바이오디젤 사용시의 기계적 결함은?

[개마구리]

펌글 입니다.

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질의내용에 대한 답변 입니다

질의하신 내용의 객관성을 기하기 위하여 "월간자동차"의 특집기고란의 일부를 첨부 하였으며, 수송용 연료로서의 타당성이나 문제점들에 대해서는 유럽의 상용화 단계 20년간의 데이타와 국내의 경우 "석유품질관리원"에 바이오디젤의 연료로서의 타당성 입증은 이미 고시 된지 오래입니다

결론 부터 말씀을 드리면 "수송용 ,난방용"등의 대체 에너지로서 경유나 석유에 비하여 절대 품질이 떨어지는 것이 아니라는 것입니다 과거에도 "바이오디젤"의 품질의 우수성은 이미 입증 되어져 있었지만 바이오디젤보다 석유가격이 훨씬 저렴했기 때문에 상용화에 어려움 이 있었던 것일 뿐이었고 비로소 고유가 시대가 되어 석유 에너지에 비하여 경제적 절감 효과와 삭유자원고갈에 대한 대안으로서의 새로운국면을 맞이 했을 뿐입니다

아래의 내용이 회원님의 궁굼함에 대하여 다소 충족되는 답변이 되어지길 바랍니다

먼저 "월간 자동차의 바이오디젤 시험 태스트"에 대한 내용 부터 소개 하겠습니다

시중에서 파는 바이오디젤은 경유와 바이오디젤을 80:20으로 섞은 BD20. BD20 테스트를 위해 주유소에서 바이오디젤을 넣고 있다

둘쨋달은 경유와 바이오디젤을 절반씩 섞은 BD50 테스트를 실시했다

배출가스검사 대행업소에서 러그 다운 3모드로 매연검사를 했다

BD20의 매연검사 결과 경유(60%)와 거의 비슷한 평균 58.0%가 나왔다

BD50의 매연은 평균 40.3%로 경유보다 훨씬 적었다

BD100의 매연은 가장 적은 32.3%. 매연 냄새는커녕 콩기름 냄새가 났을 정도다

정숙성을 알아보기 위해 소음측정도 했다. BD50이 가장 조용했다

경유보다 뛰어난 품질 확인했다바이오디젤이 경유에 뒤지지 않는 것으로 확인되었다. 본지가 석 달간 실시한 롱텀 테스트에서 바이오디젤 100%인 BD100은 매연이 경유의 절반 수준에 머물렀다. 출력과 연비, 소음도 경유와 비슷하거나 높게 나왔다. 커먼레일 인젝션 등 초정밀 부품 및 겨울철에 대비한 안전성과 가격경쟁력을 갖춘다면 경유를 충분히 대체할 수 있을 것으로 판단된다

본지가 지난 5월말 시작한 바이오디젤 롱텀 테스트가 막바지에 이르렀다. 석 달간 실시한 테스트는 바이오디젤의 성능을 시험하는 데 목적이 있었다. 테스트 항목은 매연과 출력, 연비, 소음, 운전자의 느낌 등 다섯 가지였다. 시승차는 95년형 현대 갤로퍼로 직렬 4기통 2천476cc 95마력 디젤 터보 인터쿨러 엔진을 얹고 있다. 테스트를 시작할 때의 주행거리는 17만5천300km였다.
국내 주유소에서 시판되는 바이오디젤은 경유 80%를 섞은 BD20. 산업자원부의 시범보급사업에 따라 2002년부터 산자부 승인을 받은 주유소에서 판매되고 있다. 테스트는 바이오디젤의 함량을 점차 높여 세 단계로 진행했다. 첫 달인 6월호에서는 시중에서 판매되는 BD20의 결과를 실었고, 7월호에는 경유와 바이오디젤을 절반씩 섞은 BD50를 사용했다. 이달에는 100% 바이오디젤인 BD100을 넣고 달리면서 경유와 BD20 그리고 BD50과의 차이점을 체크했다.

