[표지] 1
제출문 2
목차 3
제1장 서론 9
1.1. 연구 배경 9
1.2. 연구 목적 및 필요성 19
1.3. 과업 수행 목표 20
제2장 E-fuel 제조 기술 및 최신 동향 조사 21
2.1. 주요국의 E-fuel 및 탄소 저감 정책 동향 비교 분석 21
2.1.1. 미국의 E-fuel 및 탄소 저감 정책 21
2.1.2. EU의 E-fuel 및 탄소 저감 정책 24
2.1.3. 일본의 E-fuel 및 탄소 저감 정책 28
2.1.4. 국내의 E-fuel 및 탄소 저감 정책 30
2.2. 국내외 E-fuel 기술개발 동향 32
2.2.1. 국외 E-fuel 기술개발 동향 32
2.2.2. 국내 E-fuel 기술개발 동향 35
제3장 E-fuel 연료별 물리, 화학적 특성 분석 39
3.1. E-fuel 모사 혼합연료 제조 39
3.1.1. 연료조성 레퍼런스 및 조성비 선정 39
3.1.2. E-fuel 모사 합성연료 제조 45
3.2. 합성연료 물성 예측 프로그램 개발 48
제4장 E-fuel 적용 엔진의 연소 및 제어 특성에 따른 배출가스, 온실가스 특성 분석 52
4.1. E-fuel의 연료 분사 및 분무가시화 실험 52
4.1.1. 분사 및 분무가시화 실험 장치 및 조건 52
4.1.2. E-fuel의 분사 특성 분석 55
4.1.3. E-fuel의 분무 특성 분석 57
4.2. E-fuel의 연소 및 배출가스 분석 실험 61
4.2.1. 단기통 엔진 실험 장치 및 조건 61
4.2.2. E-fuel 적용 엔진의 연소 특성 분석 63
4.2.3. E-fuel 적용 엔진의 배출가스 특성 65
제5장 결론 및 제안 70
제6장 참고문헌 72
[뒷표지] 74
표 1. 포르쉐 E-fuel(POSYN)과 E10 가솔린의 조성비 및 화학적 특성 비교 39
표 2. 탄화수소의 구조 별 옥탄가 비교 41
표 3. 포르쉐 연료와 모사 혼합연료 조성비 42
표 4. 밀도 측정을 이용한 균질 혼합 여부 및 장기 보관의 영향 조사 45
표 5. 두 가지 모사 합성연료의 혼합비율 비교 46
표 6. 모사 합성연료 물성 측정 결과 47
표 7. 합성연료 물성에 대한 연료 조성의 영향 47
표 8. 분사 및 분무가시화 실험 조건 54
표 9. 각 연료의 flash boiling 조건 57
표 10. 연소 및 배출가스 시험 조건 62
그림 1. 국내 온실가스 배출량 9
그림 2. 지역별 전기차 보급 대수 10
그림 3. 구동 연료에 따른 소형, 중형, 대형차의 판매 전망 10
그림 4. 중형 승용차 10년 사용시 차종별 생애 이산화탄소 배출량 11
그림 5. 지역별 배기 규제 강화 타임라인 11
그림 6. E-fuel 제작 프로세스 12
그림 7. 에탄올 혼합연료와 E-fuel의 배출가스 발생량 비교 13
그림 8. 에너지원 별 에너지 밀도 비교 14
그림 9. 미국의 신재생연료 의무혼합제도에 따른 바이오연료 혼합 의무량 15
그림 10. 독일의 P2X 프로젝트 참여 그룹 및 세부 기술 관계도 15
그림 11. 전기에너지, 수소, E-fuel의 생산 및 엔진 효율 16
그림 12. E-fuel 생산 비용의 감소 전망 17
그림 13. 수소 생산 비용의 감소 전망 17
그림 14. 차량 내부 이산화탄소 포집 및 재사용 장치 개요 18
그림 15. 저탄소 연료표준(LCFS) 도입 및 도입 예정 국가 및 주 21
그림 16. 탄소 집약도 감축 경향 및 전망 22
그림 17. MCS 벤치마크 시나리오의 2025년까지의 단기 예측 직선 연장에 따른 LDV의 배출강도 감소예측 23
