내연기관 연소효율 향상을 위한 완전연소 유도장치: 탄소발자국 및 미세먼지발자국 저감산정 (Exhaust Induction Device for the Improvement of Combustion Efficiency of Internal Combustion Engine : Carbon and Particulate Matter Footprint Reduction Analysis)

서지정보

· 발행기관 : 대한환경공학회
· 수록지 정보 : 대한환경공학회지 / 45권 / 3호 / 138 ~ 147페이지
· 저자명 : 김준범, 전승준, 배정한, 홍금표

초록

목적: 본 연구의 목적은 내연기관 연소효율 향상을 위한 내연기관 완전연소 유도장치(EID)를 소개하고 내연기관에 제품을 장착을 통해서 장치를 장착하기전에 에너지 소비로 인해서 배출되는 탄소 및 미세먼지 배출량을 산정하고 장착 후 자료와 비교분석을 하였으며, 내연기관 완전연소 유도장치의 유효성을 보여주고자 하였다. 방법: 2021년 국내 한 택시회사의 차량 39대에 내연기관 완전연소 유도장치(EID) 장치를 설치하여 설치 전의 운행 및 LPG연비자료와 설치 후 3개월치의 운행 및 LPG연비 자료를 활용하여 탄소발자국 및 미세먼지 발자국 분석 및 저감량을 산정하였다. 연구결과 및 토론: 탄소발자국 및 미세먼지발자국 산정 결과는 택시 차량별로 조금씩 차이는 보였으나, EID 완전연소 유도장치 장착 이전에는 1km 차량 운전 시 평균적으로 2.12E+00 kgCO2 eqv.의 탄소발자국을 그리고 4.54E-03 kgPM2.5 eqv.의 미세먼지발자국값을 가지는 것으로 나타났다. EID 완전연소 유도장치 장착 이후에는 월 평균 탄소발자국 및 미세먼지발자국이 약 7%, 8% 및 4% 각각 감축이 되었다. 각 차량별로 살펴보면 크게 연비감소를 가져오질 못한 차량도 있지만 대부분은 1%에서 크게는 27%의 연비감소를 가져왔으며, 이로 인한 탄소발자국 및 미세먼지발자국 저감효과가 있는 것으로 나타났다. 결론: 온실가스 및 미세먼지 배출에 많은 부분을 차지하고 있는 교통분야에서도 지속적인 감축 노력이 필요하며 관련해서 많은 연구들이 필요한 상황이다. 이에 본 연구에서는 새롭게 개발된 내연기관 EID 완전연소 유도장치를 소개하고 이를 직접 LPG연료사용 차량에 장착 및 운행하여 수집된 데이터를 바탕으로 탄소발자국 및 미세먼지발자국 산정하였으며, 비교결과 장착 후 월평균 4%에서 8% 감소 효과를 가져오는 것으로 나타났다. 향후 더 많은 대기오염물질을 배출하는 휘발유 및 경유차량 또는 어선 등을 대상으로 설치하고 운전자들의 습관, 계절적인 요인 등 더 많은 자료들을 바탕으로 후속 연구들이 지속적으로 이루어져야 할 것이다. 교통분야에서의 탄소배출 및 미세먼지 배출을 감소시키기 위해 중요한 부분으로 역할을 할 수 있을 것으로 사료된다.

영어초록

Objective: The purpose of this study is to introduce an exhaust induction device (EID) for the improvement of combustion efficiency of internal combustion engines and to analyze fuel consumption savings with the installation of EID. To show the effectiveness of EID, The carbon footprint (CF) and particulate matter footprint (PMF) were calculated and compared before and after the EID installation and utilization. Methods: Firstly, the EIDs were installed in 39 Taxi vehicles that use LPG fuel. The monthly fuel consumption data were collected before installation and compared with three months after the EID installation. With the fuel consumption data, carbon footprint and particulate matter footprint were calculated and compared. Results and Discussion: There were a few differences between EID installation Taxi vehicles. The results show that CF was 2.12E+00 kgCO2 eqv., and PMF was 4.54E-03 kgPM2.5 eqv. per 1km vehicle driving before EID installation. After EID installation, the three-month CF and PMF were reduced to 7%, 4%, and 8%, respectively. The CF and PMF result in each Taxi vehicle reduced from 1% to 27%. The overall results show that the EID installation can improve the combustion efficiency of internal combustion engines and reduce CF and PMF. Conclusions: The carbon and particulate matter footprint should be studied and reduced continuously in the transportation sector. In this study, a new EID for the improvement of the combustion efficiency of internal combustion engines was introduced. Also, CF and PMF were calculated using LPG fuel consumption before and after the EID installation. The results show that the EID installation can reduce fuel consumption, CF and PMF. The EID can significantly reduce fuel consumption, CF, and PMF in gasoline and diesel vehicles, fishing boats etc., producing more emissions. Further studies are needed to consider parameters related to drivers’ driving patterns, weather conditions, etc.

참고자료

· 없음