초록 ▼

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
내연기관 배기가스에 함유된 오염물은 후처리 방식을 통해 주로 처리된다.
후처리 방식의 효율을 높이기 위해서는, 사전처리 방식을 강화하여 오염물을 사전에 일정량 차단하여 문제를 해결하는 방법이 있다.
압축천연가스 CNG는 고압 상태로 저장된 후 엔진에 분사하면서 동력을 얻는데, 이 과정에서 연료가스에 불순물이나 오염물이 상당량 유입된다.
이 오염물은 엔진의 수명 단축과 기능 저하를 일으켜 불완전 연소의 원인이 되고 후처리 방식의 효율을 낮추기 때문에, 연료가 엔진에 분사되기

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
내연기관 배기가스에 함유된 오염물은 후처리 방식을 통해 주로 처리된다.
후처리 방식의 효율을 높이기 위해서는, 사전처리 방식을 강화하여 오염물을 사전에 일정량 차단하여 문제를 해결하는 방법이 있다.
압축천연가스 CNG는 고압 상태로 저장된 후 엔진에 분사하면서 동력을 얻는데, 이 과정에서 연료가스에 불순물이나 오염물이 상당량 유입된다.
이 오염물은 엔진의 수명 단축과 기능 저하를 일으켜 불완전 연소의 원인이 되고 후처리 방식의 효율을 낮추기 때문에, 연료가 엔진에 분사되기전 사전처리 방식으로 연료의 정제 상태를 강화해야 한다.
연소 효율 향상 및 엔진 기관 보호 등과 같은 효과를 기대하며, 사전처리 방식으로 필터와 필터 하우징 개발을 목표로 불순물과 오염물 저감을 위한 친환경 세라믹스 활용 방법을 연구한다.
전체 내용
1) 나노 섬유 필터의 개발
전기 방사를 이용하여 부직포 섬유보다 약 1/100 크기인 직경 250㎚ (0.25㎛), 기공 500㎚(0.50㎛)의 나노 섬유 여과층을 제작한다.
유량 속도 감속 대책으로 나노 섬유를 추가하고 나노 필터의 두께와 일반 필터의 비율을 조정하여, 최소한의 압력 손실을 유도하고자 함이다.
나노 섬유는 한정된 공간에 미세한 크기로 수많은 그물 형태로 존재한다.
높은 비표면적을 가지면서 저밀도의 기공 부피를 가졌기 때문에, 나노단위의 미세 오염물질 여과가 가능한 것이다.
그러므로 충분한 기공 부피로 낮은 압력 손실을 유도 할 수 있고, 높은 여과 효율로 유량 속도 유지가 가능한 필터를 개발한다.
향후 전기 방사 공정의 양산 전환을 위해, 다중 노즐 방식을 선택하여 생산성을 높이고, 노즐 배치 각도 조절 등의 품질 관리 요소를 파악하여 방사간 간섭을 줄이고, 최적의 공정 조건을 설정한다.
2) 하우징의 개발
기존의 필터 하우징 제품들은 장치를 장착하고 기밀성을 유지하는 기능에 국한되어 있다.
하지만 필터 하우징 내면에 세라믹스를 코팅하는 작업을 거치면, 기밀성을 유지하면서도 여과 효율을 높일 수 있다.
연료가 CNG 필터와 하우징 사이에서 효과적인 필터링 가능하도록, 코팅 또는 압축하는 과정에서 PRE-FILTER 효과를 부여한다.
3) 필터 구조의 개선
기존의 필터 제품은 필터를 압축하여 여러겹을 적층하는 방식으로 제작되어, 여과 효율을 높이고 고압에 견딜 수 있도록 설계되었으나, 연료 가스의 유속을 제한한다는 단점이 있다.
이를 해결하기 위해 기존 압축 필터에 추가 날개를 달고 여과 면적을 넓여, 응집된 오염물의 중력 분리가 용이한 구조로 개선한다.
필터 형상을 변경하고 개선하여 기존 제품과 차별화하고, 목표한 여과효율에 달성하여 유량 속도 향상에 기여할 수 있도록 개발한다.

