Off-cycle에서 Euro 6a 및 6b 규제 만족 디젤 자동차의 NOx 배출 특성

김성우,임재혁,김기호 한국동력기계공학회 2017 한국동력기계공학회지 Vol.21 No.6

Major countries have tighten their NOx regulation of diesel passenger cars. In the case of the EU, the regulation has been toughen up to 6.25 times since 2000. Despite the regulation the NOx concentration of the ambient has not been reduced proportionally. Futhermore, some manufacturers were disclosed using a defeat device for meeting the regulation illegally. As these issues, to reduce NOx emission practically, Korea and the EU introduced the real-world driving emission(RDE) regulation and the test method that will be applied after 2017. Also, the US has used the test equipment(PEMS) to detect a defeat device. In this paper, for the regulation to make a soft landing in Korea, 4 diesel passenger cars which met Euro 6a~6b regulation and were equipped with LNT/SCR were tested at a chassis dynamometer with environmental chamber applying the off-cycles(FTP, US06, SC03, HWFET and CADC) and several ambient condition(-7 and 14℃) as well as certification mode(NEDC, WLTC@ 23℃). The result of the test showed that the ambient temp. and the engine load as a test mode impacted the NOx emission of the cars while the vehicles with SCR emitted NOx lower than with LNT. Additionally, to propose an effective RDE test method, the above result was compared with the results of the other papers which tested RDE using the same cars. 주요 국가들은 디젤 승용차의 질소산화물 규제를 강화해오고 있다. 유럽의 경우 2000년 이후 6.25배 강화하였다. 그럼에도 불구하고, 대기 중 질소산화물 농도는 질소산화물 규제와 비례적으로 감소되지 않았다. 더욱이, 일부 제작사들은 임의설정장치를 이용하여 규제를 만족한 사실이 발각되기도 하였다. 이러한 사유로 실질적인 질소산화물 배출량 감소를 위하여 한국과 유럽연합은 승용 디젤자동차에 대한 실도로 배출가스 시험법과 규제 법안을 도입하였고 2017년부터 적용중이다. 미국의 경우에는 이동식배출가스 측정장치(PEMS)를 임의설정장치 적발에 사용하고 있다. 이 논문에서는 실도로 배출가스 규제의 국내 연착륙을 위하여 Euro 6a 및 b 규제를 만족하고 LNT/SCR을 장착한 4대의 디젤 승용차를 환경챔버 및 차대동력계를 이용하여 배출가스 인증모드(NEDC 및 WLTP @23℃)뿐만 아니라 그 외 모드조건(FTP 및 US06, HWFET, CADC)과 온도조건(-7℃ 및 14℃)에서 배출가스를 측정하였다. 연구결과 SCR 장치를 장착한 차량 역시 LNT장착 차량보다 적은 질소산화물을 배출하였지만 대기온과 시험모드에 따른 엔진부하가 시험대상 차량의 질소산화물 배출에 영향을 주는 것으로 나타났다. 추가적으로 위 차량과 동일한 차량으로 실제도로 배출가스를 측정한 논문의 결과와 본 논문의 결과를 비교하여 효율적인 실도로 배출가스 시험방법을 제안하고자 하였다.

CFD Analysis and Optimization Dimension on the Snubber with buffer of Reciprocating Hydrogen Compressor

