초록 ▼

개발 목적 및 필요성
○ 연구개발의 필요성
- 강화되고 있는 배기가스 규제를 만족하기 위한 청정, 대체에너지 개발에 대한 요구
- 도심 대기오염이 심각한 상태에 있으며 이는 주로 수송용 자동차의 유해배출가스에 기인하기 때문에 청정에너지에 대한 관심이 고조되고 있음

○ 연구개발의 목적
- LPG 엔진 에너지효율 향상 및 유해배출물 저감 기술 개발의 필요성
- LPG 엔진에 수소를 다양한 비율로 분사하면서 수소-LPG 연료의 연소 특성 파악
- 수소 분사비율에 따른 출력향상, 연소안정성 향상

개발 목적 및 필요성
○ 연구개발의 필요성
- 강화되고 있는 배기가스 규제를 만족하기 위한 청정, 대체에너지 개발에 대한 요구
- 도심 대기오염이 심각한 상태에 있으며 이는 주로 수송용 자동차의 유해배출가스에 기인하기 때문에 청정에너지에 대한 관심이 고조되고 있음

○ 연구개발의 목적
- LPG 엔진 에너지효율 향상 및 유해배출물 저감 기술 개발의 필요성
- LPG 엔진에 수소를 다양한 비율로 분사하면서 수소-LPG 연료의 연소 특성 파악
- 수소 분사비율에 따른 출력향상, 연소안정성 향상, 유해배출물 저감에 관한 특성을 파악하여 수소-LPG 엔진의 기초자료로 활용

연구개발 결과
○ HLPG 엔진실험(순수 수소)
- 출력 최대 약 21% 향상: LPG와 동일한 발열량의 수소-LPG 연료를 혼소, 공기과잉률 1.0조건에서 출력 최대 약 21% 증가
- 연소안정성 최대 41.2% 향상: 엔진작동조건에서 제일 연소안정성이 떨어지는 구간인 idle 구간에서 수소를 혼소하였을 때 혼소 비율이 증가함에 따라 연소안정성은 최대 41.2% 향상
- CO₂ 최소 16.4%, 최대 60% 저감: 수소 혼소로 인해 CO, HC, CO₂, NOx 등의 유해 배출물은 영역별로 저감되었으며, CO₂의 경우 실험한 전 영역대에서 최소 16.4%, 최대 60%가 저감

○ HLPG 엔진실험 (개질가스)
- CO₂ 최대 41.6% 저감: 2차 시작품과 동일한 조성의 모사가스, 이론적인 개질기 최대 수소 발생 조성의 모사가스, 순산소개질방식의 모사가스, 수증기개질방식의 모사가스를 이용하여 연소안정성 및 유해배출물 특성 비교하였고, CO₂는 이론적인 개질기 최대 수소 발생 조성에서 공기과잉률 1.0일 때 최대 8.47%, 공기과잉률 1.6 일 때 최대 41.6% 저감되어 희박연소 시 유해배출물 저감 가능성을 확인

○ On board plasma 개질장치
- POx 개질기 설계, 시작품 제작 및 운영 변수에 대한 실험 완료
- 100 Ipm, 200 W 기준으로 LPG연료와 Air를 이용한 POx 개질법으로 최대 35%의 수소수율 확보
- 기존 조건에서 POx + 촉매 개질기법을 적용하여 55% 수소수율 확보

활용계획
○ 향후 연구활동에 초석이 될 수 있는 기초 데이터로서 출력 향상 및 연소안정성 향상, 유해배출물 저감에 대한 충분한 가능성 확인
○ 완성차업체 등 연구과제를 필요로 하는 업체와 함께 후속과제를 진행하여 수소- LPG 혼소 기술이 대중화 될 수 있도록 추진

(출처 : 요약서 3p)

Abstract ▼

IV. Results
○ HLPG engine experiment with LPG and neat hydrogen
► Lean combustion limit extends up to λ=2.6 due to fast flame speed and wide range of flammability limit of hydrogen
► The maximum power increases up to 21% at λ=1.0 with the HLPG fuel, having the same heating value with the LP

IV. Results
○ HLPG engine experiment with LPG and neat hydrogen
► Lean combustion limit extends up to λ=2.6 due to fast flame speed and wide range of flammability limit of hydrogen
► The maximum power increases up to 21% at λ=1.0 with the HLPG fuel, having the same heating value with the LPG only fuel
► Combustion stability improves because COV_imep was reduced up to 41.2% as the hydrogen mixing rate increases
► CO₂ emission was reduced 16.4% 〜 60% compared to that of the LPLi engine

○ HLPG engine experiment with reforming gas
► HLPG engine experiments were carried with the following four synthetic gases
- Synthetic gas from 2^nd prototype plasma reformer (Syn. gas (H12))
- Synthetic gas with maximum hydrogen yield from plasma reformer (Syn. gas (H30))
- Oxyfuel reforming synthetic gas (Syn. gas (OR))
- Steam reforming synthetic gas (Syn. gas (SR))
► CO₂ emission was reduced 8.47% at λ=1.0 and 41.6% at λ=1.6 compared to that of the LPLi engine

○ Development of On board plasma POx reformer for HLPG engine
► Three different prototypes of plasma POx reformer were developed and fabricated to achieve the target hydrogen yield and flow rate
► Hydrogen yield of 55% were accomplished at 100 lpm flow rate with the metal- foam installed plasma POx reformer

(출처 : SUMMARY 10p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 환경기술개발사업 최종보고서 (제출서) ... 2
• 요 약 서 ... 3
• 요 약 문 ... 5
• SUMMARY ... 9
• 목차 ... 12
• 제1장 서론 ... 13
• 제1절 연구개발과제의 개요 ... 13
• 1. 연구개발의 목적 및 필요성 ... 13
• 2. 연구개발대상 기술의 차별성 ... 15
• 제2절 연구개발의 국내외 현황 ... 16
• 제3절 연구개발의 내용 및 범위 ... 18
• 1. 연구개발의 최종목표 ... 18
• 2. 연도별 연구개발 목표 및 평가방법 ... 19
• 3. 연도별 추진체계 ... 21
• 제2장 연구개발 수행내용 및 결과 ... 26
• 제1절 연구개발 결과 및 토의 ... 26
• 제2절 연구개발 결과 요약 ... 211
• 제3장 목표 달성도 및 관련분야 기여도 ... 219
• 제1절 연도별 연구목표의 달성도 ... 219
• 제4장 연구개발결과의 활용계획 ... 222
• 제1절 연구개발결과의 활용계획 ... 222
• 제2절 연구개발과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 226
• 끝페이지 ... 239