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가스연소 내연기관의 열효율 향상을 위한 선진 레이저 착화기술

전문가 제언: ○ 최근 타이트샌드가스(tight sand gas)의 개발？활용에 대한 경제성이 발표되면서 이를 포함한 셰일가스, 콜베드메탄, 메탄하이드레이트 등과 같은 비재래형 천연가스(unconventional natural gas) 자원의 개발에 대한 관심이 전 세계적으로 급속히 진전되고 있다. 또한 이 분야의 전문가들만 사용하던 “재래형 천연가스(conventional natural gas)” 혹은 “비재래형 천연가스”라는 기술용어가 일반인 대상의 잡지나 매스컴에도 자주 나타나고 있다.

？ 비재래형의 가스전을 포함한 세계의 천연가스 매장량은 우리가 현재까지 상상하였던 것보다 풍부하며, 이의 효율적인 활용 기술의 개발 여하는 천연가스가 단지 "에너지 원"으로써의 역할을 넘어 세계정세도 바꿀 수 있을 것으로 예상되고 있다.

○ 비재래형 천연가스의 이용 확대와 더불어 열병합발전 등에 활용되고 있는 천연가스 엔진이 주목을 받고 있다. 현재 이 엔진의 열효율 향상을 위해서는 과급과 함께 연소의 희박화가 필수적이다. 그러나 종래의 스파크플러그를 사용하면 고압에서 희박 예혼합기에 대한 착화가 어렵다. 한편 본고는 일본의 국립연구개발기관인 산총연(AIST: national institute of Advanced Industrial Science and Technology)이 개발한 레이저 착화에 의한 천연가스 엔진의 효율 향상 기술을 소개하였다.

○ 한편, 우리나라는 아직까지 천연가스 엔진을 레이저 착화를 통하여 운전하려는 연구개발은 이뤄지지 않고 있다. AIST의 레이저 착화기술에 관한 골자는 지금까지 주로 통신용으로 이용되었던 VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)을 광원으로 활용하되 고밀도 집적(large scale integration)으로 소자의 소형화와 고내열성을 꾀하고 있다는 내용이다. 현재 가스 활용의 대중화시대에 있는 우리나라도 앞으로 에너지원의 다변화와 효율 향상, 천연가스의 활용 증대와 온실가스 배출 억제 등을 위해서는 우리에 맞는 선진 레이저 착화기술의 개발과 적극적인 도입이 필요할 것으로 생각한다.

저자: TAKAHASHI E., KOJIMA H., FURUTANI H.
자료유형: 니즈학술정보