BD100의 매연, 일반 경유의 절반 수준
매연검사와 출력은 배출가스 정밀검사를 대행하는 정비소에서 실시했다. 검사방법은 러그 다운(lug-down) 3모드. 엔진 회전수를 기준으로 3가지 모드에서 매연과 출력을 측정한다. 1모드는 무부하 상태, 2모드는 1모드의 회전수에 10%의 부하를 건다. 3모드에서는 부하를 20%로 높인다. 기준 rpm은 1모드 4천200rpm, 2모드 3천780rpm, 3모드 3천360rpm. 각 모드에서 기준 rpm까지 회전수를 끌어올린 뒤 10초 동안 매연과 출력을 측정해 평균값을 내는 방식이다.

첫 번째 테스트에서는 경유만 넣었을 때와 BD20을 넣었을 때의 차이점을 알아보기 위해 매연검사를 한 차례씩 했다. 경유는 1, 2모드 62%, 3모드에서는 56%의 매연이 검출되었다. BD20은 1, 2모드 59%, 3모드 56%로 의미 있는 수치는 아니었다. BD50을 넣자 경유 및 BD20과는 뚜렷이 다른 차이가 나타났다. BD50의 1, 2모드는 38%, 3모드는 45%로 경유보다 매연이 절반 정도 줄어들었다. BD100의 테스트 결과 1모드 27%, 2모드 32%, 3모드 38%로 나타나 BD50보다 각각 11%, 5%, 7% 더 줄어든 것을 확인할 수 있었다. 바이오디젤 함량이 높을수록 매연은 크게 줄어들었다.

출력(보정마력) 차이는 크지 않았으나 경유나 BD20보다는 BD50과 BD100이 높게 나타났다. 경유는 1모드 4천150rpm에서 60마력, 2모드 3천770rpm에서 63마력, 3모드 3천380모드에서 62마력이 측정되었다. BD20은 1모드 58마력/4천140rpm, 2모드 61마력/3천790rpm, 3모드 60마력/3천360마력으로 경유와 비슷했다. BD50은 1모드 62마력/4천140마력, 2모드 64마력/3천780마력, 3모드 65마력/3천360마력으로 BD20보다 각각 4, 3, 4마력 높게 나왔다. BD100은 1모드 61마력/4천200rpm, 2모드 63마력/3천780마력, 3모드 64마력/3천370마력으로 BD50과 큰 차이를 보이지 않았다. BD50과 BD100이 경유 및 BD20보다 출력이 약간 높았고, 매연뿐 아니라 파워에서도 앞서는 것으로 나타났다.

세 번째 테스트 항목은 연비. 먼저 밝혀 둘 것은 연비 테스트 결과의 정확성이 떨어질 수 있다는 점이다. 운전습관과 도로조건이 가장 큰 원인이다. 그밖에 테스트용으로 제공된 바이오디젤의 양이 충분치 않아 경유·BD20과 BD50·BD100을 다른 방법으로 측정했다. 경유와 BD20은 연료를 가득 채워 일정 거리를 달린 후 다시 넣어 소모된 양을 측정해 비교적 정확한 연비를 낼 수 있었다. 그러나 BD50과 BD100은 양이 제한되어 다른 방법을 써야 했다. 우선 연료탱크의 연료를 모두 태운 뒤 일정량의 바이오디젤을 넣고 시동이 꺼지기 직전까지 달려 연비를 계산했다.
경유와 바이오디젤의 연비는 큰 차이를 보이지 않았다. 경유 9.56km/X, BD20 9.71km/X로 나타나 BD20이 0.15km/X 높았다. BD50은 9.68km/X로 BD20과 비슷한 거리를 달렸다. BD100은 36X으로 339km를 달려 9.42km/X의 연비를 보였다. BD50과 비슷한 수치다.

BD 함량 높을수록 엔진 작동 부드러워
바이오디젤을 넣었을 때 엔진의 정숙성에 변화가 있는지 알아보기 위해 소음측정 항목을 마련했다. 매번 산을 끼고 있는 한 주택가에서 조용한 오전시간을 이용해 소음을 쟀다. 소음측정기는 최저 32dB에서 최고 130dB까지 걸러지는 대만제로, 중간단계인 50∼100dB 모드에서 최고치를 쟀다. 단계마다 보닛을 열고 라디에이터 10cm 높이에 측정단자를 대고 세 차례 재 평균을 냈다.

