초록 ▼

연구개발 결과

최종목표
사업단에서 개발한 칸세라(주)의 SiC 필터와 SK 이노베이션의 DPF 재생기술을 적용하여 저속주행 경유차량용 복합재생 매연여과 장치의 상화기술을 개발한다. PM 저감율 80% 이상, 연료소비량 증가 5%이하 그리고 NO₂ 농도 증가 30% 이하의 성능을 갖는 장치를 개발하며 배기온도 200C 이상 20%의 도로운행조건의 실차시험을 통해 적용성을 확인한다.

개발내용 및 결과
본 연구에서는 모든 운행차에 적용가능한 버너승온식 복합재생장치를 개발하였다. 국내

연구개발 결과

최종목표
사업단에서 개발한 칸세라(주)의 SiC 필터와 SK 이노베이션의 DPF 재생기술을 적용하여 저속주행 경유차량용 복합재생 매연여과 장치의 상화기술을 개발한다. PM 저감율 80% 이상, 연료소비량 증가 5%이하 그리고 NO₂ 농도 증가 30% 이하의 성능을 갖는 장치를 개발하며 배기온도 200C 이상 20%의 도로운행조건의 실차시험을 통해 적용성을 확인한다.

개발내용 및 결과
본 연구에서는 모든 운행차에 적용가능한 버너승온식 복합재생장치를 개발하였다. 국내 칸세라(주)에서 개발한 SiC 세라믹 필터를 적용하고, 반응활성, 내피독성, 내열성 및 내구성이 우수한 최적의 촉매시스템과 버너 제어기술을 개발하여 실용화 기술을 확립하였다. 이들 복합재생장치는 필터와 장치간의 상관성과 재생메카니즘을 밝혀 재생제어변수를 최적화하였으며, 엔진 시험 및 5대 차량으로 16000km의 실차 주행 시험을 통해 장치의 성능과 내구성을 검증하였다. 한편 NO₂의 증가율이 30% 미만이 되도록 촉매를 설계하였으며 필터에 적합한 상용 촉매코팅공정을 개발하고 차량별 SiC 필터의 규격설계를 위한 기본자료도 확보하여 신속히 상용화가 가능 하도록 하였다.
개발된 매연저감장치는 DPF에 포집된 PM을 촉매식 연속재생과 Diesel Burner에 의한 강제재생의 두가지 방식을 통해 산화 되도록 구성되었다. 통상의 주행조건에서는 필터에 담지된 촉매의 활성화로 연속적인 PM산화가 이루어지고, 저속/저부하 운행 조건의 낮은 배기온도에서는 Diesel Burner System을 통해 재생되게 하여 모든 차량에 적용가능하도록 하였다.

개발기술의 특징·장점
본 장치는 촉매식 복합장치로 촉매자연연소와 버너강제재생으로 모든 차량에 적용가능하며, 고성능 촉매가 적용되어 강제재생 시 배기가스의 과도변화에 의한 미반응 HC Slip을 최소화하고 재생안정성을 향상시켰다.
장치는 촉매필터와 배기가스의 승온을 위해 버너 및 제어장치로 구성되는데, 일반적으로 복합 재생장치에 적용하는 버너가 갖추어야 할 가장 중요한 요건으로는 배가스가 과도변화되는 조건에서도 연소 시 안정된 화염을 유지하고 미반응 HC의 Slip을 최소화하며 원하는 온도까지 최대한 신속히 승온할 수 있어야 한다. 본 장치는 당사에서 수년간 개발해 온 촉매 및 화염안정성과 연소시 백연을 최소화시킨 버너기술 그리고 재생제어기술을 적용하였다. 버너장치부는 구조를 단순화시켜 가격경쟁력을 강화하고, 안정된 재생을 위한 배기온도 및 유동분포와 승온제어 조건으로 설계하였으다. 특히 SiC 필터에 촉매가 코팅된 촉매필터 사용하여 장치의 내구성을 더욱 향상시켰다.

기대효과(기술적 및 경제적 효과)
개발된 복합재생장치는 현재 진행중에 있는 국내경유매연저감 장치 판매사업에 즉시 적용가능한 수준으로, 국내 인증을 확보하여 상용화뿐만 아니라 북미, 유럽 및 아시아에 보급할 수 있다.
선진국의 배기환경규제에 대응할 수 있는 후처리 기술 및 장치를 개발함으로써, 지속적으로 시장경쟁력을 유지할 수 있고 고유의 촉매 및 SiC 필터 제조기술을 개발하여 재료분야의 핵심기술도 확보되였다. 또한 제어로직에 대한 노하우와 데이타 프로세싱·해석, 알고리즘 및 프로그램 관련기술 등의 디젤 후처리기술을 완성하여 관련분야의 국산화가 가능하도록 하였다.
향후 지구온난화 방지를 위한 디젤차량의 수요가 급격히 증대할 것으로 예상되어 관련기술의 확보로 산업·경제적 파급 효과가 매우 클 것으로 예상되며 공해문제와 에너지 효율문제를 동시에 해결할 수 있는 원천기술로서 대도시의 환경수준을 크게 개선함으로써 쾌적한 자동차 문화 창조에 기여할 수 있을 것으로 사료된다.

적용분야
국내외 On-Road 및 Off-Road 디젤차량의 배기가스 정화에 배기온도에 관계없이 적용가능하며 차후 배기규제인 Euro-6 및 Her 4의 제작차에도 적용가능하다.

(출처 : 보고서 초록 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 초록 ... 4
• 목차 ... 7
• 제1장 서론 ... 8
• 가. 연구개발의 중요성 및 필요성 ... 8
• 나. 연구개발의 국내·외 현황 ... 12
• 다. 연구개발대상 기술의 차별성 ... 16
• 제2장 연구개발의 목표 및 내용 ... 17
• 가. 연구의 최종목표 ... 17
• 나. 연도별 연구개발의 목표 및 평가방법 ... 18
• 다. 연도별 추진체계 ... 22
• 제3장 연구개발 결과 및 활용계획 ... 26
• 가. 연구개발결과 및 토의 ... 26
• (1) 이론적 고찰 ... 26
• (가) 디젤엔진에서 오염물질의 발생 ... 26
• (나) 입자상물질(Diesel Particulate Matter: PM)의 정의 ... 30
• (다) 입자상물질 저감기술 ... 34
• (라) 디젤매연의 여과원리 ... 37
• (마) 디젤매연 여과필터의 재생 ... 39
• (바) 촉매장치 ... 43
• (2) 디젤버너장치(Diesel Burner System)개발 ... 46
• (3) 촉매기술개발 ... 63
• (4) SiC 필터개발(칸세라) ... 72
• (5) 엔진동력계(Engine Dynamometer)성능시험 ... 107
• (6) 실차성능시험 ... 148
• (7) 원격 모니터링장치(TDMS: Telemetic Data Measuring System)적용 ... 162
• 나. 연구개발 결과 요약 ... 166
• 다. 연도별 연구개발 목표의 달성도 ... 166
• 라. 연도별 연구성과 ... 167
• 마. 관련분야의 기술발전 기여도 ... 168
• 바. 연구개발 결과의 활용계획 ... 169
• 제4장 참고문헌 ... 170
• 끝페이지 ... 171