초록 ▼

1. 연구개발과제의 개요
ｏ 연구개발의 필요성
- 친환경 조선 선박 엔진용 부품소재에 대응하는 코팅 실용화 기술 니즈 증가 대응용 극저온 환경 (암모니아, 수소 및 극저온 온도)에 사용할 수 있는 표면소재 개발
ｏ 연구개발의 경제, 사회, 및 기술적 중요성
- 현재의 내연기관 관련 부품은, 작동온도가 상온에서 최대 500 ℃ 환경에서 사용되고 있으며, 기계 부품의 트라이볼로지 특성 향상을 위해 다이아몬드 유사 코팅(Diamond-like Carbon, DLC) 등과 같은 저마찰·내구성 코팅을 통해 시스템효율 개

1. 연구개발과제의 개요
ｏ 연구개발의 필요성
- 친환경 조선 선박 엔진용 부품소재에 대응하는 코팅 실용화 기술 니즈 증가 대응용 극저온 환경 (암모니아, 수소 및 극저온 온도)에 사용할 수 있는 표면소재 개발
ｏ 연구개발의 경제, 사회, 및 기술적 중요성
- 현재의 내연기관 관련 부품은, 작동온도가 상온에서 최대 500 ℃ 환경에서 사용되고 있으며, 기계 부품의 트라이볼로지 특성 향상을 위해 다이아몬드 유사 코팅(Diamond-like Carbon, DLC) 등과 같은 저마찰·내구성 코팅을 통해 시스템효율 개선이 이루어짐
- 그러나, 전 세계적 환경규제와 신재생에너지 사용으로의 변화는 수송기기 분야에서도 연료 사용이 유체 기반 (Oil Based) 연료에서 수소연료 gas, LNG, 암모니아 등으로 전환 중임
‧ 이는 기계 구동 부품의 작동 환경에 있어 Oil 내부에 포함된 황 성분의 제거로 윤활제 역할을 하는 요소 성분이 사라져 외부로부터의 저마찰 인자가 제거됨을 뜻함
‧ 이러한 작동 환경 변화는 금속 소재 또는 금속 소재상 표면코팅을 통해 저온·고압의 극한 환경을 극복해야 하는 것으로 저마찰 및 내구성 특성 발현이 매우 중요해지고 있음을 시사함
- 따라서, 증가하는 수소자동차, 친환경 선박에 비례하여 연료의 보관, 운송에서 핵심 기능을 하는 generater, compressor, storage tank, dispenser 등의 핵심 부품에 저온·고압 및 건식 (Dry) 환경 하 시스템의 신뢰성 (기능성 및 내구성) 확보가 필요함
- 본 과제에 있어, 실용화 기술개발 방향은 즉시 기술 적용이 가능한 선박용 엔진의 수소용 극저온 밸브 및 사용 부품류 (극저온 베어링 부품)와 수소환경에 대해 다루어짐
- 또한, 내연기관의 친환경 연료로서의 암모니아 (NH₃)는 세계에서 가장 많이 생산 및 유통되는 물질로, 최근 몇 년 동안 내연기관의 고품질 에너지 운반체 및 무탄소 연료로 사용하기 위해 연구 중임
‧ 생산된 암모니아를 내연 기관에 연료로 공급하기 위해서는 낮은 암모니아 화염 속도를 보상하기 위해 높은 부스트 압력과 압축비가 필요
‧ 이를 위해 불꽃 점화 엔진에서 암모니아에 수소를 첨가하면 화염 전파 속도를 높이고 연소 안정화에 도움이 되나, Nox와 미연소 NH₃ 증가에 의해 배기가스 후처리 시스템이 추가로 필요함
‧ 이러한 문제로, 공간 제약이 문제가 없는 선박 또는 고정식 엔진분야에서는 더 실용적이며 지속가능한 연료로서의 중요한 역할과 잠재력을 갖는 암모니아 연료 사용에 대해 주목하고 있음
- 그러나, 암모니아를 사용한 시스템 연료는 높은 자연 점화 온도 (130 K), 낮은 화염속도 (~924 cm/s)와 함께 열악한 점화 품질 (RON > 7)로 매우 높은 최소 점화 에너지가 필요
‧ 또한, 물보다 훨씬 높은 극성이 강한 분자로 구성되어 수분 형성을 유발하는 흡습특성과 함께 구리 및 황동에서의 높은 부식성으로 응용연구 단계에서 개발된 코팅 막의 기술적 개선도 요구됨

(출처 : 본문 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 연차보고서 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행과정 및 수행 내용 (2단계) ... 11
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 28
• 1) 당해연도 사업추진 진척도 ... 28
• 2) 기술적 성과목표 달성도 ... 29
• 3) 계량적 성과목표 달성도 ... 30
• 4) 세부 정량적 연구개발성과 ... 31
• 5) 계획하지 않은 성과 및 관련 분야 기여사항 ... 32
• 6) 연구개발비 사용실적 ... 33
• 4. 참고문헌 ... 35
• 5. 표절검증 ... 36
• 끝페이지 ... 37