초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
□ 고효율/저배기 충족을 위한 신연소기술 원천기술개발
○ 해외 선진업체 및 연구소들이 보유한 고효율/저배기 신연소 원천기술 확보
○ 본 과제에서 수행하는 모든 신연소기술들은 2021년 기준 가장 강력한 배기규제인 Euro VI 충족이 가능한 수준의 Engine-out emission (NOx & PM)을 제한 요건으로 설정하여 후처리장치 의존도를 크게 낮추는데 기여하고자 함
□ 다양한 신연소기술 비교를 통한 실용화에 적합한 연소기술 도출
○ 국내외 선진 연구기관들이 선행연구로 도출

□ 연구의 목적 및 내용
□ 고효율/저배기 충족을 위한 신연소기술 원천기술개발
○ 해외 선진업체 및 연구소들이 보유한 고효율/저배기 신연소 원천기술 확보
○ 본 과제에서 수행하는 모든 신연소기술들은 2021년 기준 가장 강력한 배기규제인 Euro VI 충족이 가능한 수준의 Engine-out emission (NOx & PM)을 제한 요건으로 설정하여 후처리장치 의존도를 크게 낮추는데 기여하고자 함
□ 다양한 신연소기술 비교를 통한 실용화에 적합한 연소기술 도출
○ 국내외 선진 연구기관들이 선행연구로 도출한 신연소기술들을 실험적으로 비교분석 하여 실용화에 적합한 신연소기술을 도출하고자 함
○ 신연소기술 별 한계점을 규명하고, 극복방안을 모색하여 실용화 가능성을 높이고자 함
- 운전가능영역 확장 및 연소안정성 확보를 통한 실용화에 적합한 수준의 연소기술 개발
- 운전영역별 신연소기술 운전전략 개발
□ 신연소기술 연구동향에 대한 정보수집 및 미래 신연소기술 연구방향 제시

□ 연구개발성과
□ 정성적 목표(기술목표) 달성 결과 (전문가 입회평가 실시)
○ 전문가 입회 하에 모든 정성적 목표(기술목표) 100% 달성
- 연료소비율(ISFC) 171.2 g/kWh, 연소안정성(COV) 2.3 %, 운전영역 확장(IMEP) 12.033 bar, NOx 배출 3.333 g/kWh, PM 배출 0.003 g/kWh
□ 정량적 목표(성과목표) 달성 결과
○ 과학적 성과
- SCI(E) 학술지 7건, 일반학술지 4건, 학술회의 발표 (국내 11건, 국외 4건)
○ 기술적 성과 - 특허-국내출원 4건, 국내등록 1건
○ 사회적 성과 - 전문연구 인력양성 6건
□ 주요 연구개발결과
○ 신연소 엔진기술 동향 분석
○ 신연소기술 연구용 단기통 엔진 시스템 구축
- 6L 급 상용디젤엔진 기반 대용량 배기재순환, 초고압 연료분사 시스템, 독립적 과급 시스템 탑재 단기통 엔진 시스템 구축 완료
○ 대상엔진 일반연소 Data Base 구축
- 일반연소엔진에서 분사시기, 분사압력, EGR율 변화 등에 따른 신연소기술 연구결과 대조군 용 Data base 구축 완료
○ 디젤연료기반 신연소 원천기술 개발
- HCCI 연소기술을 구현을 통하여 저배기(PM & NOx)운전 가능성 확인
- 디젤 분사시기 및 EGR에 따라 신연소기술 분류 [E-LTC, L-LTC, MK, PCCI]
- 각 연소기술 별 연소특성/배기성능/연비성능/운전가능 영역 분석 완료
○ 디젤연료기반 신연소기술 별 한계점 규명 및 실용화 가능성 평가
- 실용화 한계점 극복을 위한 제어인자 도출 및 각 연소기술별 한계극복 운전전략 수립
- 디젤연료 기반 신연소기술 실용화 가능성 정량적 평가 완료
○ 가솔린 압축착화 신연소기술 한계점 및 전략 도출
- 일반 디젤 연소 대비 가솔린 압축착화의 연소/배기 특성 분석
- 연료 분사시기 및 흡기 온도에 따른 가솔린 압축착화 연소/배기 특성분석
- 다단분사를 통한 저부하 영역 연소 안정성 개선 전략 도출
○ 융합연료 신연소기술 연구용 단기통 엔진 시스템 구축
- Dual-fuel PCCI 연소기술 구현을 위한 이종연료 공급 시스템 (천연가스/디젤)을 탑재한 단기통 Dual-fuel 엔진시스템 구축 완료
○ 융합연료 신연소기술 원천기술 개발
- Dual-fuel PCCI (RCCI 및 Dual-fuel연소기술) 연소엔진에서 연료 분사시기, 다중연료 비율, EGR량 변화 등에 따른 매개변수 실험 수행
- Dual-fuel PCCI 연소기술 실용화 저해 요인 파악 (저부하 영역 운전 제한/다량의 미연탄화수소 및 일산화탄소 배출/연소효율 및 열효율 저하)
○ 융합연료 신연소기술 실용화 한계점 극복 방안 및 실용화 가능성 평가에 대한 연구
- Dual-fuel PCCI 연소기술의 저부하 영역 운전제한 원인 분석
- 흡기제어전략(당량비 및 혼합기 온도 제어) 수립, 연소효율 개선 및 미연탄화수소 배출 저감 성능 확인
○ 융합연료 신연소기술 연소 가시화 분석
- 엔진 연소 광학 계측용 단기통 가시화 엔진 시스템 구축
- 단기통 가시화 엔진 상에서 신연소기술 Parameter 변화에 따른 혼합기 형성 및 연소 특성, 연소생성물 발생 원인 규명
- 연소시스템(연료분사계 및 연소실 형상 변경) 및 Air Management 시스템 최적화를 통한 배기, 연비, 연소안정성 성능 최적화
○ 실용화에 적합한 신연소기술 도출
- 이종연료 예혼합압축착화 연소기술을 최적 신연소기술로 도출
- 운전전략/적용분야별 연소/성능/배기 특성 비교