테스트 결과 경유는 84.6dB이 나왔고, BD20은 경유보다 조용한 79.0dB로 측정되었다. BD50은 75.7dB로 경유나 BD20보다 더 조용했다. BD100은 BD50보다 더 낮은 수치가 나올 것으로 기대했지만 평균값이 80.9dB로 나왔다. 그러나 BD20, 50, 100 모두 경유보다 수치가 낮아 바이오디젤이 정숙성에서 앞서는 것으로 나타났다.

마지막으로 운전자의 느낌을 통해 바이오디젤의 성능을 점검했다. BD20을 넣었을 때는 경유와 큰 차이를 느낄 수 없었다. 엔진 작동상태와 액셀 페달에 대한 반응, 가속성능 등에서 뚜렷한 격차를 보인 것은 BD50부터다. BD50을 넣었을 때 엔진 반응이 경유나 BD20보다 빠르고 부드럽다는 것을 확실히 느낄 수 있었다. 출발가속 테스트에서 회전수를 높였을 때 전해지는 부드러운 느낌이 가장 두드러진 차이점이었다. BD100은 BD50보다 느낌이 더 좋았다. 시속 70∼80km 영역에서는 엔진 작동상태가 커먼레일과 비슷한 느낌이었다. 경유를 넣었을 때 들리는 엔진음이 노면 마찰음에 묻힐 정도로 소음과 진동이 줄어들었다. 롱텀 테스트 이전에 가끔 시승차를 운전했던 동료기자는 경유와 BD100의 차이점을 “폐차 직전의 차를 살려냈다”는 말로 평가했다.
3개월의 롱텀 테스트 결과 바이오디젤은 매연, 출력, 연비, 소음 그리고 운전자의 느낌 등 모든 항목에서 경유보다 좋은 결과를 나타냈다. 특히 매연과 운전자의 느낌에서는 경유보다 훨씬 뛰어난 것으로 나타났다. 바이오디젤의 환경개선 효과만큼은 확실하게 입증된 셈이다. 출력과 연비, 소음은 경유와 근소한 차이를 보였다.

바이오디젤이 엔진 내구성에 미치는 영향 등 풀어야 할 숙제도 남아 있다. 특히 초정밀 부품인 커먼레일 인젝션에 어떤 영향을 미치는지는 아직 밝혀진 것이 없다. 또 바이오디젤의 어는점이 영하 2∼3도씨로 경유(영하 15도씨)보다 높아 겨울철에 쓰기 힘들다. 바이오디젤과 경유를 섞어 쓰는 것도 이러한 부작용을 막기 위해서다. 대두(콩), 유채 등 원료 확보도 바이오디젤 보급을 위해 반드시 풀어야 할 숙제다. 값을 낮추기 위해서는 충분한 양의 연료확보가 가장 중요하기 때문이다.

배출가스 정기검사를 대행하는 정비소를 찾아 매연검사를 받았다. 3가지 모드에서 각각 다른 부하를 걸고 매연과 출력을 측정한다

라디에이터 위에서 소음을 쟀다. 10% 경유만 넣었을 때는 엔진룸 소음이 84.6dB을 기록했다

바이오디젤을 넣었을 때는 79.0dB. 소음이 다소 줄어들었다

부하검사는 구동축인 뒷바퀴를 롤러에 올려놓고 실시한다

테스트 결과는 검사실 모니터에 실시간으로 나타난다

매연검사와 출력은 배출가스 정밀검사를 대행하고 있는 정비소에서 정밀검사와 똑같은 방법으로 체크했다. 롱텀 테스트가 끝날 때까지 매연검사는 같은 업소에서 하기로 했다. 디젤차의 배출가스 정밀검사는 부하검사(lug-down 3모드)가 원칙이다. rpm을 기준으로 3가지 모드에서 출력과 매연을 측정하는 방식이다. 1모드는 등록증에 있는 정격 rpm 상태로 시속 70km 안팎으로 달리면서 측정한다. 2모드는 정격 rpm을 90%로 제어해 10%의 부하를 준 상태에서, 3모드는 정격 rpm의 80%로 제어하고, 20%의 부하를 걸어 이때 나오는 매연과 출력을 잰다. 각 모드에서 10초 동안 측정해 매연 배출량(%)과 출력의 평균값, 이때의 엔진 회전수를 알 수 있다.

