본 논문에서는 샤프트 발전기와 디젤 발전기를 같이 사용하는 하이브리드 발전시스템의 구성과 발전기와 전력모선(Bus Bar)의 연결, 발전기 운영방식, 샤프트 발전기와 디젤 발전기의 병렬운전 과정을 통해 샤프트 발전기와 디젤 발전기의 병렬운전 제어 시스템의 설계 시 고려사항을 제시한다.
A control algorithm is developed for highly efficient operation of auxiliary power unit (APU) that consists of a diesel engine and a directly coupled induction generator in series hybrid electric Bus (SHEB). In a series hybrid configuration the APU supplies the electric power needed for maintaining the state of charge (SOC) of the battery unit in various conditions of vehicle operation. As the rotational speed of generator does not depend on the vehicle speed, an optimized operation of engine-generator unit based on the efficiency map of each component can be achieved. The output torque of diesel engine can be controlled by the amount of fuel injection, and the power converted from mechanical to electrical energy can be adjusted by generate control unit (GCU) using the decoupling vector control of torque and flux. As for the given reference of the generating power, the multiply of speed and torque, many combinations of operating speed and torque are possible. The algorithm decides the new operating point based on the engine efficiency map and generator characteristic curve. During the transition of operating points, the speed controller saturation is avoided using variable limit and filtering of generator torque reference. A test rig and SHEB consist of a 1.5L diesel engine and a 30kw induction generator are constructed by Hyundai Motor Company.
The major source of harmful air pollutants in Korea have been shifted as economy grows. Particulate matter(PM) and Sulfur dioxide ($SO_2$) emitted from industries and coal-fired domestic sectors were important pollutants in 1970's and later industrializing period of Korea. Then the characteristic of pollution was changed into so-called "developed country type pollution". Vehicles have been responsible for significant amount of Nitric oxide ($NO_x$) pollution and consequent Ozone formation in urban area since 1990's. Variety of control measures have been introduced to deal with the vehicle emissions in Seoul Metropolitan Area (SMA). Emission control technologies have successfully reduced pollutants from vehicles. Three-way catalyst for vehicles fueled by gasoline and liquefied petroleum gas (LPG), for example, has achieved large amount of pollutants. Compressed natural gas (CNG) urban bus have penetrated existing diesel bus market and reduces PM and $NO_x$ emissions in many Korean cities. However, diesel vehicles are still reaming as a critical emission source of urban area. Diesel vehicles gain more popularity than ever because of their better fuel efficiency and driving power. Unfortunately, it is widely known that the pollutant emissions of diesel vehicles are much larger than those of gasoline and LPG vehicles. In this note, we briefly introduce the trends of emission control strategies which are accomplished by automotive industries for about last ten years. Emission regulation, cleaner fuel, diesel particulate filter (DPF) and other measures are discussed from technical as well as legislative perspectives.
The particulate matters emitted by diesel locomotives cause serious air pollution in stations and railroad. There have been various attempt to reduce the air pollution from diesel bus or trucks. However, the air pollution from the diesel locomotives has been out of control because there has not any adaptable technology. In this study, a diesel particulate filter was developed and applied to the diesel locomotives. A 3,000 horsepower large-scale locomotive and a 1,500 horsepower middle-scale locomotive were used for the test of the filter. The particulate matter emissions before and after the treatment was monitored by a scanning mobility particle sizer and a dust monitor. As a result, it was observed that the particulate matters could be successfully removed from the emission gases by using the filter.
본 연구에서는 결함수목 분석법을 이용하여 Safety Integrity Level(SIL)을 평가하고 시스템의 목표한 SIL에 도달하지 못할 경우에 신뢰도 분석과 시스템 retrofit을 통해서 목표한 SIL을 만족시키게 하는 방법을 개발하였다. 신뢰도 분석에 근거한 SIL 평가 방법을 검증하기 위해서 415V Diesel BUS에 대해서 위험성 분석을 수행하였다. 기존의 415V Diesel BUS에 대한 이용가능 상태는 $99.40\%$로 SIL 2등급에 해당된다. 개발된 평가방법을 이용하여 diesel generator와 isolator switch의 교체후 시스템의 이용가능 상태는 $99.94\%$ SIL 3등급으로 상승되었다. 본 연구에서 제시한 신뢰도에 근거한 SIL 평가 방법을 적용하면 사고 예방과 손실감소로 일어나는 유지보수 비용의 절감 등을 가져오면 물론 시스템의 신뢰도를 극대화 할 수 있다.
