일반적으로 선박용 디젤엔진의 아산화질소(N₂O)배출률은 이산화황(SO₂)배출률과 밀접한 상관성을 갖고 있고, 선박에서 사용되는 연료의 다양성은 N₂O배출특성에 영향을 미친다고 받아들여져 왔다. 최근의 연구보고에 의하면 연료 연소에서 발생한 충분한 일산화질소(NO)가 존재할 경우, 배기의 SO₂배출률이 N₂O생성에 미치는 영향은 NO의 영향보다 막대하게 크다. 그러므로 SO₂성분으로부터 기인하는 N₂O생성은 NOx저감을 위한 배기가스 재순환(EGR) 시스템에서 중요한 인자로 작용한다. 본 실험적인 연구의 목적은 SO₂유량 증가를 갖는 디젤엔진의 흡기가 배기의 N₂O배출률에 미치는 영향에 대하여 조사하는 것이다. 실험에 사용된 테스트 엔진은 2600rpm에서 12kW의 출력을 갖는 4행정 직접분사식 디젤엔진이고, 운전조건은 75% 부하에서 실시되었다. 0.499%(m3/m3)의 SO₂표준가스는 흡기의 SO₂농도를 변화시키기 위해 사용되었다. 결과적으로 황 성분을 포함하지 않는 연료는 SO₂를 배출시키지 않았고, 흡기 중에 SO₂표준가스의 증가에 따른 배기의 SO₂배출률은 SO₂흡입률과 비교하여 거의 같은 비율이었다. 또한, 흡기의 SO₂유량 상승은 N₂O배출률을 상승시켜 배기 중의 N₂O는 흡기의 SO₂혼합기에 의해 생성되었다. 결국 황 성분을 함유한 연료는 연소 중에 SO₂를 형성하고 배기 중의 N₂O는 연소실에 존재하는 NO와 SO₂의 반응에 의해 발생된다고 할 수 있다.

It has been generally recognized that N₂O(Nitrous Oxide) emission from marine diesel engines has a close correlation with SO₂(Sulfur Dioxide) emission, and diversity of fuel elements using ships affects characteristics of the N₂O emission. According to recent reports, in case of existence of an enough large NO(Nitric Oxide) generated as fuel combustion, effect of the SO₂ emission in exhaust gas on the N₂O formation is more vast than effect of the NO. Therefore, N₂O formation due to the SO₂ element operates on a important factor in EGR(Exhaust Gas Recirculation) systems for NOx reduction. An aim of this experimental study is to investigate that intake gas of the diesel engine with increasing of SO₂ flow rate affects N₂O emission in exhaust gas. A test engine using this experiment was a 4-stroke direct injection diesel engine with maximum output of 12 kW at 2600rpm, and operating condition was set up at a 75% load. A standard SO₂ gas with 0.499%(m3/m3) was used for changing of SO₂ concentration in intake gas. In conclusion, the diesel fuel included out sulfur elements did mot emit the SO₂ emission, and the SO₂ emission in exhaust gas according as increment of the SO₂ standard gas had almost the same ratio compared with SO₂ rate in mixture inlet gas. Furthermore, the N₂O element in exhaust gas was formed as SO₂ mixture in intake gas because increment of SO₂ flow rate in intake gas increased N₂O emission. Hence, diesel fuels included sulfur compounds were combined into SO₂ in combustion, and N₂O in exhaust gas should be generated to react with NO and SO₂ which exist in a combustion chamber.

• 유동훈(국립 해상기술안전 연구소) | Dong-Hoon Yoo Corresponding Author