초록 ▼

연구의 목적 및 내용
디젤엔진은 높은 열효율과 낮은 CO2 배출이라는 장점을 가지고 있으나, NOx와 PM의 다량 배출로 인하여 이를 해결하기 위한 다양한 연구들이 수행되고 있다. 특히 디젤-워터 에멀젼 연료를 이용한 연소는 기존의 시스템을 그대로 이용하면서 NOx와 PM을 동시에 저감할 수 있다는 장점을 지니고 있어 국외에서는 연구가 활발히 진행 중이다. 본 연구에서는 기존에 널리 사용되었던 에멀젼 연료의 제조방식을 탈피하여 멤브레인을 이용한 새로운 마이크로 에멀젼 연료 제조기술을 확립한다. 또한, 최적 계면활성제의 선정과정

연구의 목적 및 내용
디젤엔진은 높은 열효율과 낮은 CO2 배출이라는 장점을 가지고 있으나, NOx와 PM의 다량 배출로 인하여 이를 해결하기 위한 다양한 연구들이 수행되고 있다. 특히 디젤-워터 에멀젼 연료를 이용한 연소는 기존의 시스템을 그대로 이용하면서 NOx와 PM을 동시에 저감할 수 있다는 장점을 지니고 있어 국외에서는 연구가 활발히 진행 중이다. 본 연구에서는 기존에 널리 사용되었던 에멀젼 연료의 제조방식을 탈피하여 멤브레인을 이용한 새로운 마이크로 에멀젼 연료 제조기술을 확립한다. 또한, 최적 계면활성제의 선정과정을 통한 마이크로 에멀젼 연료 제조의 기초 데이터베이스를 구축하고, 제조연료의 안정성 및 성능평가를 통하여 물의 함유량에 따른 마이크로 에멀젼 연료의 기초성상을 분석한다. 최종적으로 제조한 연료의 엔진 적용 가능성을 평가하기 위하여 분무특성을 규명한 후, 엔진에서의 연소 및 배기특성을 파악한다. 이를 통하여 실 엔진 적용에 필요한 기반기술을 확보하고 제공하는 것이 본 연구의 목표이다.

연구결과
본 연구를 통해 멤브레인을 이용한 마이크로 에멀젼 연료 제조장치를 설계하고 제작하여 실제 연료를 제조하였다. 또한 HLB값을 고려하여 다양한 계면활성제를 적용하여 마이크로 에멀젼 연료를 제조하기 적합한 계면활성제를 선정하였다. 선정된 계면활성제를 이용하여 다양한 함수량의 마이크로 에멀젼연료에 대한 안정성 평가를 진행하였으며 제조 연료에 대한 기초성상(원소분석, 저발령량, 총발열량, 황함유량, 밀도, 동점도, 수분, 인화점)을 분석하였다. 실제 디젤엔진의 연료 시스템을 모사한 평가 장치에서 다양한 운전 조건에 따른 분사량 평가를 진행하였으며, 고압챔버를 이용한 분무가시화 평가를 진행하여 함수량에 따른 분무도달거리를 정량화 하여 평가하였다. 단기통 가시화 엔진 시험을 통해 마이크로 에멀젼 연료를 적용하였을 때의 연소압력, 배기배출물 특성을 디젤 연료를 사용하였을 때와 비교, 평가하였으며, 화염 이미지는 GRB, HSV 방법을 통해 배기배출물 중 NOx와 PM을 예측하는데 사용하였다.

연구결과의 활용계획
마이크로 에멀젼 연료는 디젤엔진의 배기배출물중 NOx와 PM을 획기적으로 저감할 수 있는 기술로서 자동차 엔진 뿐만이 아니라 디젤연료를 사용하는 모든 장치에 확대 적용이 가능하며, 디젤 기관이 유지되는 한 지속적으로 산업분야에 적용이 가능하다. 본 연구의 기초 자료를 바탕으로 실제 엔진에서 마이크로 에멀젼 연료를 최적 적용할 수 있도록 추가 연구를 진행할 예정이며, 향후 선박엔진 등에도 확대적용이 가능하다.

(출처 : 한글요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose&contents
Advantages of Diesel engine are high thermal efficiency and low CO2 emission, however, it has disadvantage such as PM and NOx emission. Expecially, the research for diesel combustion using Diesel-water emulsion fuel is performed by abroad research institute. Because the Diesel-wa

Purpose&contents
Advantages of Diesel engine are high thermal efficiency and low CO2 emission, however, it has disadvantage such as PM and NOx emission. Expecially, the research for diesel combustion using Diesel-water emulsion fuel is performed by abroad research institute. Because the Diesel-water emulsion fuel can be applied to conventional diesel fuel injection system without any modification and can reduce PM and NOx emission, many researchers are focussing on this technology. This research established the new micro emulsion manufacturing process using membrane which is different from the convention manufacturing process. In addition, basic database for manufacturing micro emulsion fuel is bullit up through selection of optimal surfactant, micro emulsion, the basic properties of micro emulsion fuel according to the water content are analyzed through the evaluation of the stability and performance of the manufactured fuel. In order to evaluate the applicability of the manufactured fuel to the engine, the characteristics of the spray are identified and figure out the combustion and exhaust characteristics of the engine. The goal of this research is to acquire and provide the basic technology of micro emulsion fuel needed to apply the actual engine.

Result
Through this research, a micro emulsion fuel manufacturing system using membranes was designed and produced a micro emulsion fuel. In addition, suitable surfactants to manufacture micro emulsion fuel were selected by applying various surfactants considering HLB value. The stability of micro emulsion fuels according to various water content was investigated by using selected surfactants, also, the basic characteristics(elemental analysis, low calorific value, total calorific value, sulfur content, density, kinematic viscosity, moisture, flash point) of the micro emulsion fuels are investigated. In the evaluation system which is simulating the fuel system of the actual diesel engine, the spray quantity was evaluated according to various operating conditions, and spray visualization using the high pressure chamber was performed to quantify the spray penetration length according to the water content. The combustion pressure and exhaust emission characteristics of micro emulsion fuel were evaluated by using the single cylinder engine comparing with those of diesel fuel. The flame image was analyzed by GRB and HSV method to predict the NOX and PM emissions.

Expected Contribution
Micro emulsion fuel is a technology that can significantly reduce NOx and PM in the exhaust emissions of diesel engines. This technology can be applied not only to automobile engine but also to all devices using diesel fuel. As long as diesel engine is maintained, the technology can be applied to various industries, consistently. Based on the basic data of this research, further research will be conducted to apply micro emulsion fuel to the actual engine optimally. Furthermore, It is can be possible to apply to ship engines.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 10
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 12
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 93
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 95
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 95
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 97
• 8. 참고문헌 ... 97
• 9. 연구성과 ... 98
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 101
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 101
• 12. 기타사항 ... 102
• 별첨1 대 표 연 구 실 적 ... 103
• 별첨2 세부 목표 관련 증빙 ... 118
• 끝페이지 ... 139