초록 ▼

최종목표
건설기계용 저온연소 후처리 시스템 실용화 기술 개발
(저온연소 엔진의 Tier-4 규제 대응 후처리시스템 개발)
- NOx 0.4g/kWh, PM 0.02g/kWh

개발내용 및 결과
1. DOC 개발
- 필드고품 분석을 통해 DOC의 내황성 증진이 내구성에 중요한 인자임을 파악하여 귀금속 지지체의 선별, 지지체에서 귀금속 분산도를 증진시켜 우수한 DOC를 개발함.
2. SCR 촉매 개발(Cu-SCR)
- 저온연소를 통해 배기가스 배출량이 줄어 후처리를 통한 요구되는 저감량은

최종목표
건설기계용 저온연소 후처리 시스템 실용화 기술 개발
(저온연소 엔진의 Tier-4 규제 대응 후처리시스템 개발)
- NOx 0.4g/kWh, PM 0.02g/kWh

개발내용 및 결과
1. DOC 개발
- 필드고품 분석을 통해 DOC의 내황성 증진이 내구성에 중요한 인자임을 파악하여 귀금속 지지체의 선별, 지지체에서 귀금속 분산도를 증진시켜 우수한 DOC를 개발함.
2. SCR 촉매 개발(Cu-SCR)
- 저온연소를 통해 배기가스 배출량이 줄어 후처리를 통한 요구되는 저감량은 경감되어, 이론적으로 촉매의 부피를 감소시킬 수 있으나, 엔진 출력 50% 이상의 운전 영역에서는 일반연소로 SCR 촉매의 활성 증진 없이는 후처리 촉매의 저감은 기대할 수 없다.
- 따라서 SCR 촉매의 활성을 증진을 위하여 Zeolite 물질의 선정 및 Cu의 상태를 변경시켜 내구 후 성능이 개선된 Cu-SCR 촉매를 개발함.
(200C~450C 영역에서 10% NOx 저감율 증진)
(NOx 정화성능 @ 200C : 내구 후 84.7%확보 - 목표 : 65%)
3. DPF/p-DPF 개발
- Soot를 고효율로 산화 시킬 수 있는 세륨계 복합산화물을 적용하여, 450C에서 자연재생효율 85% 달성 (목표: 70%)
- 연비 측면과 저온연소엔진의 PM 특성을 고려하여, DPF를 대체할 수 있는 p-DPF를 개발함. ~70%의 PM 저감효율을 보임
4. 개발된 저온연소 엔진에서 후처리 시스템 평가 결과
- 다음 목표 실적 기준을 항목별로 모두 만족하였음.
- 시스템 기준 PM 배출 : 0.016g/kWh (목표 : 0.02g/kWh)
- 시스템 기준 NOx 배출 : 0.146gkWh (목표 : 0.4g/kWh)
- CO2 저감율 : 5.4% (목표 : 3%)
* CO2저감율은 후처리 장착에 의한 연료손실과 출력 변화율을 반영한 값임.
5. 후처리 시스템의 내구모드 설정 및 성능 검증
- 엔진 내구 8000시간을 감안, 내구모드는 열화와 황피독량을 고려하여(8000시간동안 황 노출량 : 2,192g) 다음과 같이 결정하였음.
- 급속 내구 모드 : 수열처리(650C/60hrs) + Engine 32cycles.
- Engine cyc.: 황 피독 @300C(3g S/L)+ 탈황 20min@ 500C
* 32cycles을 위해 281시간 엔진 가동 필요
- 내구모드 후 NOx 배출 : 0.275g/kWh (목표 : 0.4g/kWh)
6. 본 기술개발로 다음과 같이 일반연소 대비, 가격으로 경쟁력을 가지는 저온연소 엔진의 후처리 시스템을 개발함.
일반 연소 저온 연소
- DOC 35g/ft3, 5.9L 35g/ft3, 2.95L
- Cu-SCR 17L 8.5L

기술개발 배경
1. 건설기계 고효율 및 저배기 파워트레인 요구 증대
2. 선진국의 기술 개발 수준 대비 국내 대응 기술력 미흡
3. 저온연소를 핵심으로 하는 건설기계용 고효율 및 저배기 엔진 개발 시 점차 강화대고 있는 배기규제를 만족하기 위한 경쟁력 있고 기술적으로 특화된 후처리 촉매 및 시스템 개발이 필요

핵심개발 기술의 의의
1. 저온연소 엔진과 이에 적합한 후처리 촉매 및 촉매시스템 개발은 건설기계 배기규제 대응 경쟁력 확보 및 선진국과의 기술격차를 해소함으로써, 국산 건설기계 제품 및 국가 브랜드 이미지 증진에 기여도가 큼.
2.가격 경쟁력 있는 고효율/저배기 기술개발로 국산 건설기계의 수익성 개선 및 시장 경쟁력 강화
3. 후발국과의 기술 차별화로 수출시장 우위 확대

적용 분야
건설기계(굴착기, 로더, 지게차 등), 발전기, 농기계, 기타 산업용 엔진, 선박용 디젤 엔진

(출처: 기술개발사업 최종보고서 초록)

목차 Contents

• 표지 ... 1제 출 문 ... 2기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3기술개발사업 주요 연구성과 ... 10목차 ... 16제 1 장 서론 ... 17 제 1 절 과제의 개요 ... 17 1. 개발기술의 중요성 및 필요성 ... 17 2. 국내 외 관련 기술의 현황 ... 19 3. 기술개발 시 예상되는 기술적·경제적 파급 효과 ... 23제 2 장 과제수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 24 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 24 1. 최종 목표 ... 24 2. 개발기술의 평가방법 및 평가항목 ... 24 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 25 1. 1단계 목표 ... 25 2. 1단계 개발기술의 평가방법 및 평가항목 ... 25 3. 2단계 목표 ... 26 4. 2단계 개발기술의 평가방법 및 평가항목 ... 26 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 27 1. 1단계 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 27 2. 2단계 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 28 제 4 절 수행결과의 보안등급 ... 29 제 5 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 30제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 31 제 1 절 연구개발 최종 결과 (기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 전체를 기재) ... 31 1. 연구개발 추진 일정 ... 31 2. 연구개발 추진 실적 ... 33 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 117 1. 전체 개발기간 추진체계 ... 117 2. 기술개발팀 편성도 ... 120 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 122 1. 시장 현황 및 사업화 전망 ... 122 2. 사업화 계획 ... 122 제 4 절 고용 창출 효과 ... 124 제 5 절 자체보안관리진단표 ... 125끝페이지 ... 126