그림 18. EU의 탄소배출 저감 정책 개요 24
그림 19. EU의 Fit for 55에서 제시한 지속가능한 항공연료 혼합비율 목표 24
그림 20. 2030년 독일 에너지 사용량 예측 25
그림 21. 독일의 교통분야 사용 에너지원 예측 25
그림 22. 2030년 독일의 수소 및 합성연료 사용량 예측 26
그림 23. 독일의 코페르니쿠스 프로젝트(Kopernikus Project) 27
그림 24. 일본의 온실가스 감축 목표 도식화 28
그림 25. 일본 그린 성장 전략의 14가지 분류 28
그림 26. 일본의 탄소 재순환 분야 계획 29
그림 27. CCUS 기술 개념도 및 CCU 로드맵 범위 30
그림 28. 'CO2-Recycling' 프로젝트 개요 30
그림 29. 칠레에 설치된 e-fuel 제조 파일럿 플랜트 32
그림 30. POSYN을 이용한 연소 및 분무특성 분석 32
그림 31. OBRIST사의 e-methanol 제조 로드맵 33
그림 32. 독일의 Refuel Project 개요 33
그림 33. 현대중공업 E-fuel 추진 선박 개발 현황 35
그림 34. 탄소자원화 연구단 가이드맵 36
그림 35. 한화솔루션 합성가스 생산 기술 개발 로드맵 37
그림 36. 한국화학연구원 합성연료 플랜트 개발 프로젝트 38
그림 37. 냉간 시동 조건(냉각수 온도 40℃)에서의 PM 배출 특성 40
그림 38. 포르쉐의 MTG 가솔린 후처리 공정 40
그림 39. 연료 조성에 따른 혼합연료의 (a) 옥탄가, (b) 증발 압력, (c) 점성 계수 비교 44
그림 40. 모사 합성연료 제조 과정 45
그림 41. 합성연료 물성 예측 프로그램 48
그림 42. E-fuel 물성 예측 프로그램 개요 49
그림 43. E-fuel 물성 예측 프로그램 사용법 50
그림 44. 분사율 측정장치 개략도 52
그림 45. 분무가시화 실험 장치 구성 53
그림 46. 연료 조성에 따른 분사량 측정 결과 55
그림 47. 연료 조성에 따른 분사율 측정 결과 56
그림 48. 가솔린과 모사 합성연료의 Mie-scattering & Schlieren 분무 영상 57
그림 49. Non-flash boiling 조건에서 연료 조성에 따른 분무 도달거리 변화 58
그림 50. Transient flash boiling 조건에서 연료 조성에 따른 분무 도달거리 변화 59
그림 51. Flare flash boiling 조건에서 연료 조성에 따른 분무 도달거리 변화 59
그림 52. 시간에 따른 분무의 가스상 면적 비교 60
그림 53. 단기통 엔진 시험 시스템 개략도 61
그림 54. 연료 조성에 따른 P-V 그래프 63
그림 55. 가솔린과 모사 합성연료의 연소상 64
그림 56. 가솔린과 모사 합성연료의 연소기간 비교 64
그림 57. 가솔린과 모사 합성연료의 PN 배출 특성 65
그림 58. 가솔린과 모사 합성연료의 이산화탄소 배출 특성 66
그림 59. 가솔린과 모사 합성연료의 일산화탄소 배출 특성 66
그림 60. 가솔린과 모사 합성연료의 탄화수소 배출 특성 67
그림 61. 가솔린과 모사 합성연료의 질소산화물 배출 특성 비교 68
그림 62. 모사 합성연료의 에테르 포함 여부에 따른 질소산화물 배출 특성 비교 68
그림 63. 가솔린과 모사 합성연료의 배기 내부 탄화수소 배출량 비교 69
그림 64. 모사 합성연료의 에테르 포함 여부에 따른 배기 내부 탄화수소 배출량 비교 69