연비 테스트는 기름을 가득 채워 일정 거리를 달린 다음 다시 가득 채워 연료의 소모량과 주행거리를 환산하는 방법을 썼다. 연료 소모의 변수를 없애기 위해 출퇴근만 했다. 테스트를 의식해 임의로 정속으로 달리거나 급가속·급브레이크를 밟지 않았고, 평소의 운전습관을 유지했다. 특히 운전자에 따라 연비에 오차가 생길 수 있기 때문에 오너만 운전하기로 했다.

소음측정은 보닛을 열고 라디에이터로부터 5cm 정도 위에 소음측정기를 두고 팬이 돌지 않을 때 측정했다. 외부 소음이 입력되지 않도록 장소와 날씨에도 신경을 썼다.

바이오디젤을 넣기 전에 100% 일반경유를 넣고, 위에서 적은 대로 다섯 가지 테스트를 해 비교분석을 위한 데이터를 만들었다. 매연검사에서는 1모드 4천150rpm, 61마력에서 62%가 검출되었고, 2모드에서는 3천770rpm, 64마력에서 62%가 나왔다. 3모드에서는 3천380rpm, 63마력에서 56%로 나타났다. 현 배출가스 검사기준으로도 불합격이다. 소음 테스트에서는 84.6dB을 기록했다. 연비는 32.271X로 308.69km를 달려 9.56km/X로 나타났다.

운전석에서 느끼는 감각은 오래된 여느 디젤차와 다를 것이 없었다. 1단과 2단에서 느껴지는 강력한 토크와 엔진회전이 가장 부드러운 영역이 4단, 시속 60∼70km인 점이 인상적이었다. 시속 120km가 넘는 고속에서는 차체가 불안정하고 소음이 심해 종합적인 평가를 할 수 없었다.

6월 15일, 산자부로부터 바이오디젤 판매 주유소로 인증받은 한 주유소에서 바이오디젤 BD20을 넣었다. 국내에서 규모가 가장 큰 가야에너지(옛 신한에너지)가 공급한 바이오디젤이다. 값은 X당 1천93원으로 경유와 같다. 연료탱크가 거의 바닥이 난 상태에서 57.630X를 넣었다. 주유비는 6만3천 원.

BD20을 넣고 경유와 비교했지만 소음과 출력, 가속력 등 운전석에서는 차이를 느낄 수 없었다. 매연검사에 들어갔다. 1모드 4천140rpm, 57마력에서 59%, 2모드는 3천790rpm, 60마력에서 59%가 나왔고, 3모드에서는 3천360rpm, 59마력에서 56%가 검출되었다. 매연은 경유를 넣었을 때보다 분명히 줄었다. 현재 기준으로 합격이지만 검사원들은 큰 의미가 없다고 잘라 말했다. 적어도 10% 이상 오차가 나야 인과관계를 따져볼 수 있다는 것이다.

엔진 출력은 세 모드에서 4마력씩 떨어졌지만 이 수치도 큰 의미가 없다. 소음은 84.6dB에서 79.0dB로 5.6dB 줄어들었다. 하지만 몸으로 오차를 느끼기는 어려웠다. 주유소에서 다시 바이오디젤을 넣었다. 38.889X로 377.7km를 달려 9.71km/X의 연비가 계산되었다. 경유(9.56km/X)보다 0.15km/X 앞섰다.

이번 테스트에서 바이오디젤과 경유는 매연, 연비, 출력, 소음, 운전자의 느낌에서 거의 차이를 보이지 않았다. 역으로 시승차의 상태나 운전조건 등을 좀더 세밀하게 통제하지 못해 생긴 결과일 수도 있다. 차이가 있지만 결과가 나타나지 않았을 수도 있다는 얘기다. 1차시험 결과는 무승부. 다음달에는 BD50과 100% 경유를 비교할 계획이다.

