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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 전문수
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 한국교통대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수18
이 논문의 연구 히스토리 (6)
2021
2020
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최근에 이동식 배출가스 측정 장비(PEMS, Portable Emissions Measurement System)에 비해 설치가 비교적 간편하고 저가이며 작동시간의 제한이 없는 센서기반 배출가스 측정 장비인 SEMS(Sensor based Emisssions Measurement System)에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 대부분의 연구는 주로 실내 인증모드에서 수행되고 실제도로 주행 시험은 모니터링 수준에 머무르고 있으며, SEMS를 실제도로 주행 배출가스 시험에 적용하기 위한 검증이 충분히 이루어지지 않은 상태이다.
따라서 본연구에서는 실내 인증모드 및 실제도로 주행 배출가스(RDE, Real Driving Emission) 주행 경로에서 배출가스 시험을 수행하였으며 PEMS 및 SEMS 장비로 측정한 NOx 배출량을 비교 분석함으로써 SEMS 장비의 RDE 시험 적용 가능성을 확인하였다.
SEMS에서 측정한 배기가스의 신뢰성을 검증하기 위해 실제도로 주행조건을 반영한 WLTC(Worldwide harmonized Light duty Test Cycle) 모드에서 정용량 시료 채취 장비(CVS, Constant Volume Sampler)와 PEMS 및 SEMS에서 데이터의 신뢰성 검증을 수행하였다. SEMS 장비의 경우 PEMS 장비와 달리 유량계가 별도로 없으므로 자기진단장치(OBD, On-Board Diagnostics)에서 취득한 흡입공기 유량, 연료 소비량의 데이터를 배기 유량으로 변환하여 NOx 배출량을 산출하였다.
실제도로 주행 배출가스 시험결과, 두 장비에서 측정한 NOx 배출량 상관관계의 그래프의 기울기가 거의 1.0에 가까우며 결정계수가 0.9인 것으로 나타나 SEMS 장비를 RDE시험에 적용 가능함을 확인하였다. 그러나, NOx 배출량 수준이 낮은 SCR 적용 차량의 경우 SEMS의 측정오차 한계가 나타났으며 이는 SCR에서의 NH3 분사로 인해 SEMS 장비의 NOx 센서가 측정 한도를 초과하기 때문인 것으로 확인하였다.
또한, 도로 경사도 조건에서 PEMS 및 SEMS 장비의 NOx 배출량을 취득하여 상관성을 비교분석을 한 결과, 주행부하가 높은 Up-hill의 경우 두 장비의 NOx 배출량 추종성이 일치하는 경향을 확인하였으나, Down-hill의 경우 NOx 배출량이 적어 상관성 그래프의 기울기와 결정계수 모두 낮은 것으로 나타났다. 이러한 결과는 낮은 농도의 NOx 배출량에서 SEMS 장비의 측정오류인 것으로 확인하였다.
외기온도 변화에 따라 냉간시동 및 열간시동 조건으로 시험한 결과, 외기온도 변화에 상관없이 PEMS 장비에서 측정한 질소산화물 농도 값과 SEMS 장비에서 측정한 질소산화물 농도값이 비슷한 경향이 나타났다. 이상의 결과를 분석한결과 본 연구에서는 SEMS 장비의 실제도로 주행 NOx 배출량 시험에 적용 가능하다고 판단하였다.
따라서 본연구에서는 실내 인증모드 및 실제도로 주행 배출가스(RDE, Real Driving Emission) 주행 경로에서 배출가스 시험을 수행하였으며 PEMS 및 SEMS 장비로 측정한 NOx 배출량을 비교 분석함으로써 SEMS 장비의 RDE 시험 적용 가능성을 확인하였다.
SEMS에서 측정한 배기가스의 신뢰성을 검증하기 위해 실제도로 주행조건을 반영한 WLTC(Worldwide harmonized Light duty Test Cycle) 모드에서 정용량 시료 채취 장비(CVS, Constant Volume Sampler)와 PEMS 및 SEMS에서 데이터의 신뢰성 검증을 수행하였다. SEMS 장비의 경우 PEMS 장비와 달리 유량계가 별도로 없으므로 자기진단장치(OBD, On-Board Diagnostics)에서 취득한 흡입공기 유량, 연료 소비량의 데이터를 배기 유량으로 변환하여 NOx 배출량을 산출하였다.
실제도로 주행 배출가스 시험결과, 두 장비에서 측정한 NOx 배출량 상관관계의 그래프의 기울기가 거의 1.0에 가까우며 결정계수가 0.9인 것으로 나타나 SEMS 장비를 RDE시험에 적용 가능함을 확인하였다. 그러나, NOx 배출량 수준이 낮은 SCR 적용 차량의 경우 SEMS의 측정오차 한계가 나타났으며 이는 SCR에서의 NH3 분사로 인해 SEMS 장비의 NOx 센서가 측정 한도를 초과하기 때문인 것으로 확인하였다.
또한, 도로 경사도 조건에서 PEMS 및 SEMS 장비의 NOx 배출량을 취득하여 상관성을 비교분석을 한 결과, 주행부하가 높은 Up-hill의 경우 두 장비의 NOx 배출량 추종성이 일치하는 경향을 확인하였으나, Down-hill의 경우 NOx 배출량이 적어 상관성 그래프의 기울기와 결정계수 모두 낮은 것으로 나타났다. 이러한 결과는 낮은 농도의 NOx 배출량에서 SEMS 장비의 측정오류인 것으로 확인하였다.
외기온도 변화에 따라 냉간시동 및 열간시동 조건으로 시험한 결과, 외기온도 변화에 상관없이 PEMS 장비에서 측정한 질소산화물 농도 값과 SEMS 장비에서 측정한 질소산화물 농도값이 비슷한 경향이 나타났다. 이상의 결과를 분석한결과 본 연구에서는 SEMS 장비의 실제도로 주행 NOx 배출량 시험에 적용 가능하다고 판단하였다.
목차
Ⅰ. 서론 11.1 연구 배경 11.1.1 실제도로 주행 배출가스 연구 동향 11.1.2 국가별 SEMS장비 연구 동향 31.1.3 국내 SEMS장비 연구 동향 51.2 연구 목적 8Ⅱ. 실험 장치 및 방법 102.1 시험 자동차 및 배출가스 분석기 102.2 실내 인증모드 주행모드 132.3 이동식 배출가스 측정 장비(PEMS) 152.4 센서기반 배출가스 측정 장비(SEMS) 152.5 주행 경로 182.6 NOx 측정원리 222.7 NOx 배출량 산출방법 24Ⅲ. 결과 및 고찰 263.1 시험 차량의 OBD 데이터 신뢰성 검증 263.2 PEMS 장비의 데이터 신뢰성 검증 283.3 실내 인증모드 NOx 배출특성 313.4 실제도로 주행 시 NOx 배출특성 383.5 주행 동특성에 따른 NOx 배출량 상관성 분석 483.6 외기온도에 따른 NOx 배출량 상관성 분석 52Ⅳ. 결 론 554.1 시험 차량의 OBD 데이터 신뢰성 검증 554.2 PEMS 장비의 데이터 신뢰성 검증? 554.3 실내 인증모드 NOx 배출특성 564.4 실제도로 주행 시 NOx 배출특성 564.5 주행 동특성에 따른 NOx 배출량 상관성 분석 574.6 외기온도에 따른 NOx 배출량 상관성 분석 58References 59Abstract 61
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