$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

저농도 바이오알코올 혼합 연료가 스파크 점화 엔진 차량의 연비 및 배출가스에 미치는 영향
Influence of Low Level Bio-Alcohol Fuels on Fuel Economy and Emissions in Spark Ignition Engine Vehicles 원문보기

한국수소 및 신에너지학회 논문집 = Transactions of the Korean Hydrogen and New Energy Society, v.31 no.2, 2020년, pp.250 - 258  

차규섭 (GS칼텍스(주) 기술연구소) ,  노수영 (충북대학교 바이오시스템공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study was conducted to analyze the impact of low level bio-alcohols that can be applied without modification of vehicles to improve air quality in Korea. The emissions and fuel economy of low level bio-alcohols mixed gasoline fuels of spark ignition vehicles, which are direct injection and port...

주제어

표/그림 (10)

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 대표적인 바이오알코올 연료인 바이오에탄올과 바이오부탄올 그리고 두 가지 알코올이 가지고 있는 장점을 최대화하기 위해 최적 비율로 혼합한 알코올 연료20)를 저농도(6%)로 휘발유에 혼합하여 시험차량의 개조 없이 함산소 연료 측면에서 입자상 물질의 개수(particle number, PN) 변화 차이를 확인하였다. 이와 함께 차량의 연비, 규제 배출가스(NMHC, CO, NOx) 및 미규제 배출가스인 알데하이드류도 측정하여 바이오알코올의 종류별 저농도 혼합에 의한 효과를 종합적으로 비교 검증하고자 하였다.
  • 본 연구는 바이오에탄올, 바이오부탄올, 바이오에탄올과 부탄올 혼합 알코올을 저농도로 혼합한 휘발유(sub octane gasoline)의 평가를 통해 저농도 바이오알코올이 스파크 점화 차량의 배출가스와 연비에 미치는 영향을 분석하였다
  • 를 저농도(6%)로 휘발유에 혼합하여 시험차량의 개조 없이 함산소 연료 측면에서 입자상 물질의 개수(particle number, PN) 변화 차이를 확인하였다. 이와 함께 차량의 연비, 규제 배출가스(NMHC, CO, NOx) 및 미규제 배출가스인 알데하이드류도 측정하여 바이오알코올의 종류별 저농도 혼합에 의한 효과를 종합적으로 비교 검증하고자 하였다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
바이오에탄올의 단점은 무엇인가? 바이오에탄올은 바이오매스 생산 시 저감되는 CO2 이외에 높은 산소함량으로 인해 휘발유의 연소성을 개선하지만 에너지 밀도가 상대적으로 낮아 연비가 떨어지고 친수성에 의한 상분리 문제, 금속 및 고무 같은 재질에 대한 높은 부식성에 의해 저유소 및 주유 공급시설의 일부 개조가 필요하다는 단점도 있다11).
본 연구는 바이오에탄올, 바이오부탄올, 바이오에탄올과 부탄올 혼합 알코올을 저농도로 혼합한 휘발유(sub octane gasoline)의 평가를 통해 저농도 바이오알코올이 스파크 점화 차량의 배출가스와 연비에 미치는 영향을 분석하였다, 이에 대한 분석결과는? 1) 함산소 기제인 바이오알코올과 MTBE 혼합 효과로 옥탄가와 산소함량, 밀도 등은 상승하였으며, 올레핀과 방향족 성분은 혼합에 의한 희석 효과로 인해 sub octane gasoline 대비 상대적으로 낮은 값을 나타내었다. 2) 바이오알코올 및 함산소기재가 혼합된 평가 시료는 산소가 미포함된 sub octane gasoline 대비 입자상 물질의 개수가 감소하는 결과를 보임으로써 함산소 물질에 의한 입자상 물질 저감 효과는 확인할 수 있었다. 반면, 산소함량 증가에 따른 입자상 물질 개수의 차이는 명확히 나타나지 않았다. 3) 불완전 연소에 의해 발생되는 CO는 냉간 운전 기간이 포함된 CVS-75 모드에서는 sub octane gasoline 대비 모든 시료에서 낮게 배출되었으나, 산소 함량 차이에 의한 상관관계는 나타나지 않았다. NMHC 와 NOx는 CO 대비 배출량이 매우 적고 결과도 각 평가 시료 간 시험 편차 수준의 결과를 나타내어 평가 시료와 규제 배출가스 간 유의한 상관관계를 보이지 않았다. 연비의 경우도 시험 편차 수준의 결과를 나타냈다. 4) 유해 발암물질인 알데하이드의 경우 바이오알코올 등 함산소제가 포함된 시료에서 배출량이 증가하는 경향을 보였으나, 바이오알코올 종류에 따른 알데하이드 배출량은 유의미한 결과가 나타나지는 않았다 5) 저농도 알코올 혼합에 의한 평가 결과 기존 시판 휘발유(MTBE 혼합) 대비 바이오알코올 혼합 시료들에서 연비나 배출가스 등의 유의미한 성능 차이는 확인할 수 없었으나, 휘발유 차량의 개조 없이 저농도 바이오알코올 혼합하여 사용할 수 있으며, 국내 도입 시 입자상 물질 감소에 따른 대기 환경개선과 국가적 차원의 수송부문에서 온실가스 감축에 일정 기여할 것으로 보인다.
바이오부탄올이 바이오에탄올 대비 갖는 장점은 무엇인가? 반면에 바이오부탄올은 바이오에탄올 대비 에너지 밀도가 높고 물에 대한 용해도와 부식성이 낮아 유통 인프라의 변경 없이 사용할 수 있다는 장점12)이 있어 근래에는 바이오부탄올 생산 기술 및 연료 물성, 연소 특성 등에 대한 다양한 연구가 진행되고 있 다13-19).
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (29)

