중앙대학교 에너지 및 환경소재 옥탄가 레포트

문서 내 토픽

1. 옥탄가

옥탄가는 휘발유의 노킹 정도를 측정하는 값으로, 원래 2,2,4-트라이메틸펜테인을 100, n-헵테인을 0으로 하여 휘발유의 안티노킹 정도와 두 탄화수소의 혼합물의 노킹정도가 같을 때, 트라이메틸펜테인의 분율을 퍼센트로 한 값이다. 옥탄가가 높을수록 노킹에 대한 저항성이 높아 고급 휘발유이다.
2. 휘발유 구성

휘발유는 수백 가지의 탄화수소가 섞여 있는 혼합물로 이 탄화수소는 약 25가지 정도로 구성되어 있다. 각 탄화수소는 엔진에서 서로 다르게 연소된다. 엔진도 종류에 따라서 작동이 되는 휘발유가 한정되어 있다.
3. 엔진 압축비와 옥탄가

엔진의 종류는 휘발유의 증기와 공기가 혼합된 혼합기가 실린더에 압축되는 정도, 즉 압축비에 따라 결정된다. 압축비가 높을수록 혼합기를 더 많이 압축하므로, 높은 압축비의 엔진에는 높은 옥탄가의 연료를 사용하여야 한다.
4. 노킹 현상

가솔린 엔진은 혼합기를 압축하면서 온도가 상승할 때 점화 플러그에서 스파크를 내어 점화시키는데, 실린더 내부의 온도가 상승하거나, 혼합기가 압축되면서 온도가 상승할 경우, 점화시키기 전에 온도 상승으로 인해 혼합기가 바로 연소되는 '자기점화' 또는 '조기점화' 현상이 발생한다. 이 현상으로 인해 연비가 떨어지고 엔진에서 '탁탁' 거리는 소음이 나는 노킹(knocking) 현상이 발생한다.
5. 옥탄가 측정 단위

옥탄가 측정 단위는 나라마다 다른데, 대한민국에서는 RON 규격을 사용하고, 미국에서는 AKI 규격을 이용한다. RON(Research Octane Number, 연구 옥탄가)은 통제된 시험용 엔진을 이용하여 옥탄가를 측정하는 방식이고, AKI(Anti-Knock Index, 도로옥탄가)는 RON과 MON의 평균값으로 나오며 RON보다 수치가 약 4~5정도로 낮게 표시된다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 옥탄가

옥탄가는 연료의 내연기관 내에서의 자발적 점화 저항성을 나타내는 척도입니다. 높은 옥탄가의 연료는 압축 시 자발적으로 점화되지 않아 노킹 현상이 발생하지 않습니다. 이는 엔진의 효율과 성능 향상에 도움이 됩니다. 따라서 엔진 설계 시 적절한 옥탄가의 연료를 사용하는 것이 중요합니다. 옥탄가가 너무 낮으면 노킹이 발생하여 엔진 손상의 위험이 있고, 너무 높으면 연비 저하 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 따라서 엔진 사양에 맞는 적절한 옥탄가의 연료를 사용하는 것이 중요합니다.
2. 휘발유 구성

휘발유는 다양한 탄화수소 화합물의 혼합물로 구성됩니다. 주요 성분으로는 파라핀, 올레핀, 나프텐, 방향족 화합물 등이 있습니다. 이러한 화합물들의 비율에 따라 연료의 특성이 달라집니다. 예를 들어 방향족 화합물의 비율이 높으면 옥탄가가 높아지지만 연소 시 배출되는 유해 물질도 증가합니다. 또한 올레핀 화합물의 비율이 높으면 연소 시 연기와 매연 발생이 증가합니다. 따라서 엔진 성능, 배출가스, 연비 등을 고려하여 적절한 배합의 휘발유를 사용하는 것이 중요합니다. 연료 공급업체들은 이러한 요소들을 종합적으로 고려하여 최적의 휘발유 배합을 제공하고 있습니다.
3. 엔진 압축비와 옥탄가

엔진의 압축비와 연료의 옥탄가는 밀접한 관련이 있습니다. 압축비가 높을수록 연료의 자발적 점화 가능성이 높아져 노킹 현상이 발생할 수 있습니다. 따라서 압축비가 높은 엔진에는 높은 옥탄가의 연료를 사용해야 합니다. 반대로 압축비가 낮은 엔진에는 상대적으로 낮은 옥탄가의 연료를 사용할 수 있습니다. 이처럼 엔진 설계 시 압축비와 연료의 옥탄가를 함께 고려해야 합니다. 만약 압축비에 비해 옥탄가가 낮으면 노킹 현상이 발생하여 엔진 손상의 위험이 있고, 반대로 옥탄가가 너무 높으면 연비 저하 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 따라서 엔진 설계와 연료 선택을 종합적으로 고려하는 것이 중요합니다.
4. 노킹 현상

노킹 현상은 연료가 압축 과정에서 자발적으로 점화되어 발생하는 현상입니다. 이로 인해 엔진 내부에서 폭발음이 발생하며, 엔진 성능 저하와 함께 엔진 손상의 위험이 있습니다. 노킹 현상은 주로 연료의 옥탄가가 낮거나 엔진의 압축비가 높을 때 발생합니다. 따라서 엔진 설계 시 적절한 압축비를 선택하고, 그에 맞는 옥탄가의 연료를 사용하는 것이 중요합니다. 또한 엔진 노화, 점화 시기 조절 오류, 연료 품질 저하 등의 요인으로 인해 노킹 현상이 발생할 수 있으므로, 주기적인 점검과 관리가 필요합니다. 노킹 현상을 방지하기 위해서는 엔진과 연료의 특성을 종합적으로 고려하여 최적의 조건을 유지하는 것이 중요합니다.
5. 옥탄가 측정 단위

옥탄가는 연료의 자발적 점화 저항성을 나타내는 척도로, 일반적으로 RON(Research Octane Number)과 MON(Motor Octane Number)의 두 가지 단위로 표현됩니다. RON은 연료의 저온 성능을, MON은 고온 성능을 측정한 값입니다. 일반적으로 RON이 MON보다 약간 높게 나타나며, 두 값의 평균인 (R+M)/2가 연료의 옥탄가로 표시됩니다. 이러한 옥탄가 측정 단위는 연료의 특성을 종합적으로 나타내어 엔진 설계와 연료 선택에 활용됩니다. 예를 들어 고성능 엔진에는 높은 RON과 MON 값을 가진 고옥탄가 연료가 필요하며, 일반 엔진에는 상대적으로 낮은 옥탄가의 연료를 사용할 수 있습니다. 따라서 옥탄가 측정 단위는 연료와 엔진의 최적 조합을 결정하는 데 중요한 지표가 됩니다.