□ 연구개발성과의 활용계획 (기대효과)
□ 국내 엔진 및 엔진요소부품 업체들의 신연소기술 실용화 연구를 위한 기반 data base로 활용
□ 신연소기술 문제점 극복을 위한 연구결과들은 새로운 요소기술 개발에 대한 필요성을 촉발 시킬것임
○ 본 과제를 통해 도출된 연구결과들은 엔진부품업체의 신규 요소기술 개발의 기반기술로 활용
○ 신연소 기술 적용에 필요한 엔진 요소부품 개발로 해외 선진 요소부품 시장 개척이 가능
□ 국내외 대학기관의 정보 교류를 통해 신연소 기술 적용에 필요한 새 아이디어와 연구 동향 파악
○ 신연소 기술 연구 결과에 대한 지식 정보 교류를 통해 국제간 협력 관계 증대 및 향후 연구 방향 수립 가능
□ 연료 종류별 사용량 불균형 결과를 해소하여 안정된 연료가격 정책 기대
○ 신연소 기술 개발을 통해 다양한 연료를 효율적으로 사용할 수 있으므로 향후 안정적인 연료 가격 정책을 기대할 수 있을 것으로 전망됨
□ Shale Gas 개발로 시작된 북미 CNG 엔진 개발 붐에 국내 엔진개발기업의 해외진출가능성 확보
○ 해외선진 엔진업체들이 독점하고 있는 CNG-Diesel Dual Fuel 신연소 원천기술을 본 과제를 통하여 확보 함으로써 국내 엔진개발업체들의 고효율/저배기 신연소 기술 개발 잠재력 양성에 활용
○ 개발된 기술력 바탕으로 국내 산업체와 협력을 통해 해외 시장의 다양한 연료에 대한 추가 신연소기술 연구 개발이 가능

(출처 : 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• 목차 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 1-1. 연구개발 목적 ... 7
• 1-2. 연구개발의 필요성 ... 7
• 1-3. 연구개발 범위 ... 8
• 2. 연구수행내용 및 성과 ... 15
• 2-1. 연구 내용 ... 15
• 2-2. 연구 개발 성과 ... 303
• 2-3. 연구 결과 ... 307
• 3. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 310
• 3-1. 목표 ... 310
• 3-2. 목표 달성여부 ... 318
• 3-3. 목표 미달성 시 원인(사유) 및 차후대책(후속연구의 필요성 등) ... 323
• 4. 연구개발성과의 활용 계획 등 ... 324
• 붙임. 참고문헌 ... 325
• 끝페이지 ... 334