  1. KEEI, "Analysis of IEA world energy outlook 2018", World Energy Market Insight, Vol. 18, No. 43, 2018. Retrieved from http://www.keei.re.kr/insight?open&p%2Fweb_energy_new%2Finsight.nsf%2Fview_detail%2FEC869900FCB5D6D94925835C003FFCBA&s%3Fopendocument%26opentype%3Dpopup. 

  2. J. H. Cho, H. S. Lee, and E. M. Yang, "A foreign case study of renewable fuel standard with respect to biogas", KEI Working Paper, 2013. Retrieved from http://webbook.me.go.kr/DLi-File/091/019/005/5568224.pdf. 

  3. G. Karavalakis, D. Short, D. Vu, M. Villela, A. Asa-Awuku, and T. D. Durbin, "Evaluating the regulated emissions, air toxics, ultrafine particles, and black carbon from SI-PFI and SI-DI vehicles operating on different ethanol and iso-butanol blends", Fuel, Vol. 128, 2014, pp. 410-421, doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2014.03.016. 

  4. Z. Zhang, T. Wang, M. Jia, Q. Wei, X. Meng, and G. Shu, "Combustion and particle number emissions of a direct injection spark ignition engine operating on ethanol/gasoline and n-butanol/gasoline blends with exhaust gas recirculation", Fuel, Vol. 130, 2014, pp. 177-188, doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2014.04.052. 

  5. A. K. Agarwal, T. Gupta, P. C. Shukla, and A. Dhar, "Particulate emissions from biodiesel fuelled CI engines", Energy Convers. Manag., Vol. 94, 2015, pp. 311-330, doi: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2014.12.094. 

  6. H. N. Kim and B. C. Choi, "The effect of biodiesel and bioethanol blended diesel fuel on nanoparticles and exhaust emissions from CRDI diesel engine", Renewable Energy, Vol. 35, No. 1, 2010, pp. 157-163, doi: https://doi.org/10.1016/j.renene.2009.04.008. 

  7. "The 4th basic new and renewable energy plan", Ministry of Trade, Industry & Energy, 2014. 

  8. "The 2nd basic energy plan", Ministry of Trade, Industry & Energy, 2014. 

  9. A. E. Wheals, L. C. Basso, D. M. G. Alves, and H. V. de Amorim, "Fuel ethanol after 25 years" Trends in Biotechnology, Vol. 17, No. 12, 2000, pp. 482-487, doi: https://doi.org/10.1016/S0167-7799(99)01384-0. 

  10. B. D. Solomon, J. R. Barnes, and K. E. Halvorsen, "Grain and cellulosic ethanol: history, economics, and energy policy", Biomass and Bioenergy , Vol. 31, No. 6, 2007, pp. 416-425, doi: https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2007.01.023. 

  11. C. S. Jung, "Quality property of bioethanol blends & counterplan of infrastructure", The Korean Society for New and Renewable Energy, Vol. 2, No. 4, 2006, pp. 102-106. Retrieved from http://www.koreascience.or.kr/article/JAKO200606142009049.page. 

  12. S. H. Lee and M. H. Eom, "Current status and prospect of bio-butanol production technology", Special Topics in Prospectives of Industrial Chemistry, Vol. 16, No. 2, 2013, pp. 26-37. 

  13. M. H. Eom, B. E. Kim, H. Jang, S. H. Lee, W. H. Kim, Y. A. Shin, and J. H. Lee, "Dynamic modeling of a fermentation process with ex situ butanol recovery (ESBR) for continuous biobutanol production", Energy & Fuels, Vol. 29, No. 11, 2015, pp. 7254-7265, doi: https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.5b01031. 

