인간이 오래 살아갈 수 있는 여러 조건 중에서 가장 중요한 것은 오염되지 않은 환경의 맑고 깨끗한 공기와 물이다. 우리 인간에게 피해를 주는 환경오염은 대기환경, 토양오염, 수질오염 등으로 나누며, 이 중에서 대기오염은 치명적이며 피해가 가장 크다.
대기오염은 교통기관의 배기가스, 공장이나 화력발전소 배출가스 등이 주된 오염원이며, 그을음, 방사성 물질, 먼지 등 여러 가지 물질에 의해서도 일어난다. 대기오염 방지를 위해서는 자동차 등의 교통기관에서 사용하는 연료 불순물(인산, 황, 납)을 완벽히 제거하고 엔진 및 흡배기 장치 개량으로 완전 연소를 하도록 해야 한다. 이러한 유해 배기가스의 저감을 위한 노력으로 완전 연소를 위한 연료 분사와 점화 시기의 전자제어장치, 가솔린과 LPG 엔진에 연료 직접 분사 장치를 장착했고 대기 중으로 배출하기 전 배기가스 재순환, DPF, SCR 장치 등을 통한 대기에 해가 없는 물질을 배출하기 위해 많은 연구를 거치면서 발전했다.
현재, 전 세계적으로 국제 탄소 정책에 따른 내연기관의 입지는 크게 줄었다. 다만 시기적으로는 내연기관의 완전 탈피는 몇 년 동안의 시일이 걸릴 전망이다. 그동안 내연기관에서 배출되는 유해가스를 줄이기 위해서 지금보다도 더 많은 연구가 필요할 것이다.
LPG 연료는 내연기관에서 사용하고 있는 휘발유 및 디젤 연료에 비해 여러 가지 장점이 있다. 특히 경제성이 좋고 대기오염이 적은 특징은 점점 증가하는 차량 생산 대수에서도 찾아볼 수 있다. 그리고 기존의 LPG 기관에서 나타났던 겨울철 시동 곤란과 출력 저하의 단점은 LPI라는 전자제어 LPG의 등장으로 해결되었다.
이러한 LPI 엔진은 전자제어로 정확하고 정밀한 제어가 이루어져 완전 연소에 가깝게 제어가 가능해지고 있으나, 기계적인 결함 발생 시 정밀한 제어의 한계가 발생한다. 기계적인 결함이란 흡기장치, 배기장치, 연료 장치, 점화장치가 있으며 이 중에서 어느 부분의 부품에서 변화가 생긴다면 정확한 제어가 제한된다.
이 중에서 점화장치는 연료의 완전 연소 후 배출을 위해 가장 중요한 장치이며 점화플러그는 핵심이라 할 수 있다. 점화플러그는 점화코일에서 발생한 전압을 실린더로 전달하여 고압과 고온의 혼합기를 점화시키는 장치이다. 전압을 전달하는 중심 전극과 접지전극의 거리는 점화 시 발생하는 점화전압 및 점화 시간에 큰 영향을 미치며, 이러한 영향은 연소실의 완전 연소 또는 미연소 가스의 배출로 이어져 유해가스 배출에도 많은 영향을 준다.
본 연구는 이러한 점화플러그의 간극의 변화를 통한 연소실 내의 점화전압과 점화 시간을 알 수 있는 점화 2차 파형 변화와 이에 따른 배기가스의 배출 변화를 점화 방식이 다른 2대의 LPI 엔진으로 실험을 통해서 비교하였다. 또한 같은 간극에서 엔진 회전수 변화를 통해 점화 2차 파형 및 배기가스 변화를 비교하여 점화플러그 간극이 연소실 내의 완전 연소와 배기가스 절감을 위한 최적의 조건(높은 출력과 배기가스 규제)을 만족하기 위해서는 주기적인 점검 및 정비가 꼭 필요함을 확인하였다.