CNG dual fuel engine for heavy duty diesel engine has been equipped to a Korean bus engine and tested to compare th engine performance and the emission characteristics with the existing diesel fueled engine. The results are summarized as follows. Diesel fueled engine has the fuel injection timing of BTDC17°. The injection timing of CNG modified engine is retarded to BTDC14° for reduction of NOx. Performance optimization has been carried out to have engine power equivalent to or better than the diesel fueled engine. Smoke is decreased by 85% by Korean smoke 3 mode test. By 6 mode test CO is increased by 313% and THC is increased by 1407%. NOx is decreased by 27%. Even though THC is increased very much, it's not too serious problem since CO and THC emission of diesel engine are very little compared to gasoline engine and THC don't give bad effect on human health. But the reduction technologies of CO and THC need to be considered.
To measure the traffic pollutants with high temporal and spatial resolution under real conditions a mobile emission laboratory (MEL) was designed and built in KIST with close-cooperation with KIMM and Yonsei university. The equipment of the mini-van provides gas phase measurements of CO, NOx, $CO_2$, THC (Total hydrocarbon) and number density & size distribution measurements of fine and ultra-fine particles by a fast mobility particle sizer (FMPS) and a condensation particle counter (CPC). The inlet sampling port above the bumper enables the chasing of different type of vehicles. This paper introduces the construction and technical details of the MEL and presents data from the car chasing experiment of diesel and CNG city bus. The dilution ratio was increased rapidly according to the chasing distance. Most particles from the diesel city bus were counted under 300 nm and the peak concentration of the particles was located between 40-60 nm. However, the most particles from the CNG city bus were nano particle counted under 50 nm.
우리나라의 대기 질 악화현상을 개선하기 위하여 정부에서는 수송부문에 있어서 경유자동차를 대체하는 친환경차량의 보급 필요성을 인식하여, 지난 2000년대부터 천연가스(CNG: Compressed Natural Gas)버스의 보급정책을 실시하여 왔다. 이에 따라 수도권 및 대도시를 중심으로 CNG버스의 보급량이 지속적으로 증가되어 왔다. 그러나, 2014년도 이후 CNG버스의 증가세가 감소하고 경유버스의 감소세가 둔화되는 등 부침을 겪어 왔다. 본 연구에서는 CNG버스 보급정책의 지속적 추진에도 불구하고 CNG버스 구매 량이 꾸준히 증가하지 못했던 원인과 관련하여 그간 선행연구에서 추정에 그쳐왔던 '경유와 CNG의 연료비 차이가 CNG버스 보급량에 미치는 영향'을 회귀분석으로 검증하였다. 아울러 이러한 문제점에 대하여 정부 부처간 서로 다른 정책목표간 조화 필요성을 제시하는 한편, 경유대비 CNG의 연료가격 경쟁력을 높이기 위한 해결방안을 제시함으로써 CNG 버스 보급정책의 타당성을 제고하였다. 이는 앞으로 정부의 LNG화물차 및 무공해차량(Zero Emission Vehicle)을 대상으로 한 친환경자동차 보급 정책을 추진함에 있어서도 새로운 기준으로 추가되어야 할 것이다.
자동차에서 배출되는 배기가스가 대도시의 대기 오염원 중 큰 비중을 차지하고 있다. 특히 디젤이나 CNG버스 등 대중교통의 내연기관 차량은 매일 총 주행거리와 운행시간이 길고 차량 수량이 많기 때문에 배출가스 저감 대책이 시급하다. 본 논문에서는 실제로 전기버스의 도로 주행시험을 통한 연료소모율(km/kWh)을 측정하였다. 측정값을 근거로 버스 한 대당 내연기관과 전기버스에서 발생되는 CO2배출량을 계산하였다. 전기버스를 시내버스로 대체할 경우 CNG버스 대비 예상되는 이산화탄소 저감 등 환경개선 효과와 더불어 전기버스로 대체가 확대될 경우 부가적인 효과를 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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