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배기가스 규제 모드 변화가 차량 배기가스에 미치는 영향 연구
A study on the change effect of emission regulation mode on vehicle emission gas 원문보기

한국유화학회지 = Journal of oil & applied science, v.35 no.4, 2018년, pp.1108 - 1119  

이민호 (한국석유관리원 석유기술연구소) ,  김기호 (한국석유관리원 석유기술연구소) ,  이정민 (한국석유관리원 석유기술연구소)

초록
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대기오염에 대한 관심은 국내 외에서 점진적으로 상승하고 있으며, 자동차 및 연료 연구자들은 청정(친환경 대체연료) 연료와 연료품질 향상 등을 위해 새로운 엔진 설계, 혁신적인 후 처리 시스템 등의 많은 접근을 통하여 차량 배출가스와 온실가스를 감소시키려고 노력하고 있다. 이러한 연구들은 주로 차량의 배출가스 (규제 및 미규제물질, PM 입자 배출 등)와 온실가스의 두 가지 이슈로 진행되고 있다. 자동차의 배출가스는 환경오염과 인체에 악영향을 주는 많은 문제를 일으키고 있다. 이러한 배출가스를 줄이기 위하여 각국에서는 배출가스 시험모드를 새로 만들어 규제하고 있다. 2007 년부터 UN ECE의 WP.29 포럼에서 배출가스 인증을 위한 전 세계의 조화된 light-duty 차량 시험 절차 (WLTP)가 개발되었다. 이 시험 절차는 유럽과 동시에 국내 light-duty 디젤 차량에도 적용되어졌다. Light-duty 차량의 대기오염 물질 배출량은 거리 당 무게로 규제되어 있어 주행주기가 결과에 영향을 미칠 수 있다. 차량의 배출가스는 주행 및 환경조건, 주행습관 등에 따라 크게 달라진다. 극단적인 외기온도는 배출가스를 증가시키는데, 이것은 더 많은 연료가 실내를 가열하거나 냉각해야하기 때문이다. 또한 높은 주행속도는 증가된 항력을 극복하기 위해 필요한 에너지로 인해 배출가스 량을 증가시킨다. 일반적으로 상승하는 차량속도와 비교할 때, 급격한 차량가속도도 배출가스를 증가시킨다. 부가적인 장치 (에어컨 또는 히터)와 도로경사 또한 배출가스를 증가시킨다. 본 연구에서는 3대의 light-duty 차량을 가지고 light-duty 차량의 배출가스 규제에 사용되는 WLTP, NEDC 및 FTP-75로 시험을 하였으며, 배출가스가 다른 주행 사이클에 의해 얼마나 많은 영향을 받을 수 있는지를 측정하였다. 배출 가스는 통계적으로 의미있는 차이를 보이지 않았다. 최대 배출 가스는 주로 냉각 된 엔진 조건에 의해 야기되는 WLTP의 저속 단계에서 발견된다. 냉각 된 엔진 상태에서 배출가스의 양은 시험 차량과 크게 다르다. 이는 WLTP 구동 사이클에 대처하기 위해 다른 기술적 솔루션이 필요하다는 것을 의미한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

As the interest on the air pollution is gradually rising at home and abroad, automotive and fuel researchers have been studied on the exhaust and greenhouse gas emission reduction from vehicles through a lot of approaches, which consist of new engine design, innovative after-treatment systems, using...