이와 같이 이미 상용화 이전에 충분한 검토와 태스트 과정을 통하고 선진 외국의 상용화에 검증자료를 가지고 국책사업중의 일환으로 바이오에너지 및 대체 에너지에 대하여 정부에서도 육성을 하고 있는 것입니다

또한 일반적으로 커먼레일 자동차의 문제점 에 대하여 질의 하는 경우가 많은 데 자동차의 적합성여부에 대하여 커먼레일지동차의 기준으로 이해를 하시면 도움이 되실것 같습니다

CRDI엔진의 구조를 이해하고 바이오디젤의 품질의 중요성을 이해하고자 합니다

많은 분들이 바이오디젤을 자작 제조하여 사용하는경우가 많고 또 그로인하여 표준화되지않은 바이오디젤을 차량에 주입히여 사용하다가 사용후기를 웹상에서 정보를 공유하며, 그로인하여 잘못된 바이오디젤의 품질평가에 대하여 바로잡기 위하여 글을 올렸습니다

정보의 공유를 대부분 포털사이트의 검색창에서 수집하는 경우가 많은데 바이오디젤의 잘못된인식이 대부분 많았습니다. 대표적인 예들이 "바이오디젤의 시동성에 문제가 있다" "주행중에 시동이 꺼진다" "절대 경유나등유와 5대5 이상 희석사용해야 한다" "바이오디젤유"의 매연냄새는 감자튀김냄새나 치킨냄새가 난다"등등 다양한 자작제품의 사용후기들을 올리게 되고 많은 네티즌들은 곧 이정보가 기준이 되어버린 사례를 접하며, 잘못된 정보를 바로잡으려 합니다

바이오디젤은 만드는 방법자체는 어느 누구나 만들수 있습니다

곧,간단한 도구와 장비를 준비하고 초등학교6학년 정도의 수준만 되어도 얼마든지 만들수 있습니다

하지만 가장 중요한것은 품질의표준이 중요하다는것입니다.

참고로 바이오디젤의 품질규격에 대하여 예시를 하겠습니다

위와 같은 품질 규격에 준하여 바이오디젤이 생산된다면 어떤 차종에 BD100을 주유하셔도 좋다는 것입니다

다만,바이오디젤제조기나 자작으로 제조하시는 분들이 이와같은 품질을 생산해 날수 있느냐의 문제가 남아있습니다

간단한 예를 들겠습니다.

식품공장에서 제조되어 대중에게 널리 사랑을 받는 "라면"의경우에도 10분에게 조리를 맞기면 10모두의 라면 맛이 다르다는것입니다

제품자체는 극히 정밀한 표준 생산 메뉴얼에 의해 제조된 인스턴트 식품도 조리의방법 및 환경 에 따라 그맛이 달라질 수 있다는 사실이 오히려 새삼 의아해 할 수 있는 일이지만 그것은 지극히 당연한 결과라는 것입니다.

그이유는 물의 수질,가열온도,가열용량,조리의순서,조리시간,등의 복잡한 환경의 미미한 차이가 모여 커다란 차이를 만들어 낼수 있기 때문입니다.

고순도의 표준화되어있는 바이오디젤100%(BD100)은 오히려 CRDI(커먼레일)자동차에 더욱 적합하다는 말씀을 드립니다. 잘 이해 되지 않으실분들이 많겠지만 그것은 지명한 사실입니다.

해외의 경우에 이미 CDRI방식의 디젤엔진이 10년가까이 먼저 보급되었고 이미BD100을 우리나라보다 먼저 적용하여 대중교통수단에 바이오연료를 사용해왔던 유럽국가 및 여러 기술선진국의 예들 든다면 더욱 이해가 쉬우리라 생각합니다.

오히려 장점이 이라면 풍부한 산소의 함유량과 완전연소를 유도 하기때문에 연료의 연비효율이 높아지고 소음이 줄어들며,엔진의 과열방지로 엔진보호에 더욱뛰어나고 모엇보다도 배기가스를70%이상 저감한다는 사실입니다

커먼레일 자동차에 사용하기 위해서는 가장 취약한 유리지방산과 미세글리세린의 총량을 기준치 이하로 줄이고 또한 수분을 기준치 이하로 최소화 하는 문제입니다.

개인이 자작으로 사용하여 1차2차 희팅을 하고 육안으로 보았을경우 투명하게 제조되면 완성되었다는 막연한 제조방식으로는 극복하기 어려우며,정확한 수분제어량을 정밀측정기기를 통하여 PPM량을 제하고 제어의 프로세스를 제조장치에 셋업시키지 않는다면 어느 누구도 그품질을 보장할 수 없을것입니다.

[개념충전]

바이오디젤 관련정보 감사합니다. 바이오디젤 생산기계만 갖추고 있다면
더욱 좋을텐데..불법이라 판결이 나서 생산회사가 몇년전에 문닫았다죠. 거대석유자본의 힘이란.