초록 ▼

본 과제는 에너지 효율 향상 시스템을 적용하여 복합연료 기반의 신형식 엔진기술을 개발하는 것을 목표로 하고 있으며, 최종적으로 연료소비율은 290 g/kWh이하, 질소산화물(NOx)은 0.25 g/kWh 이하의 수준을 달성하고자 한다. 이를 달성하기 위한 기술 개발 대상은 복합연료를 적용한 신연소 방식 엔진의 연비향상기술과 통합 배기 열관리 시스템을 적용한 에너지회수/질소 산화물 저감기술 개발로 구분할 수 있다. 구체적인 기술개발 내용으로는 연료 효율 향상을 위한 연소시스템 개발의 경우, 나프타연료 기반의 압축착화 연소의 구현으로

본 과제는 에너지 효율 향상 시스템을 적용하여 복합연료 기반의 신형식 엔진기술을 개발하는 것을 목표로 하고 있으며, 최종적으로 연료소비율은 290 g/kWh이하, 질소산화물(NOx)은 0.25 g/kWh 이하의 수준을 달성하고자 한다. 이를 달성하기 위한 기술 개발 대상은 복합연료를 적용한 신연소 방식 엔진의 연비향상기술과 통합 배기 열관리 시스템을 적용한 에너지회수/질소 산화물 저감기술 개발로 구분할 수 있다. 구체적인 기술개발 내용으로는 연료 효율 향상을 위한 연소시스템 개발의 경우, 나프타연료 기반의 압축착화 연소의 구현으로 연료소비율을 목표 수준 이상인 280 g/kWh을 달성하였으며, 복합연료 기반 연소해석모델개발 기반구축을 위한 해석 모델의 개발로 이를 뒷받침 하였다. 통합 배기 열관리 시스템을 적용한 에너지회수/질소 산화물 저감기술 개발의 내용으로는 열전소자의 개발과 냉각 유로의 최적화를 통하여 열전소자를 이용한 배기에너지 회수 시스템의 발전량을 증가시켰고, Single-loop ORC 엔진폐열 회수 동력전환 시스템도 기존에 비해 역시 효율을 향상시켰다. NOx 후처리 저감을 위한 고체형 기반 SCR 기술을 통하여 정속운전조건 질소산화물 발생량을 0.21 g/kWh으로 목표 수준을 만족하였다.

( 출처 : 최종보고서 요약 3p )

Abstract ▼

The objective of this project is to develop a new type of engine technology based on compound fuel by applying energy efficiency improvement system. Finally, the fuel consumption rate is less than 290 g/kWh and the nitrogen oxide(NOx) is less than 0.25 g/kWh. In order to achieve this, the technology

The objective of this project is to develop a new type of engine technology based on compound fuel by applying energy efficiency improvement system. Finally, the fuel consumption rate is less than 290 g/kWh and the nitrogen oxide(NOx) is less than 0.25 g/kWh. In order to achieve this, the technology development target can be classified into fuel efficiency improvement technology of a new combustion type engine using a compound fuel and development of energy recovery/nitrogen oxide reduction technology using an integrated exhaust heat recovery system.

As a concrete technology development, in case of development of combustion system for improving fuel efficiency, the fuel consumption rate is 280 g/kWh which is lower than the target level due to the implementation of compression ignition combustion based on heavy naphtha fuel. This is supported by the development of an combustion analytical model by using surrogate fuel model and new developed calculation method. The development of energy recovery/NOx reduction technology using integrated exhaust heat management system has increased the power generation of exhaust energy recovery system using thermoelectric element through the development of thermoelectric generation and optimization of cooling flow path. The power conversion system using the waste heat recovery system of single-loop ORC also improved the efficiency compared to the conventional one. Through the solid-based SCR technology for NOx after-treatment reduction, the amount of NOx emission was reduced to 0.21 g/kWh at a steady engine operating condition and satisfied the target level.

( 출처 : SUMMARY 8p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 최종보고서 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• SUMMARY ... 8
• CONTENTS ... 9
• 목차 ... 10
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 11
• 1. 연구개발의 목적 ... 11
• 2. 연구개발의 필요성 및 범위 ... 13
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 18
• 1. 세계 기술개발 현황 ... 18
• 2. 국내 기술개발 현황 ... 29
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 36
• 1. 복합연료를 적용한 신연소 방식 엔진의 연비향상 기술 ... 36
• 가. 복합연료 적용 신형식 엔진기술 개발 ... 36
• 나. 엔진연소 해석모델 기초 개발 및 검증 결과 ... 51
• 다. 희박연소용 멀티 플라즈마 점화기 개발 ... 63
• 2. 통합 배기 열관리 시스템을 적용한 에너지회수/질소 산화물 저감기술 개발 ... 65
• 가. 열전소자를 이용한 배기에너지 회수 시스템 개발 ... 65
• 나. 고효율 Single-loop ORC 엔진폐열 회수 시스템 벤치 개발 및 성능평가 ... 71
• 다. NOx 저감을 위한 후처리 기술 개발 ... 81
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 104
• 1. 목표달성도 종합 ... 104
• 2. 관련분야에의 기여 ... 114
• 제5장 연구개발성과의 활용계획 ... 115
• 1. 복합연료를 적용한 신연소 방식 엔진의 연비향상 기술 ... 115
• 2. 통합 배기 열관리 시스템을 적용한 에너지회수/질소 산화물 저감기술 개발 ... 115
• 제6장 연구시설·장비 현황 ... 117
• 제7장 참고 문헌 ... 118
• 끝페이지 ... 120