SCR 시스템의 분무 거동 특성 및 NOx 저감효율에 관한 연구

Abstract

디젤엔진은 가솔린 엔진에 비하여 온실가스인 배출성능이 우수하고, 높은 열효율로 인한우수한 연비성능을 보인다.그러나 연소 중 발생하는 입자상물질 (Particulate Matter) 및 질소 산화물(Nitrogen Oxide)로 인하여 이에 대한 규제가 나날히 강화되고 있는 실정이다. 이에따라 전 세계적으로 다양한 방법으로 배기가스를 저감하기 위한 노력을 시행중이며 가장 효과를 보이고 있는방법은 배기 후처리장치의 설치이다. 이중 선택적 환원 촉매방법인 SCR 시스템은 현재 배기규제인 EURO 6 배기규제를 대응할 수 있는 독보적인 기술로 손꼽히고 있다. SCR 시스템은 수용액인 Urea를 배기관 내에 분사하여 SCR 촉매와 산화 반응을 통하여 질소와 물로 분해하는 것이 기술의 핵심으로 이를 설치하기위한 차량 하부공간의 협소 문제와 후처리 장치 적용에 따른 추가적인 부담으로 인해 세심하고 효과적인 NOx 저감 전략이 필요하다. 이에따라 배기가스 유동장과의 상호작용을 고려하여 미립화를 향상 시킬 수 있는 분무 패턴 형성기술과 SCR 시스템에 대한 설계인자 분석이 필요한 시점이다. 본 연구에서는 SCR 촉매에 환원제로 Urea를 분사하는 Urea-SCR 시스템의 설계평가 파악을 위한 액적 분무 균일도를 제안하였다. 이를 통해 모사배기관을 통하여 SCR 시스템의 유동 변화에 따른 분무 특성을 파악하였고, 정량적 결과를 도출해내었다. 이를 바탕으로 실 엔진 상에서의 SCR 시스템의 NOx 저감 효율을 측정하고 유동장의 변화가 NOx 저감효율에 미치는 영향을 분석하였다.