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MARC
자료명/저자사항
건설기계용 정치형 경유-LPG 혼소엔진 기술개발 연구 / 환경부, 한국환경산업기술원 [편] 인기도
발행사항
[세종] : 환경부 ; [서울] : 한국환경산업기술원, 2016
청구기호
전자형태로만 열람 가능함
형태사항
111, [13] : 삽화, 도표 ; 30 cm
제어번호
MONO1201738818
주기사항
환경기술개발사업 제2차년도 최종보고서
주관연구기관: 오성이엔지서비스
주관기관연구책임자: 김문석
원문

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I. 연구과제명

○ 주관과제명 : 건설기계용 정치형 경유-LPG 혼소엔진 기술개발 연구

II. 연구개발의 목적 및 필요성

발전기용 및 공기압축기용으로 사용하고 있는 건설기계용 정치형 디젤엔진에 경유-LPG 혼소기술을 적용하여 NOx와 PM의 Tier4 수준 배출가스 저감, 프로판 연료 사용시 혼소율 55% 이상 만족의 경제성 확보, 약 10% 이상(프로판)의 CO2 배출 저감 등을 달성하기 위한 연구

III. 연구개발의 내용 및 범위

Tier4 배출가스 만족을 위해서는 일반적으로 고압분사 및 전자제어 커몬레일 분사 시스템의 적용과 함께 DPF 또는 SCR 등의 후처리 장치를 적용하게 되지만 시스템 가격의 증가에 따른 엔진 시스템 가격의 동반 상승이 예상되기 때문에 좀더 가격 경쟁력을 갖출 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있음. 또한 상시 발전기 등에서 경유연료 가격의 상승에 따른 운전비용의 증가가 예상되기 때문에 연비 향상 또는 상대적으로 저렴한 저탄소 LPG와 같은 가스연료를 혼소하여 사용하는 방식에 대한 연구가 필요함. 본 연구에서는 기계식 발전기용 및 공기압축기용 정치형 디젤엔진을 베이스로 혼소 기술을 적용하여 각각의 엔진 시스템을 혼소엔진으로 개조 및 운전을 하여 혼소엔진 특성의 배출가스 특성과 동력 특성을 갖는 기술을 개발하고자 함. 이를 위하여 전기식거버너 방식의 발전기용 엔진 시스템과 열형 기계식펌프를 사용하여 상대적으로 저비용의 혼소엔진 시스템을 개발하고자 함.

IV. 연구개발 결과

발전기용 및 공기압충용 사용할 수 있는 300PS 및 200PS 급 정치형 디젤엔진에 경유-LPG 혼소 기술을 적용하여 베이스 디젤엔진과 동등한 출력을 달성하면서 배출가스를 대폭 저감하고 혼소율을 55%(프로판의 경우) 이상을 달성할 수 있는 경유-LPG 혼소엔진 시스템을 개발하였음. 발전기용 혼소엔진 시스템을 구성 및 개발하여 D-2 사이클에서 Tier4 배출허용 기준을 달성하였고, DPF 후처리 장치 없이 PM의 Tier4기준을 만족하였음. NOx와 HC 저감을 위하여 SCR과 DOC를 적용하였고, 모든 배출가스 성분에 대하여 Tier4 기준을 만족하였음. 공기압축기용 혼소엔진 시스템을 구성 및 개발하여 NRTC 사이클에서 NOx와 PM에 대하여 Tier4 배출허용 기준을 달성하였고, DPF 후처리 장치 없이 PM의 Tier4 기준을 만족하였음. NOx와 HC 저감을 위하여 양산용 SCR과 DOC를 적용하였고, HC를 제외한 배출가스 성분에 대하여 Tier4 기준을 만족하였음. 저위발열량을 기준으로 한 경유와 LPG(프로판)의 혼소율은 55% 이상을 만족하였고, 저탄소 연료인 LPG를 적용한 경유-LPG 혼소 기술을 적용하여 베이스 경유 엔진과 비교하여 CO2 배출량을 10% 이상(프로판) 저감할 수 있고, 경유와 비교하여 상대적으로 저가인 LPG를 이용한 경유-LPG 혼소 시스템의 개발로 인하여 장시간 사용하는 정치형 엔진에서 연료경제성을 6% 이상을 얻을 수 있음.

V. 연구개발결과의 활용계획(기대효과)

향후 양산을 고려하여, Tier4 배출가스 배출허용 기준을 만족하기 위한 고가의 커몬레일 시스템과 후처리 장치를 사용하는 대신에 저가의 기계식 디젤 엔진을 기반으로 하여 흡기관 LPG 분사 시스템을 추가하고 양산 SCR과 DOC 시스템을 적용할 경우에 환경성과 경제성을 갖는 경유-LPG 혼소 엔진 시스템을 구성하는 것이 가능하고, 많은 연료를 소비하는 정치형 엔진 및 선박용 엔진에도 적용이 가능하여 보급을 추진할 계획임.

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