연구개발성과
세라믹스 코팅과 전기 방사를 이용한 나노 필터 개발에 성공하였으며, 계획서상 설계한 정량 목표치를 달성하였다.
전기 방사 기술에 다중 노즐 방식, 노즐 대각선 배치를 통해 방사 간 간섭을 최소화 하는 방법을 적용하였으며, 대형 버스 및 중형 차량 등에 즉시 적용 가능할 것으로 확인된다.
해당 부분에 대한 집중 연구로 향후 부직포 필터 개발을 통한 유속 보존 효과, 여과 효율 증가 등에 대한 자료를 획득할 수 있었으며, 기초 연구 자료로 활발하게 활용할 수 있을 것으로 판단된다.
또한 높은 효율의 진화된 필터를 생산하여, 더 넓은 시장에 진출하고 새로운 품목에 대한 수익을 창출할 수 있는 기초 원천 기술을 확보하였으며, 생산 시스템의 자동화 방안제시로 제품 제작 단가 설정과 해당 기술을 적용한 사업 확장 가능성 여부 판단에 기여하였다.

연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
현 시장은 다양한 성능의 고압 필터를 사용하고 여과 효율 또한 일정치 않은 상황인데, 해당 기술을 확보 할 경우 연료 가스의 유량 속도를 유지하면서 98% 이상의 여과 효율 성능을 보일 수 있을 것이라 판단된다.
또한 세라믹스 필터는 산업 분류상 친환경 소재이므로 높은 친환경성 제품 이미지를 제고할 수 있을 것이다.
전량 수입품에 의존하고 있는 상황에서 CNG 필터 기술 개발은 국산화를 가능하게 할 것이며, 국산화에 따른 원활한 공급으로 현재 운행중인 차량에 즉시 적용되면서 빠른 시장진입이 가능할 것이다.
향상된 성능의 하우징 세라믹 코팅 개발 기술을 응용하여, 향후 요소수 및 수소 등 새로운 분야의 필터에 대한 연구 가능성을 기대하고 있으며, 인도 CNG 버스 시장에 단일상품으로 접근하여 수출 실적으로 연결할 수 있는 잠재 수요까지 확보할 수 있을 것으로 기대한다.
시제품 개발로 사업이 확장되면, 수입에 의존하였던 제품의 국내 생산을 통해 물류비 및 원가 절감에 점진적으로 많은 도움을 줄 것으로 기대하고 있으며, 생산 안정화로 향후 더 고성능의 제품 개발 가능성을 기대한다.
또한 매출의 증대는 신규 인력을 매년 필요로 할 것이며, 지역 고용 창출로 이어져 기술 경쟁력 확보와 더불어 지역 발전에 함께 기여할 수 있을 것이라 기대한다.

(출처 : 요약서 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 최종보고서 ... 4
• 보고서 요약 ... 5
• 목차 ... 8
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 10
• 1) 개발기술의 중요성 및 타당성 ... 10
• 2) 국내 · 외 관련 기술의 현황 ... 11
• 3) 기술개발 시 예상되는 기술적 · 경제적 파급 효과 ... 12
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 13
• 1) 목표 ... 13
• (1) 종합목표 ... 13
• (2) 기술개발 목표 ... 13
• (3) 경제적 성과목표(사업기간내) ... 13
• 2) 기술개발 수행 과정 및 수행 내용 ... 14
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 36
• 1) 연구수행 결과 ... 36
• (1) 정성적 연구개발성과 ... 36
• (2) 정량적 연구개발성과 ... 38
• (3) 세부 정량적 연구개발성과 ... 38
• (4) 계획하지 않은 성과 및 관련 분야 기여사항 ... 41
• 2) 목표 달성 수준 ... 70
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 70
• 1) 목표 미달 원인(사유) 자체분석 내용 ... 70
• 2) 자체 보완활동 ... 70
• 3) 연구개발 과정의 성실성 ... 70
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 71
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 72
• 별첨1. 성실이행 서약서 ... 74
• 별첨2. 자체보안관리진단표 ... 76
• 끝페이지 ... 76