[지금 대덕에선…] 한국기계硏 친환경엔진연구팀

"디젤·LNG 섞어쓰는 혼소엔진 개발"

'저공해 고효율' 장점만 결합… 수소 이용 기술도 연구중

기계연 친환경엔진연구팀이 개발한 혼소엔진의 모습. 이 엔진은 10%의 디젤연료와 90%의 천연가스를 이용하면서도 엔진의 출력은 그대로 유지된다.

수소를 천연가스 등과 함께 사용하는 엔진은 수소의 우수한 폭발력을 이용함으로써 기존 화석연료 소모를 크게 줄이는 동시에 저공해 엔진으로 활용할 수 있다.

"디젤과 천연가스 혼합연료를 사용하는 혼소엔진은 각각의 장점을 결합한 것입니다. 저공해ㆍ고효율 엔진인 셈이죠"

한국기계연구원 친환경엔진연구팀 오승묵(40) 박사는 디젤과 LNG를 연료로 사용하는 혼소엔진을 비롯 다양한 형태의 친환경 엔진개발에 주력하고 있다.

오 박사는 "내연기관이 완전히 대체되기 까지는 약 30~40년이 소요될 것이며, 그 전까지는 내연기관의 효율을 높이고, 저공해 친환경 엔진으로 성능을 높이는 기술개발이 필요하다"고 지적한다.

오 박사팀이 개발하고 있는 '혼소엔진'은 디젤연료와 천연가스를 함께 섞어 연료로 사용하는 엔진이다. 화물차 등에 주로 사용돼온 디젤엔진은 출력과 연료 효율면에서는 우수하지만, 연료비가 천연가스보다 상대적으로 높고 공해물질을 많이 방출한다는 문제점이 있다. 반면 천연가스만을 사용하는 엔진의 경우 효율성이 떨어진다.

디젤 연료 10%에 천연가스 90%의 비율로 섞은 연료를 사용하는 혼소엔진은 디젤엔진의 장점과 천연가스 엔진의 장점을 결합한 것.

디젤엔진은 연료를 압축함으로써 고온에 의한 점화가 이뤄져, 점화플러그라는 불꽃 점화장치를 이용하는 가솔린 엔진과는 점화방식이 다르다. 오 박사팀이 개발한 혼소엔진은 천연가스를 주연료로 사용하면서도 디젤엔진처럼 압축점화방식을 이용한다.

그는 "기존의 디젤엔진에 추가적인 연료공급계와 전자식 제어장치 부착을 통해 혼소엔진으로의 개조가 가능하다"며 "기계연 연구소기업인 '템스'가 이달부터 트레일러 화물차 엔진의 개조사업을 시작한다"고 말한다.

오 박사팀은 상용화 단계인 혼소엔진 개발에 이어 천연가스 엔진용 인젝터, 가솔린과 수소를 이용하는 엔진, 천연가스 촉매장치 등을 개발중이다.

천연가스용 인젝터의 경우 천연가스를 엔진 내부로 분사해주는 장치로 혼소엔진을 비롯 천연가스를 사용하는 대부분이 엔진에 필수적인 부품이지만 현재는 100% 수입에 의존하고 있는 실정. 6기통 엔진의 경우 약 120달러인 이 부품 6개가 필요하다.

또 수소를 이용하는 엔진의 경우 가솔린 또는 천연가스에 수소를 함께 사용하는 것으로 점화시 수소의 우수한 폭발력을 이용함으로써, 엔진 출력은 향상시키면서 가솔린이나 천연가스의 사용량은 크게 줄이는 기술이다.

이 기술은 화석연료의 소모를 줄임으로써 배출되는 공해물질도 함께 줄이는 친환경 엔진이다. 오 박사는 "과도기적 기술이지만 완전 수소경제시대 진입 전까지는 필수적인 엔진 기술"이라고 강조한다.

친환경엔진연구팀은 이밖에도 천연가스나 석탄 등으로 부터 경유와 유사한 액체연료를 만들어내는 DME(Dimethyl Ether) 연료를 사용하는 엔진과 액체상태의 LPG를 연료로 사용하는 기술개발도 진행중이다.

기존 LPG 엔진의 경우 일반 가솔린 엔진에 기체상태의 LPG를 연료로 사용함으로써 가스 누출 및 연료 효율성 저하 등의 문제가 있었지만, 액체상태로 LPG를 이용하는 3세대 LPG 엔진은 효율성 문제와 안전문제를 동시에 극복할 수 있다.