이경환,악바르,심규진,정한식,정효민 한국동력기계공학회 2008 한국동력기계공학회지 Vol.12 No.1

수소 추출과 리포밍 과정 , 연료 전지, 저장소로 구성된 수소 연료에 대한 연구는 세계적으로 번영하고 있는 중이다. 그러나 한국의 수소 스테이션에 대한 연구는 아직도 개발이 미미한 수준이다 . 그리고 역시 수소 스테이션의 가장 중요한 부분인 수소 압축기에 대한 연구도 미흡하다 . 수소압축기에서 가장 중요한 부분 중에 하나는 스너버인데 이것의 기능은 수소가스의 맥동압을 줄이고 불순물을 제거한다 . 스너한다. 스너버 내부의 압력 손실과 맥동압이 최소가 될 때 스너버는 적절한 성능을 가졌다고 평가된다 . 그러므로 이 연구의 목적은 수치해석을 통하여 스너버의 최적의 기하학적 크기와 버퍼의 각도에 따른 최적의 스너버를 찾는 것이다 . 수치해석의 결과에서 다양한 버퍼각도에 따른 스너버의 독특한 특성을 볼 수 있다. 결과적으로 버퍼의 각도가 35°일때 최소의 압력손실율이 발생했고 , 버퍼의 각도가 10°일 때 최소의 맥동압이 발생하였다.

CFD Analysis and Optimization Dimension on the Snubber with buffer of Reciprocating Hydrogen Compressor

G. H. Lee(이경환), W. A. Akbar(악바르), K. J. Shim(심규진), H. Min. Jeong(정한식), H. S. Chung(정효민) 한국동력기계공학회 2008 한국동력기계공학회지 Vol.12 No.1

수소 추출과 리포밍 과정, 연료 전지, 저장소로 구성된 수소 연료에 대한 연구는 세계적으로 번영하고 있는 중이다. 그러나 한국의 수소 스테이션에 대한 연구는 아직도 개발이 미미한 수준이다. 그리고 역시 수소 스테이션의 가장 중요한 부분인 수소 압축기에 대한 연구도 미흡하다. 수소압축기에서 가장 중요한 부분 중에 하나는 스너버인데 이것의 기능은 수소가스의 맥동압을 줄이고 불순물을 제거한다. 스너버 내부에는 버퍼라고 불리는 기울어진 판이 설치되어 맥동압을 줄이고 불순물을 제거하는 역할을 담당한다. 스너버 내부의 압력 손실과 맥동압이 최소가 될 때 스너버는 적절한 성능을 가졌다고 평가된다. 그러므로 이 연구의 목적은 수치해석을 통하여 스너버의 최적의 기하학적 크기와 버퍼의 각도에 따른 최적의 스너버를 찾는 것이다. 수치해석의 결과에서 다양한 버퍼각도에 따른 스너버의 독특한 특성을 볼 수 있다. 결과적으로 버퍼의 각도가 35°일때 최소의 압력손실율이 발생했고, 버퍼의 각도가 10°일 때 최소의 맥동압이 발생하였다.

선박 수리업체의 냉매 사용량 조사

윤정인,최광환,김영복,이준혁,손창효 한국동력기계공학회 2020 한국동력기계공학회지 Vol.24 No.3

The Kigali protocol is a follow-up to the Paris protocol, which phases out the use and emission of HFCs. Korea belongs to the first group and should take action under the Kigali protocol. Among them, new ships equipped with refrigeration facilities or repair of existing ships cannot use regulated refrigerants and must use alternative refrigerants. However, in the case of ships, especially in repair, it is very difficult to grasp the actual situation, so the statistics or actual conditions are unknown. Therefore, this paper is to investigate and analyze the amount of refrigerant used for ship repair, and to present the basic data and the current status. The main results are summarized as follows. Existing large-scale repair shipyards in Korea have been converted to new construction projects. Therefore, there are about 80 repair shipyards in Korea, but most of them are very small, with several thousand tons or less. Investigating the use of refrigerants by ship repair companies shows that most of the old ships are repaired, so the refrigerants of R22 and R717 are the most commonly used. Based on the survey of the refrigerant use status of ship repair companies, the refrigerant consumption is estimated to be 43,940 kg. 키갈리 협약은 파리 기후협약서에 대한 후속 조치로 HFC의 사용과 배출을 단계적으로 폐지하는 의정서이다. 한국은 첫 번째 그룹에 속하며 키갈리 협약에 따라 조치를 취해야한다. 그중에서도 냉동 시설을 갖춘 신규 선박 또는 기존 선박의 수리는 규제된 냉매를 사용할 수 없으며 대체 냉매를 사용해야 한다. 그러나 현실적으로 선박의 경우 특히 수리의 경우는 그 실태를 파악하기가 굉장히 힘들어 이에 대한 통계나 실태가 알려지지 않은 실정이다. 따라서 본 논문에는 선박 수리 실태를 파악하고 이에 따른 냉매 현황을 조사한 후, 선박 수리 업체의 전체 냉매 사용량을 추정하여 선박 수리 업체와 관련된 분야에 유용한 기초 자료를 제공하고자 한다. 주요 결과는 다음과 같이 요약된다. 기존 국내의 대형규모의 수리조선소들이 신조 사업으로 전환을 하였고, 따라서 남은 국내의 수리조선소는 약 80여 개가 있지만 이들의 대부분 수천 톤급 이하의 소규모로 매우 영세한 실정이다. 선박 수리 업체 냉매사용을 조사한 결과 대부분의 오래된 선박이 수리되었으므로 R22 및 R717의 냉매가 가장 많이 사용되었다. 선박 수리 업체의 냉매사용량을 조사한 결과, 냉매 소비량은 43,940 kg으로 추정된다.