  14. J. M . Woodley, "Bioprocess in tensification for the effective production of chemical products", Computers & Chemical Engineering, Vol. 105, 2017, pp. 297-307, doi: https://doi.org/10.1016/j.compchemeng.2017.01.015. 

  15. J. S. Ko, "A study on the spray, combustion and emissions characteristics of biobutanol fuel in a GDI engine system", MSC. Dissertation, Hanyang University, 2015. Retrieved from http://repository.hanyang.ac.kr/handle/20.500.11754/128921. 

  16. X. Gu, Z. Huang, J. Cai, J. Gong, X. Wu, and C. F. Lee, "Emission characteristics of a spark-ignition engine fuelled with gasolinen-butanol blends in combination with EGR", Fuel, Vol. 93, 2012, pp. 611-617, doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2011.11.040. 

  17. S. Szwaja and J. D, Naber, "Combustion of n-butanol in a spark-ignition IC engine", Fuel, Vol. 89, No. 7, 2010, pp. 1573-1582, doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2009.08.043. 

  18. J. Dernotte, C. Mounaim-Rousselle, F. Halter, and P. Seers, "Evaluation of butanol-gasoline blends in a port fuel-injection, sparkignition engine", Oil & Gas Science and Technology, Vol. 65, No. 2, 2010, pp. 345-351, doi: https://doi.org/10.2516/ogst/2009034. 

  19. S. Pukalskas, Z. Bogdanovicius, E. Sendzikiene, V. Makareviciene, and P. Janulis, " The mixture of biobutanol and petrol for Otto engines", Transport, Vol. 24, No. 4, 2009, pp. 301-307, doi: https://doi.org/10.3846/1648-4142.2009.24.301-307. 

  20. S. Kim, J. K. Kim, C. K. Park, and J. H. Ha, "Study on fuel characteristics depending on mixing ratio of bio-butanol and bio-ethanol", The Korean Hydrogen and New Energy Society, Vol. 28, No. 6, 2017, pp. 704-711, doi: https://doi.org/10.7316/KHNES.2017.28.6.704. 

  21. "Petroleum and alternative fuel business act", Enforced Date 28, No. 14476, 2017. 

  22. H. S. Farkade and A. P. Pathre, "Experimental investigation of methanol, ethanol and butanol blends with gasoline on SI engine", International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, Vol. 2, No. 4, 2012, pp. 205-215. Retrieved from http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi10.1.1.413.8365&reprep1&typepdf. 

  23. T. Wallner, S. A. Miers, and S. McConnell, "A comparison of ethanol and butanol as oxygenates using a direct-injection, spark-ignition engine", J. Eng. Gas Turbines Power, Vol. 131, No. 3, 2009, doi: https://doi.org/10.1115/1.3043810. 

  24. M. H. Lee, S. W. Kim, J. G. Kim, J. R. Kim, E. S. Yim, and D. G. Kim, "The fuel properties and exhaust emission characteristics according to the oxygenated fuel additive type", KSAE Spring Conference Proceedings, pp. 470-476, 2009. Retrieved from https://dbpia.co.kr/journal/articleDetail?nodeIdNODE01506637. 

  25. T. Thummadetsak, A. Wuttimongkolchai, S. Tunyapisetsak, and T. Kimura, "Effect of gasoline compositions and properties on tailpipe emission of currently existing vehicles in Thailand", SAE Technical Paper 1999-01-3570, 1999, doi: https://doi.org/10.4271/1999-01-3570. 

  26. C. Oh and G. S. Cha, "Influence of oxygenate content on particulate matter emission in gasoline direct injection engine", Int. J. Automot. Technol., Vol. 14, No. 6, pp. 829-836, doi: https://doi.org/10.1007/s12239-013-0091-2. 

  27. W. Betts, S. Floysand, and F. Kvinge, "The influence of diesel fuel properties on particulate emissions in european cars", SAE Technical Paper 922190, 1992, doi: https://doi.org/10.4271/922190. 

  28. C. Vuk and S. J. Vander Griend, "Fuel property effects on particulates in spark ignition engines", SAE Technical Paper 2013-01-1124, 2013, doi: https://doi.org/10.4271/2013-01-1124. 

  29. G. S. Cha and S. Y. No, "A study on the characteristics of spark ignition engine cleanliness by low level bio-alcohol blending", The Korean Hydrogen and New Energy Society, Vol. 30, No. 5, 2019, pp. 428-435, doi: https://doi.org/10.7316/KHNES.2019.30.5.428. 

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

FREE

Free Access. 출판사/학술단체 등이 허락한 무료 공개 사이트를 통해 자유로운 이용이 가능한 논문

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로