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오준호 (전북대학교) 김용래 (전북대학교) 박철웅 (한국기계연구원) 최영 (한국기계연구원) 이정우 (전북대학교)
저널정보
한국자동차공학회 한국자동차공학회 지회 학술대회 논문집 한국자동차공학회 2022 대전·세종·충청지회 춘계학술대회 [2개 학회 공동개최]
발행연도
2022.5
수록면
111 - 116 (6page)

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탄소 중립 운동의 가속화에 따라서 기존 화석연료에서 무탄소 연료 전환을 바탕으로 친환경 모빌리티를 개발하기 위한 연구가 활발해지고 있다. 이러한 관점에서 친환경 특성을 갖는 수소 연료가 모빌리티 산업의 차세대 핵심 연료로 각광받게 되었으며 최근 수소 연료전지 기술이 상용화 차량에 적용되어 출시됨에 따라 친환경 차량으로서 많은 주목을 받았다. 그러나, 연료 전지의 높은 제조 비용과 낮은 내구성이 문제점으로 거론되기 시작했다. 이에 미래 수소 경제 실현을 위한 가교 역할로서 수소 연료 내연기관으로 관심이 옮겨지고 있다. 수소 내연기관은 기존 내연기관에서 소량의 부품 변경만으로도 구현이 가능하므로 현재 사용되는 생산 기술 및 인프라를 유지할 수 있으므로 높은 신뢰도와 저렴한 가격으로 도입이 가능하다는 측면에서 연료 전지 대비 강력한 이점을 갖는다. 그러나, 수소 내연기관이 상용화 단계에 도달하기 위해서는 수소 연료의 낮은 인화점으로 인해 발생하는 역화 혹은 조기점화와 같은 비정상 연소와 기존 가솔린 엔진과 비교하여 낮은 출력 특성을 개선할 필요가 있다. 본 연구는 수소의 연소적인 측면에서 비정상 연소 개선 및 출력 특성 향상을 위해 연료 분사 전략에 따른 연소 및 배기 경향을 실험실 단위에서 분석하였다. 실험에는 2L 급 상용 전기점화 엔진이 사용되었으며 엔진 속도 1,500 RPM 에서 포트 분사 및 직접 분사 방식을 각각 비교 실험하여 엔진 단위에서 출력 향상을 위한 연료 분사 전략을 검토하였다. 포트 분사의 경우 연료 공급량 증가에 따라 최대 출력이 늘어났으나 수소가 흡기 공기의 체적을 대체하여 농후한 조건의 혼합기가 형성됨에 따라 비정상 연소 가능성이 증가하고 열전달 손실 증가로 인해 제동열효율이 저감되는 것을 확인했다. 직접 분사의 경우 연료 분사 시기를 350 BTDC CA에서 지각하여 실험을 진행했으며 분사시기가 지각될수록 흡입 공기량이 증가하여 희박한 혼합기가 형성되었다. 이에 따라 제동열효율이 증가하고 엔진 출력이 함께 증가하는 것을 확인했으며 희박 연소 조건에서 질소산화물 저감을 통한 배기 특성 개선이 확인되었다.
#Hydrogen (수소) #Port fuel injection (포트분사) #Direct injection (직접분사) #전기점화 (Spark ignition)

목차

Abstract
1. 서론
2. 실험 장치 구성 및 방법
3. 실험 결과 및 분석
4. 결론
References

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