300 kW급 선박용 디젤엔진 저배압 미세먼지저감 전기집진장치 설계

이정욱,한승훈 한국동력기계공학회 2021 한국동력기계공학회지 Vol.25 No.1

In recent years, regulations of environmental pollution have gradually been strengthened worldwide. The International Maritime Organization (IMO) has adopted the “agreement of air pollution prevention of ships” which regulates the emission of air pollutants from ships. Regulation of nitrogen oxide (NOx) emissions of large marine diesel engines below 130 rpm have been strengthened. In the case of large marine diesel engines, the regulations for Tier-III, which took effect in January 2016. It has been reinforced to less than 14.4 g/Kwh, which is a regulation that must reduce nitrogen oxides by more than 80% compared to Tier-II. In addition, since 2020, the emission of sulfur oxides (SOx) has been regulated to less than 0.5% and the ships sailing in coastal and exclusive economic zones are regulated to be limited to 0.05%. In order to reduce the emission of nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx) generated from ships, it is essential to install post-treatment devices such as SCR and scrubber. The annual average amount of particulate matter (PM) in Korea is 24.8 , which is said to be the worst among the OECD countries and the 26th most serious in the world. The government aims to reduce domestic particulate matter (PM) emissions by 30% until 2022. Currently, the port cities of Busan, Incheon, and Ulsan have poor air quality, and air pollutants generated from ships are introduced and are affected by serious environmental pollution. In the future, regulations on particulate matter (PM) are expected as environmental regulations are strengthened in the International Maritime Organization as well. Currently, most studies on post-treatment devices to reduce nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx) generated from ships are conducted; however, there is almost no research on the reduction of particulate matter (PM) for ships. Therefore, in this study, it was conducted on an electric precipitator for reducing particulate matter (PM) in a 300 kW class of marine diesel engine. The electrostatic precipitator is a device that collects particulate matter (PM) from a collecting plate by causing a corona discharge phenomenon. In this study, three types of dust collector plates and electrode plates, which are components of the electrostatic precipitator, were designed and structural stability was derived through numerical analysis. 최근 전 세계적으로 환경오염규제에 대한 규제가 점차 강화되고 있다. 국제해사기구(IMO)에서는 선박으로부터 대기오염 물질 배출을 규제하는 “선박으로부터 대기 오염방지협약”을 채택하였다. 그리고 130rpm이하의 선박용 대형디젤기관의 질소산화물 배출량에 대한 규제를 강화하였다. 선박용 대형디젤기관의 경우 2016년 1월에 발효된 Tier-Ⅲ의 경우 14.4g/Kwh 이하로 규제가 강화 되어졌는데, 이것은 Tier-Ⅱ 대비 80% 이상 질소산화물을 저감 해야만 하는 규제이다. 또한 2020년부터 황산화물 배출량을 0.5% 이하로 규제하였고 연안 및 배타적 경제 수역 안에서 항해하는 선박의 경우 0.05%까지 제한하도록 규정하고 있다. 선박에서 발생되는 질소산화물 및 황산화물 배출을 줄이기 위하여 SCR 및 스크러버(Scrubber)와 같은 배기가스 후처리 장치의 설치가 필수적이다. 한국의 연평균 미세먼지 발생량은 24.8의 미세먼지를 발생하고 있으며, 경제협력개발기구OECD국가 중 가장 나쁘며, 세계에서 26번째로 심각하다고 한다. 정부는 2022년 까지 국내 미세먼지 배출량을 30% 감축을 목표로 하고 있다. 현재 항구도시인 부산, 인천, 울산이 대기의 질이 좋지 않으며 선박으로부터 발생하는 대기오염물질이 유입되어 심각한 환경오염의 영향을 받고 있다. 앞으로 국제해사기구에서도 환경규제가 강화됨에 따라 미세먼지(PM)에 대한 규제가 예상되어지고 있다. 현재 선박에서 발생되는 질소산화물과 황산화물을 저감하기 위한 배기가스 후처리장치에 관한 연구가 대부분인 실정이고, 선박용 미세먼지 저감에 대한 연구는 거의 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 300kW급 선박용 디젤엔진의 미세먼지 저감을 위한 전기집진장치에 관한 연구를 진행하였다. 선박용 전기집진장치는 배기가스에 코로나 방전현상을 일으켜서 집진판에서 미세먼지를 포집하는 장치이다. 본 연구에서는 선박용 전기집진장치의 구성요소인 집진판과 전극판을 3가지 타입으로 설계하였고, 수치해석을 통해서 구조적 안정성을 도출하고자 한다.

