기계·로봇 연구정보센터

한국해양대학교 엔진윤활연구실

실험실 정보안내
지도교수	박권하
전공분류	차량공학(Vehicle)
주소	부산광역시 영도구 동삼동 1번지 한국해양대학교 기계정보공학부 (N 328)
전화
홈페이지	http://hanara.hhu.ac.kr/~khpark/

실험실소개

한국해양대학교는 해사대학, 공과대학, 해양과학기술대학 및 국제대학으로 구성되어 해기사양성과 함께 관련 과학기술분야의 인력양성을 활발히 하고 있습니다.
엔진기술은 각종 선박의 핵심분야로서 학교의 설립과 함께 교육 및 연구되고 있습니다. 한나라, 한바다호 등의 실습선과 기관실험실을 중심으로 주요 조선업계와 관련 부품업체의 기술개발 및 성능실험을 수행하고 있습니다. 그 중 하나인 엔진실험실은 1998년에 구성되었으며, 다른 연구실과 협동으로 엔진기술개발과 성능해석을 수행하고 있습니다.
실험장비는 해사대학소속의 실습선 박용기관과 기관공장의 가솔린용 전기동력계, 디젤용 수동력계와 2대의 단기통엔진이 있습니다.연소실험장비로서 고압분사장치(2000 bar)와 정적연소기가 있으며 가시화를 위하여 CCD 카메라와 고속카메라를 갖추고 있습니다.
본 연구실은 지도교수를 포함하여 박사과정, 석사과정으로 구성되어 있으며 실험과 계산에 의하여 엔진 및 연소에 관련된 연구를 수행하고 있습니다.연구실의 추진방향은 에너지와 환경에 관련되는 산업체 기술개발을 돕고 새로운 아이디어를 제공하며 관련산업체간의 정보교환의 중심이 되고자 합니다.

연구분야

박용기관의 성능에관한 연구

성능실험에 사용된 박용기관

극미세 구리입자를 이용한 특수윤활유가 박용기관 성능에 미치는 영향 : 점점 높은 출력이 요구되고 있는 박용기관은 실린더 압력과 온도가 높고 피스톤 속도가 높기 때문에 라이너 스카핑 등의 문제로 많은 어려움을 격고 있다. 극압윤환성의 향상을 위하여 몇 가지 고체윤활제가 개발되었지만 대부분 고온 고압의 조건을 만족하지 못하고 있다. 본 연구의 특수윤활제는 이러한 문제점을 극복한 것으로 이에 대한 평가를 위하여, 디젤기관을 개조하여 제작한 장치를 이용하여 엔진파트별 윤활성 실험을 수행하고 있으며, 1500마력급 예인선의 박용기관에 적용하여 엔진성능에 미치는 영향을 평가하였다.

물혼합 에멀젼 연료를 이용한 배기절감 기술

일반적으로 개발된 물혼합 에멀젼연료 제조장치는 여러 가지 형태의 믹서를 사용하여 유화유와 함께 물을 혼합하고 이를 연료라인에 공급한다. 따라서 복잡한 장치의 구성이 요구되며 물의 상분리가 필연적이고 물혼합율의 조절이 어려운 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 모두 해결할 수 있는 간단한 구조의 와류충돌형 혼합장치를 개발하였으며 버너에 적용하여 질소산화물과 분진의 저감을 학인하였으며, 동일한 배기수준에서는 효율향상을 도모할 수 있었다.

물혼합 에멀젼연료를 박용기관에 적용하는 연구는 질소산화물 저감을 위하여 개발되어 적용이 시도되고 있지만, 물의 재결합방지를 위한 유화유첨가가 필요하며 연료공급계통의 부식과 윤활문제, 물공급량만큼의 출력감소의 문제 및 엔진조건에 따른 물혼합율의 신속한 제어가 어려워서 실질적으로는 상용화된 경우가 거의 없는 실정이다. 본 연구의 개발기술은 이러한 문제점들을 해결할 수 있는 시스템으로 박용기관 적용을 위한 연구를 수행하고 있다.

