천연가스자동차의 종류

<P> </P> <P> <TABLE border=0 cellSpacing=0 cellPadding=0 width=632 height="100%"> <TBODY> <TR vAlign=top align=left> <TD bgColor=#fafaf2 width=546 align=middle> <TABLE border=0 cellSpacing=0 cellPadding=0 width=524> <TBODY> <TR> <TD height=37><SPAN class=style8><STRONG><FONT color=#0066cc>천연가스자동차의 종류</FONT></STRONG></SPAN></TD></TR></TBODY></TABLE></TD> <TD background=img/pop_rbg.gif rowSpan=2 width=26> </TD></TR> <TR vAlign=top align=left> <TD bgColor=#fafaf2 align=middle> <TABLE border=0 cellSpacing=0 cellPadding=0 width=525> <TBODY> <TR> <TD> <TABLE border=0 cellSpacing=0 cellPadding=0 width=525> <TBODY> <TR> <TD>천연가스자동차(NGV : Natural Gas Vehicle)는 주행 연료로서 천연가스를 사용하는 자동차를 말하며 사용하는 연료의 상태에 따라 다음과 같이 구분된다.</TD></TR> <TR> <TD height=5></TD></TR> <TR> <TD> <TABLE border=0 cellSpacing=1 cellPadding=2 width=525> <TBODY> <TR> <TD vAlign=top>1.</TD> <TD>압축 천연가스 자동차 (CNGV : Compressed Natural Gas Vehicle) : 기체 상태의 천연가스를 고압(일반적으로 20MPa)으로 압축하여 연료용기에 저장하여 사용하는 자동차</TD></TR> <TR> <TD vAlign=top>2.</TD> <TD>액화 천연가스 자동차 (LNGV : Liquefied Natural Gas Vehicle ) : 액체상태의 천연가스를<BR>-162℃의 초저온 상태로 초저온 용기에 저장하여 사용하는 자동차</TD></TR> <TR> <TD vAlign=top>3.</TD> <TD>흡착 천연가스 자동차 (ANGV : Adsorbed Natural Gas Vehicle ) : 기체 상태의 천연가스를 사용할 때 저장압력을 낮추기 위해 가스용기 내의 흡착제에 흡착하여 사용하는 자동차</TD></TR></TBODY></TABLE></TD></TR> <TR> <TD height=5></TD></TR> <TR> <TD>일반적으로 천연가스자동차는 주로 기체 상태의 천연가스를 압축하여 사용하는 압축 천연가스자동차가 대부분이며 액화 천연가스자동차는 특정 분야의 자동차에 한하여 사용되고 있으며, 흡착 천연가스 자동차는 개발중에 있다. 현재 국내에서 사용되는 모든 천연가스자동차는 압축 천연가스자동차이다. </TD></TR> <TR> <TD height=5></TD></TR> <TR> <TD>또한 천연가스자동차는 연료공급 방식에 따라 압축 천연가스만을 사용하는 CNG 전용(dedicated), 압축 천연가스와 가솔린을 선택적으로 사용하는 CNG-가솔린 겸용(bi-fuel), 압축 천연가스와 디젤연료를 혼합하여 사용하는 CNG-경유혼소(dual fuel)방식이 있으며 최근에 CNG-가솔린 겸용방식도 연구되고 있다.</TD></TR> <TR> <TD height=5></TD></TR> <TR> <TD>다음의 [표 1-1]에는 이들 천연가스자동차의 종류별 특징을, [표 1-2]에는 연료 공급방식에 따른 천연가스자동차의 분류를 나타낸다.</TD></TR> <TR> <TD align=middle><BR>〔표1-1〕천연가스자동차의 종류별 특징</TD></TR> <TR> <TD align=middle> <TABLE border=0 cellSpacing=1 cellPadding=3 width=500 bgColor=#dbdbdb> <TBODY> <TR align=middle> <TD bgColor=#ffefe4 colSpan=2>구분</TD> <TD bgColor=#ffefe4>압축천연가스자동차<BR>(Compressed NGV)</TD> <TD bgColor=#ffefe4>액화천연가스자동차<BR>(Liquefied NGV)</TD> <TD bgColor=#ffefe4>흡착천연가스자동차<BR>(Adsorbed NGV)</TD></TR> <TR bgColor=#ffffff> <TD rowSpan=2 align=middle>특<BR>징</TD> <TD align=middle>장<BR>점</TD> <TD>-다양한 연료장치의 개발로 부품의 공급과 조달이 용이.