■ 수소 연료 100% 쓰는 고효율 자동차 엔진 최초 개발

 

■ 수소 연료 100% 쓰는 고효율 자동차 엔진 최초 개발

​● 100% 수소만 연료로 사용하는 직접 분사식 수소 엔진 기술 개발

​★ 100% 수소만 연료로 사용해서 열 효율과 안정성을 높인 승용차용 수소 엔진 기술이 국내 최초 개발됐다. 한국기계연구원(기계연) 모빌리티동력연구실 최영 책임연구원이 현대기아자동차 탈탄소엔진리서치랩 백홍길 연구위원과의 공동 연구로 수소 연료만 100% 사용하는 '직접 분사식 수소 엔진'을 개발하고, 성능 평가를 통해 우수한 성능을 입증했다고 2023년 09월 07일 밝혔다.

​★ 기존에 사용되던 수소 엔진은 '포트 분사식 수소 엔진'이었다. 수소를 실린더 안이 아닌 흡기 포트로 분사해서 공기와 혼합한 후, 연소시키는 엔진이다. 이 방식은 기체 상태인 수소 연료가 많은 공간을 차지하면서 연소실로의 공기 유입이 줄어 효율성이 떨어진다는 단점이 있다. 또한, 불꽃이 돌발적으로 역행하는 '역화' 현상이 나타나 엔진 성능이 감소하는 문제도 발생했다.

​★ 공동 연구팀은 기존 현대자동차 하이브리드 차량 엔진에 30바(bar)에 달하는 고압으로 수소를 직접 분사하는 방식을 적용했다. 과급기 (터보 차저 내연 기관의 출력을 높이기 위해 외부 공기를 연소실로 불어넣는 압축기)를 이용해서 시동 걸 때부터 엔진 부하가 높아질 때까지 모든 영역에서 높은 열 효율을 유지하며, 안정적으로 운전함을 확인했다.

​★ 이번에 개발한 직접 분사식 수소 엔진은 가솔린 엔진과 비교해서 이산화탄소 배출을 99% 감소시키고, 미세 먼지 배출은 90% 감소시킬 수 있다고 연구팀은 밝혔다. 이는 유럽 시장 자동차 수출의 관건인 무공해 자동차 기준을 충족한다. 또한, 자동차 배기 가스를 정화하는 후처리 장치 없이도 15ppm 이하의 질소산화물(NOx)을 배출해서 열 효율을 높였다고 설명했다. 한국기계연구원(기계연) 모빌리티동력연구실 최영 책임연구원은 “개발된 수소 엔진 기술은 자동차의 주된 동력원에 사용되고 있는 화석 연료를 무탄소 수소 연료로 대체할 수 있는 즉각적이고 경제적인 기술로서 의미가 크다” 라고 밝혔다.

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