한국기계연구원(이하 기계연)과 현대차·기아 전동화설계센터가 공동연구로 2리터급 암모니아 직분사 엔진을 세계 최초로 개발했다.
암모니아는 차량과 선박은 물론 항공모빌리티의 동력원과 산업용 발전기 등에 활용될 수 있는 온실가스 없는 재생가능 친환경 에너지원으로 각광받고 있다.
이번에 개발한 엔진은 수소 운반체인 암모니아를 별도 분해과정 없이 직접 연료로 사용할 수 있는 게 특징이다.
연구팀은 출력이 불안정하고 유해 배출물 생성이 많은 기체연료분사 대신 고압 액상분사 방식을 도입했다. 고압 액상분사는 대용량 암모니아 연료를 안정적으로 공급할 수 있다.
아울러 별도 연소 개선장치나 첨가물 없이 사용할 수 있으면서 순수 암모니아만으로도 세계 최고 수준의 출력비를 달성했다.
이를 위해 연구팀은 점화장치를 개선하고, 연료 분사시기 및 흡배기밸브 작동 최적화로 성능을 향상시켰다.
아울러 암모니아 전용 후처리시스템으로 질소산화물과 미연 암모니아 배출을 최소화한 결과 열효율과 출력을 크게 높이고 유해 배출물을 대폭 줄였다.
박철웅 기계연 친환경모빌리티연구실 책임연구원은 "이번 기술은 기존 암모니아 엔진의 성능을 획기적으로 개선한 신개념 기술"이라며 "모빌리티 동력원과 청정수소발전 등 산업용 발전기 분야의 패러다임을 바꿀 것"이라고 밝혔다.
또 이승우 현대차·기아 책임연구원은 "수소 운송과 그린수소 생산의 난제를 해결할 수 있는 새로운 청정연료 기반 동력원으로 자리매김할 것"이라고 말했다.
한편, 이번 연구는 현대차·기아 용역사업 ‘암모니아 직분사엔진 대상 평가’ 과제로 수행됐다.