<BR>-가장 광범위하게 실용화 보급되어있음.</TD> <TD>-1회충전 주행거리가 길다.</TD> <TD>-저장 조건이 매우 안정함.</TD></TR> <TR bgColor=#ffffff> <TD align=middle>단<BR>점</TD> <TD>-주행거리가 짧다.<BR>-연료용기가 무겁다.</TD> <TD>-저온 단열용기의 유지 관리 어려움<BR>-실용화 기술이 미흡</TD> <TD>-흡착제가 고가이다.<BR>-실용화 기술이 미흡</TD></TR> <TR bgColor=#ffffff> <TD colSpan=2 align=middle>연료<BR>용기</TD> <TD>-초고압복합재료용기</TD> <TD>-저온단열용기</TD> <TD>-흡착제 충진<BR>-저압용기 </TD></TR> <TR bgColor=#ffffff> <TD colSpan=2 align=middle>과제</TD> <TD>-연료용기의 경량화 추구<BR>-연료용기의 저가격화.<BR>-충전소의 확대</TD> <TD>-기화기 등의 연료 장치의 개발 필요</TD> <TD>-흡착성능이 우수 하면서도 저렴한 흡착제의 개발.</TD></TR></TBODY></TABLE></TD></TR> <TR> <TD align=middle><BR>〔표1-2〕 천연가스 자동차의 분류</TD></TR> <TR> <TD align=middle> <P style="TEXT-ALIGN: center"><img src="https://t1.daumcdn.net/cfile/cafe/1528E7374D058F8E2B" class="txc-image" style="FLOAT: none; CLEAR: none" actualwidth="418" border="0" hspace="1" vspace="1" width="418" id="A_1528E7374D058F8E2B7539"/></P> <P> </P></TD></TR></TBODY></TABLE></TD></TR></TBODY></TABLE></TD></TR></TBODY></TABLE></P> <TABLE border=0 cellSpacing=0 cellPadding=0 width=632 height="100%"> <TBODY> <TR vAlign=top align=left> <TD bgColor=#fafaf2 width=546 align=middle> <TABLE border=0 cellSpacing=0 cellPadding=0 width=524> <TBODY> <TR> <TD height=37><SPAN class=style8><STRONG><FONT color=#0066cc>가솔린 엔진을 사용하는 CNG 엔진</FONT></STRONG></SPAN></TD></TR></TBODY></TABLE></TD> <TD background=img/pop_rbg.gif rowSpan=2 width=26> </TD></TR> <TR vAlign=top align=left> <TD bgColor=#fafaf2 align=middle> <TABLE border=0 cellSpacing=0 cellPadding=0 width=525> <TBODY> <TR> <TD> <TABLE border=0 cellSpacing=0 cellPadding=0 width=525> <TBODY> <TR> <TD>CNG를 가솔린 엔진에 적용하면 배출가스 저감 효과가 현저하여 CO, HC는 30-50%, CO2도 20-30% 이상 감소하는 것으로 보고 되고 있다. 또한 옥탄가가 130으로 높기 때문에 엔진 압축비를 높일 수 있어 엔진효율이 좋고 연료소비율을 향상시킬 수 있다. 엔진 연소실과 연료공급 계통에 퇴적물이 적어 윤활유나 엔진오일, 필터의 교환 주기가 연장되며 엔진수명도 길다. <P>그러나 구조변경 이전 자동차에 비해 출력이 10% 정도 감소하며, 1회 충전당 주행 거리가 짧고 구조변경에 필요한 장치 비용이 상당히 높다. 따라서 구조변경 자동차의 대부분은 가솔린과 천연가스를 선택적으로 사용할 수 있는 겸용 연료 시스템을 가진다. 이러한 천연가스자동차는 기존 장치에 CNG 공급장치가 추가되기 때문에 비용 증가가 크며, 대부분 사용자동차의 구조변경에 적용될 수 있으나 엔진 연소실이 구조변경하기가 어려워 출력저하에 대한 대책이 곤란하다. CNG 충전소가 충분하게 설치되어 있지 못한 초기 보급시 유리한 방식으로 LPG 자동차 보급 초기에도 이와 유사한 보급전략으로 추진하였다.