분무, 유동, 연소에 관한 계산적 연구

Radical 유도형 초희박 연소시스템에 관한 계산적 연구 : 가솔린과 디젤기관의 장점을 동시에 이용하여 초희박연소를 수행하는 Radical 연소시스템은, Radical 생성을 위하여 작은 용적의 연소실을 실린더 헤드에 두고 반응초기에 발생하는 활성기를 주 연소실에 분사함으로써 급속 완전연소를 수행하는 기술이다. 가솔린기관과 같이 예혼합연소이며 동시에 디젤기관과 같이 초희박 고압축 연소이기 때문에 효율의 향상과 함께 배기저감을 가져온다. 본 실험실에서는 이를 계산에 의하여 최적화하는 연구를 수행하고 있다.

OH 활성기 분포

충돌분무 거동 유니프로우 소기유동

직분식 LPG 분무확산화염 특성

현재 사용하고 있는 기관을 크게 개조하지 않고도 공해 배출물을 저감할 수 있는 대체연료 기술로서, 처음 도입되었던 기화기 시스템은 효율의 증가를 위한 전자시스템을 도입하여 연료공급을 제어하게 되었고 근래에 들어서는 더욱 정교한 제어를 위하여 가스분사시스템이 적용되고 있다. 하지만 가스를 공급하는 시스템으로는 연비의 향상, 배기의 저감 및 고부하 영역에서의 출력저하를 개선하는 데에 한계가 있다. 따라서 LPG를 액체로 분사하여 연소실에 공급하는 시스템이 제안되고 있는데, 흡기포트에 분사하는 형식과 연소실내에 직접 분사하는 형식으로 구별된다. 본 연구에서는 LPG를 직접분사식 내연기관에 적용하기 위한 기초자료확보를 위하여 분무 특성 및 고온분위기에서 분무연소특성을 파악하고 이를 분석 고찰하였으며, 영국 UMIST와 공동연구하였다.

LPG 충돌분무 화염

분무 가시화

엔진제어에 관한 연구

엔진분사시기, 분사기간 및 점화시기를 PC에서 데이터를 입력하여 조절함으로써 대체연료특성, 흡기계특성, 분사계특성 등을 적절히 실험할 수 있는 제어시스템을 제작하였으며, 이를 이용하여 연료효율향상에 대한 연구를 진행하고 있다.

분사시기제어 Control flow

연구성과

박권하
디젤분무의 벽면충돌모델
한국액체미립화학회지, 2000-12 , ,Vol. 5No. 4 ,pp. 1 ~ 11(SCIE, 0:0.0

박권하 외 3명
박용디젤기관의 스월유동이 연소특성에 미치는 영향
한국박용기관학회지, 2000-03 , ,Vol. 24No. 2 ,pp. 38 ~ 49(SCIE, 0:0.0

박권하, 임희성
분사압력변화에 따른 액체 LPG 분무특성-디젤분무와의 비교-
한국연소학회지 , 1999-12 , ,Vol. 4No. 2 ,pp. 43 ~ 50(SCIE, 0:0.0

박권하, 김승철
분사압력변화가 충돌분무특성에 미치는 영향에 관한 수치적 고찰
한국박용기관학회논문집, 1999-01 , ,Vol. 23No. 1 ,pp. 47 ~ 53(SCIE, 0:0.0

김재휘, 김진환, 박권하
충돌면 경사각도 변화에 따른 분무특성
한국자동차공학회논문집, 1998-12 , ,Vol. 6No. 6 ,pp. 63 ~ 71(SCIE, 0:0.0

프로젝트

[극미세 구리합금입자(NICO)를 이용한 특수윤활유가 박용기관 성능에 미치는 영향 ] (주)맥스그린, 2001.5

[직접분사식 LPG엔진용 분무확산화염에 대한 연구] 과학기술부, 2001.1

[와류충돌형 혼합장치를 사용한 물혼합 청정버너에 관한 연구] (주)셈텍, 2001.1

[박용디젤기관의 질소산화물 저감기술 동향] 조선해양기자재 사업단, 2000

[엔진내구 및 연료 평가사업 ] xx-자동차회사, 1997-1998