초록
국내에서 사용되는 천연가스가 저열량화 되면서 발생할 수 있는 문제점에 대응하기 위해서는 국내 산업용 가스기기에 미칠 수 있는 문제점을 사전에 파악하고, 이를 기반으로 에너지의 효율적인 사용을 위한 대응방안이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 EURO-6 규제를 대응하는 희박연소방식의 천연가스 엔진을 이용할 경우, 저열량 가스의 도입으로 인한 엔진 출력성능과 효율의 저하 문제를 해결하기 위해, 실험을 토대로 한 구체적인 제어방안과 결과를 제시하고자 하였다. 전부하 운전조건인 1,400 rpm의 엔진 회전수에서 스로틀이 전부 개방된 전부하 조건과 정격운전조건의 엔진회전수인 2,100 rpm, 450 Nm의 토크 조건에서 점화시기로 대표되는 제어변수에 의한 개선효과 확인을 위해, 각 가스연료에 대해서 점화시기를 변경하여 열효율 및 배출가스특성을 파악하고 최적화하였다. 전부하조건에서 토크를 기준으로 가장 낮은 값을 보이는 순수메탄의 경우 기준 조건에서 약 2 CAD 정도 점화시기를 진각하면 NOx 배출의 큰 증가 없이 토크를 보상할 수 있다.
In order to cope with the problems that may occur when the natural gas used in Korea becomes low in calories, the problems that may have to the domestic industrial gas equipment must be identified in advance, and based on this, countermeasures for efficient use of energy must be preceded. In this study, in order to solve the problem of deterioration of engine output performance and efficiency due to the introduction of low calorific gas when using a lean-burning natural gas engine that complies with the EURO-6 regulation, specific control plans and results based on the experiment are intended to be presented. In order to identify the improvement effect by the control variable represented by the ignition timing under the full load condition at the engine speed of 1,400 rpm and 550 Nm, 2,100 rpm, which is the engine speed at the rated operation condition, the thermal efficiency and exhaust gas characteristics were identified and optimized by changing the ignition timing for each gas fuel. In the case of pure methane, which shows the lowest value based on the torque under the full load condition, if the ignition timing is advanced by about 2 CAD from the reference ignition timing, the torque can be compensated without a large increase in NOx emission.