</P> <P>또한 천연가스자동차 구조변경시 출력저하의 원인으로는 CNG 연료가 가솔린에 비해 단위 체적당 발열량이 낮고, 체적효율이 떨어지며, 화염속도가 느림에 따라 모든 혼합기가 연소되는 타이밍 손실 등에 기인한다. 물론 CNG는 옥탄가가 높기 때문에 압축비를 높여 출력향상을 도모하지만 마찰손실 때문에 한계가 있으며 보통 12-15:1 까지 가능하다.<BR>다음의 [그림 1-1]에는 가솔린과 천연가스를 선택적으로 사용할 수 있는 자동차의 연료계통을 나타낸다.</P> <P> </P></TD></TR> <TR> <TD>  <img src="https://t1.daumcdn.net/cfile/cafe/1568E3194D046DAC44" class="txc-image" style="FLOAT: none; CLEAR: none" actualwidth="509" border="0" hspace="1" vspace="1" width="509" id="A_1568E3194D046DAC446A56"/></TD></TR> <TR> <TD align=middle></TD></TR> <TR> <TD align=middle>〔그림1-1〕전자제어식 CNG Bi-fuel 시스템 (천연가스 연료 부분</TD></TR></TBODY></TABLE></TD></TR></TBODY></TABLE></TD></TR></TBODY></TABLE> <P> <TABLE border=0 cellSpacing=0 cellPadding=0 width=632 height="100%"> <TBODY> <TR vAlign=top align=left> <TD bgColor=#fafaf2 width=546 align=middle> <TABLE border=0 cellSpacing=0 cellPadding=0 width=524> <TBODY> <TR> <TD height=37><SPAN class=style8><STRONG><FONT color=#0066cc>디젤엔진을 사용하는 CNG 엔진</FONT></STRONG></SPAN></TD></TR></TBODY></TABLE></TD> <TD background=img/pop_rbg.gif rowSpan=2 width=26> </TD></TR> <TR vAlign=top align=left> <TD bgColor=#fafaf2 align=middle> <TABLE border=0 cellSpacing=0 cellPadding=0 width=525> <TBODY> <TR> <TD> <TABLE border=0 cellSpacing=0 cellPadding=0 width=525> <TBODY> <TR> <TD>디젤엔진을 구조변경하여 사용할 경우, 천연가스의 연소를 위해 가솔린 엔진의 점화 플러그처럼 외부로부터의 점화에너지 공급이 필요하다. 착화원의 방식에 따라 경유파이롯트 방식과 불꽃점화 방식으로 나누어진다. <P>경유 파이롯트 방식은 CNG와 경유를 동시에 사용하는 혼소(dual fuel)방식으로 연소실에 CNG와 공기 혼합기를 먼저 공급한 후 디젤유를 적정량 분사하여 점화시키므로서 연소하는 방식이다. </P> <P>기존 디젤엔진 연소실의 변경없이 CNG 공급시스템만을 장착함으로서 쉽게 CNG 엔진으로 전환(conversion) 할 수 있는 장점이 있어 주로 운행자동차에 사용되고 있다. 이 방식의 단점으로는 전환 키트(conversion kit) 사용에 따르는 추가경비와 구조의 복잡성, 두 가지 연료를 주유하여야 하는 번거로움, CNG와 디젤유를 동시에 사용하여야 하기 때문에 CNG 사용량과 매연 저감효과 면에서 불리하다. 그러나 한편으로는 CNG가 없을 때 경유만으로도 운행이 가능하여 가솔린의 bi-fuel 방식처럼 CNG 충전소가 충분하게 설치되지 못한 초기 보급에 유리하다.</P> <P>불꽃점화 방식은 CNG만을 사용하는 전소(dedicated)방식으로 엔진 연소실까지 구조변경해야 하기 때문에 자동차 제작사에서 신차에 적용하고 있다. 디젤엔진에 점화플러그를 장착하고, 압축비를 낮추어 오토사이클로 연소시킨다. CNG 사용량과 배출가스 저감효과가 커서 가솔린 전소엔진처럼 본격적인 CNG 자동차보급 여건이 갖추어지면 사용에 유리한 시스템이다.</P> <P>미국의 CNG 자동차 보급전략을 보면 시내버스는 충전시설의 운용이 용이하기 때문에 전소방식을 사용하나 대륙을 횡단하는 화물트럭은 충전시설의 효율적인 사용이 어려워 혼소방식을 채용한다. 혼소방식에서는 파이롯트연료로 사용되는 디젤유의 사용율(현재 약 20% 사용)을 낮추는 것이 핵심기술이다.</P></TD></TR></TBODY></TABLE></TD></TR></TBODY></TABLE></TD></TR></TBODY></TABLE></P> <P> </P>