주제어

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 온도조건은 국내 여름철 및 겨울철을 모사하고자 하였고, 주행 형태는 다양한 시험조건을 가지고 있으며, 현재 배출가스 및 연비시험 모드인 FTP-75, NEDC, WLTC 모드를 사용하여 결과를 도출하였다. 마지막으로 가솔린, 경유, LPG의 다른 연료유종을 가지고 있는 동일 배기량 차량에 대하여 시험조건에 따라 배출가스 특성이 어떻게 변하는지를 확인하고자 하였다.
  • 본 연구에서는 2007 년부터 UN ECE의WP.29 포럼에서 배출가스 인증을 위해 전 세계의 조화된 light-duty 차량 시험절차 (WLTP)로개발된 주행모드(WLTC)에 대하여 차량에 적용된 기술이 다른 연료의 차량으로 배출가스 오염물질의 배출특성에 대하여 살펴보고자 하였다. 이 시험 절차는 유럽과 동시에 국내 light-duty 디젤 차량에 적용되어졌고, 이는 light-duty 차량의 대기오염 물질 배출량은 거리 당 무게로 규제되어 있어 주행주기가 결과에 영향을 미칠 수 있다.
  • 본 연구에서는 기존의 배출가스 규제 모드(FTP-75, NEDC)와 개발된 배출가스 규제 모드(WLTP)의 특징을 살펴보기 위하여, 배기량이 유사한 휘발유, 경유, LPG 차량을 대상으로 다양한 조건들이 적용된 시험모드(주행형태)와 더불어 배출가스에 가장 많은 영향을 미치는 온도조건 등을 고려하여, 배출가스 특성이 어떻게 변하는지를 시험한 결과, 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
극단적인 외기온도는 배출가스를 증가시키데 이유는 무엇인가? 차량의 배출가스는 주행 및 환경조건, 주행습관 등에 따라 크게 달라진다. 극단적인 외기온도는 배출가스를 증가시키는데, 이것은 더 많은 연료가 실내를 가열하거나 냉각해야하기 때문이다. 또한 높은 주행속도는 증가된 항력을 극복하기 위해 필요한 에너지로 인해 배출가스 량을 증가시킨다.
지구 온난화의 요인으로 지적되고 있는 온실가스를 감축하기 위해 어떠한 연구가 진행되고 있는가? 지구 온난화의 요인으로 지적되고 있는 온실가스에 대해 각국에서는 다양한 규제를 통해 온실가스를 감축하고자 하는 노력을 더 기울이고 있으며, 더욱이 미국과 유럽 국가에서는 연비 및 이산화탄소 배출량을 제한함으로써 저효율 차량을 시장에서 퇴출시키려는 움직임이 매우 뚜렷하다. 이러한 환경적 요인으로 인하여 자동차용 내연기관의 연구도 과거의 비출력을 증대하기 위한 연구에서 최근에는 기관의 열효율을 상향시켜 차량의 연비를 개선하고 온실가스를 감소하기 위한 기반 기술을 선점하고자하는 연구 개발이 활발히 진행되고 있다[7-10].
가스형태 물질은 무엇인가? 자동차에서 배출되는 오염물질은 다양한 형태로 배출되고 있는데, 가스형태 물질과 입자형태(PM, PN) 물질로 나눌 수 있다. 가스형태 물질은 CO, THC, NOx 등의 대기오염물질과 CO2, CH4, N2O 등의 온실가스, 이외에 유해대기오염물질 (미규제 배출가스 물질)로 구성되어 있고, 유해대기오염 물질에는 VOCs, 알데히드, PAHs 등의 탄화수소류를 포함하며, 특히 VOCs는 광화학스모그를 유발하고, 인체 유해성 측면에서 주목을 받고 있다. 국내에서도 산업화에 따라 지속적으로 악화되고 있는 배출가스 및 유해물질 저감을 위하여 도로이동 오염원에 대한 배출허용기준 강화를 추진하고 있다.
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참고문헌 (10)

  1. M. D. Eom, J. H. Ryu, J. S. Han, Y. S. Lyu, D. W. Kim, J. C. Kim, "A Study on the VOCs Emission Characteristics by the Light Duty Diesel and LPG Fueled Vehicles", Transactions of KSAE, Vol. 16, No. 1, pp. 8-13, (2008). 

  2. D. I. Kang, J. C. Yi, J. Y. Choi, J. Y. Kim, Y. S. Lim, J. T. Lee, C. Y. Seo, J. S. Kim, "A study on the setting of Motor Vehicle Greenhouse Gas Emission Standards", KSAE 2011 Annual conference, KSAE11-B0123, (2011). 

  3. D. S. Kim, J. W. Lee, J. Y. Lee, S. H. Lee, S. H. Lee, J. Y. Lee, Y. W. Lee, H. M. Choi, K. D. Min, "A study on the characteristics of PM size distribution and number of particulate matters during DPF regeneration in a HSDI Diesel engine", KSAE 2012 Annual conference, KSAE12-A0016, (2012). 

  4. E. J. Kang, M. S. Chon, J. S. Um, K. H. Kim, Y. H. Seo, "Characteristics Evaluation of Fuel Economy and Emission according to Driving Mode Conditions of The Vehicle by Fuel Type", KSAE 2015 Annual conference, KSAE15-B0077, (2015). 

  5. J. Y. Jang, Y. J. Lee, O. S. Kwon, "The Characteristics of Emission on Diesel Vehicle Using Low-SAPS and High-SAPS Engine Oil", KSAE 2016 Annual conference, KSAE16-F0497, (2016). 

  6. G. W. Kang, J. T. Lee, J. H. Park, J. P. Cha, M. S. Chon, "Development of Korean RDE Routes for On-road Emissions Measurement of Light Duty Vehicles", Transactions of KSAE, Vol. 25, No. 3, pp. 287-296, (2017). 

  7. J. Louis, "Well-to-Wheel Energy Use and Greenhouse Gas Emissions for Various Vehicle Technologies", SAE Technical Paper, No.2001-01-1343, (2001). 

  8. T. Austin, T. Carlson and J. Lyons, "The Benefits of Reducing Fuel Consumption and Greenhouse Gas Emissions from Light-Duty Vehicles", SAE International Journal of Engine, Vol. 1, Issue 1, pp. 480-490, (2009) (SAE Technical Papaer No.2008-01-0684). 

  9. D. I. Kang, T. Y. Moon, S. E. Lee, C. Y. H. Y. Seo, J. S. Kim, "A study of greenhouse gas emission rate from LPG vehicles according to driving cycles", KSAE 2011 Annual conference, KSAE11-A0111, (2011). 

  10. S. E. Lee, J. Y. Kim, T. Y. Moon, J. H. Son, H. K. Hong, H. J. Yun, T. R. Gwon, J. S. Kim, "A study of greenhouse gas emission rate from Gasoline vehicles according to driving cycles", KSAE 2013 Annual conference, KSAE13-B0139, (2013). 

저자의 다른 논문 :

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