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자동차 페열회수장치 최적 설계를 위한 상변화물질 특성 평가
정유신(Yusin Jeong),우승철(Seungchul Woo),김웅일(Woongil Kim),김영근(Youngkun Kim),이기형(Kihyung Lee) 한국자동차공학회 2021 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2021 No.6
최근 배기규제가 강화됨에 따라 내연기관 자동차는 엔진의 열에너지 관리가 점차 중요해지고 있다. 전체 연료 에너지 중 엔진에서 약 75%의에너지가열에너지의 형태로 버려지므로 이 손실을 줄이는 것이 배기가스저감 및 연비향상에 매우 중요한 역할을 한다. 따라서 이러한 폐열을 이용한 차량용 폐열회수장치 개발은 엔진의 연비 및 배기과제를 해결할 수 있는 하나의 방법으로 주목을 받고 있는 실정이다. 자동차의 폐열을 회수할 수 있는 기술로는 열에너지를 저장한 후 에너지가 요구될 때 사용하는 축열시스템과 열에너지를 이용하여 동력으로 전환하는 방법, 열전소자를 이용하여 열에너지를 전기에너지로 변환하는 방법 등이 있다. 이 중 축열 시스템은 간단한 구조와 차량에 적용하기 쉽다는 장점 때문에 엔진 적용을 기대할 수 있는 기술이라고 말할 수 있다. 축열 시스템을 이용한 폐열 회수 장치를 엔진 냉간 시동시 웜업에 사용한다면 배기가스 저감 및 연비향상 효과를 기대할 수 있다. 본 연구에서는 폐열회수장치 적용을 위해, 선정된 상변화물질을 분석하고 축열 시스템에 대한 적합성을 평가하였다. 그 분석과 평가를 토대로 축열 효율을 최대화하기 위한 시스템을 설계하였다. 또한, 1D Simulation을 통해 폐열회수장치에 최적화된 열교환기 설계와 상변화 물질에 따른 성능을 평가하였다. 이러한 결과를 바탕으로 향후 실제 차량에 적용하여 자동차의 연비 향상 및 배기가스 저감 기술 개발에 활용하고자 한다.