증기 동력기관 내 배관시스템의 열응력 해석

김찬희(C. H. Kim), 정희택(H. T. Chung), 배진수(J. S. Bae) 한국동력기계공학회 2007 한국동력기계공학회 학술대회 논문집 Vol.- No.-

Piping systems in steam-driven power engines are heated and pressurized by superheated steam. In this process, piping systems are deformed by high temperature and high pressure. These deformations occur damage on piping systems itself or peripheral equipment. The present study is aimed at estimating the deformation of piping systems and optimizing the arrangement of pipe supports using finite element method. The rearrangement of the initially-designed pipe supporters is suggested through the comparison of the deformation results.

증기 동력기관 내 배관시스템의 열응력 해석

김찬희(C. H. Kim), 정희택(H. T. Chung), 배진수(J. S. Bae), 정인수(I. S. Jung), 이석순(S. S. Lee) 한국동력기계공학회 2009 한국동력기계공학회지 Vol.13 No.6

The piping systems in the steam-driven power engines lie under the cyclic condition of thermal expansion and contraction by superheated steam. These phenomena might cause some severe damages on the pipes and the accessory devices. To avoid these damages, the calculation of the proper strength and the consideration of the reduced resultant forces on the materials are needed. In the present study, numerical investigations on the effects of the thermal deformation of the industrial piping system were performed with comparison of the design data. Commercial software, ABAQUS with the thermal-fluidic loadings based on the design conditions was used for the thermal stress analysis of the piping system. From the analysis of the initially-designed pipe supporters, the rearrangement was suggested to improve the piping design.

한국동력기계공학회 연구윤리규정 외

편집부(편집자) 한국동력기계공학회 2016 한국동력기계공학회지 Vol.20 No.5

한국동력기계공학회 연구윤리규정 외

편집부(편집자) 한국동력기계공학회 2015 한국동력기계공학회지 Vol.19 No.6

회의록 외

편집부(편집자) 한국동력기계공학회 2019 한국동력기계공학회지 Vol.23 No.2