Kinds of fuels 1) 原油의 元素 : Carbon, Hydrogen, Sulfur, Nitrogen, Oxygen……  2) 燃料의 種類 :   ① Paraffins (n- heptane, iso-octane)   ; CnH2n+2   ② Olefins ; CnH2n   ③ Romatics(Benzen, Napthalene)  ; CnH2n-6 : 芳香族   ④ Naphthenes ; CnH2n Kinds of fuels

표 5.2 원유를 구성하는 각종 원소의 비율 탄소, Carbon : 84 ~ 87 질량 % 수소, Hydrogen : 11 ~ 14 질량 % 유황, Sulfur : 0 ~ 3 질량 % 질소, Nitrogen : 0 ~ 1 질량 % 산소, Oxygen : 0 ~ 2 질량 %

Fuels using for engines    ① 가솔린엔진 Gasoline Kerosene(미는, 등유. 영국은 등불용, 석유) Petroleum(석유) LPG (Liquefied Petroleum Gas) CNG (Compressed Natural Gas) 대체연료를 사용할 때의 문제점 ???   ② 디젤엔진 : 輕油(light oil), 重油(Heavy Oil), Diesel oil 이들을, 화석 연료( 化石燃料, fossil fuels, 천연가스, 석유, 석탄 등)라고도 함 산지에 따라 조성이 다른 것이 특징.  

③ 옥탄價(Octane Number) : ON (노크를 강의한 다음 설명할 것)       연료가 Knock를 일으키기 어려운 정도를 나타내는 수치   ON = [iso-Octane / (iso-Octane + N-Heptane)] * 100    ☞ iso-Octane : Octane No. 100 : Knock를 일으키기 어려운 정도가 100  ☞ n-Heptane : Octane No. 0 : Knock를 일으키기 어려운 정도가 0

Octane No.(옥탄가) iso-Octane(C8H18) + n-Heptane(C7H16) 을 혼합한 표준연료를 이용하여 동일한 기관을 동일한 조건에서 운전했을 때, 시험연료와 동일한 노크강도를 일으키는 표준연료 중의 iso-Octane 의 용량 %를 Octane No라 한다. 보통휘발유 : RON 91이상 94 미만 고급휘발유 : RON 94 이상 한국석유관리원에서 검사와 관리를 함

※ Octane No. 100 이상의 경우       T : [Tetraetyl Lead] 첨가량  (ml/gal)       최대 첨가량 : 3  (ml/gal) ☞ Research Method : 600 ± 6 RPM,  흡기온도 51.7℃ ± 1.1  ☞ Motor Method :  900 ± 9 RPM,   흡기온도 149℃ ± 1.1

(디젤엔진에서 착화지연을 강의한 다음 재차 주지시킬 것) Cetane Number(세탄가) : (디젤엔진에서 착화지연을 강의한 다음 재차 주지시킬 것) CN, 디젤연료의 着火性을 나타내는 指數  CN = [n-Cetane / (n-Cetane +α-Methyl Naphthalene)] * 100   n-Cetane (C16H34) : 착화성 양호한 연료    α-Methyl Naphthalene (C11H10) : 착화성 불량         ※ 모두 용량 %로 표현 두 연료를 혼합한 표준연료가, 시험연료와 같은 착화지연을 나타냈을 때, 혼합연료 중의 세탄의 체적 백분율을 시험연료의 세탄가라 함. CFR 기관으로 측정.

knock 强度 測定 可能하여 옥탄가 및 세탄가를 측정할 수 있는 機關  CFR (Cooperative Fuel Research steering committee)   CFR engine    定速 運轉 可能 및 運轉 중 壓縮 比 可變,     knock 强度 測定 可能하여 옥탄가 및 세탄가를 측정할 수 있는 機關 ※ 改質 : 炭化水素의 구조를 바꾸어 低 옥탄 가솔린을 高옥탄가의 가솔린으로 轉換

 ④ 無鉛 Gasoline      Octane No. 向上法 b, 접촉개선법:파라핀을 芳香族으로 바꿈    c, MTBE(Methyl Tertiary Butyl Ether)배합 : ETBE, TAME 등

Ignition delay of gasoline and petroleum 角田의 동일온도, 압력에서 가솔린과 경유의 착화실험의 결과 단일액적의 경우는 가솔린이 빠르다. 분무의 경우는 경유가 빠르다.

Alternative fuels H2 : 수소의 산화제로서 공기를 사용하면, 배출가스는 물과 질소산화물 뿐. Bio-fuel Jatropa : 최근 각광받는 바이오 연료. 하나의 씨앗에서 25~30% 정제된 오일을 생산할 수 있다. 현재 국내의 BD은 수입대두유70%, 유채유+폐식용유20%, 팜유 10% 사용 중. DME(Di-Methyl Ether, CH3OCH3) : 천연가스, 석탄, 바이오매스 등을 열분해 해서 만든 합성가스(H2CO)에서 추출한 화합물. LPG에 비해 가격이 저렴하고 이산화탄소나 분진 발생이 적다는 장점이 있다.

Photograph of Jatropa

CNG 천연가스를 200∼250kg/㎠의 압력으로 압축한 것. 메탄이 주성분이다. 저장 방법에 따라 CNG(Compressed Natural Gas), LNG(Liquefied Natural Gas)로 나뉜다. LNG는 천연가스를 -161.5℃ 이하로 냉각시켜 만든다. CNG는 부피가 LNG의 3배 정도 크다. 고압으로 탱크가 파열할 위험이 있다. 발화온도가 높아 화재에 비교적 안전한 편이다. 친환경적 연료이다.

LP Gas 일반적으로 프로판가스(liquefied propane gas)로 알려져 있다. 석유 채굴 시에 유전으로부터 원유와 함께 천연가스가 분출하는데 이것을 －200℃에서 냉각, 혹은 7~10기압의 고압에 의해 액화시킨 것이다. 기체가 액체로 되면 부피가 약 1/250로 줄어든다. LPG의 주성분은 프로판 이외에 프로필렌, 부탄, 부틸렌 등이며, 발열량이 다른 연료에 비해 높다.

LP Gas

3. 가솔린 기관의 연료    ① 發熱量(Calorific Value) : 연료가 산소와 화합해서 완전 연소할 때 단위량 당 발생 하는 열량(低發熱量, 高發熱量)    ② 揮發性(蒸溜溫度)      a, ASTM(American Society for Testing Materials)蒸留 :   混合物인 石油系 燃料로  蒸溜溫度는 그 組成에 따라 어떤 폭을 갖는다. 이와 같이 연료의 總合的인 蒸發性能을 조사하는 방법.    b, 平衡 空氣 蒸留(Equivalent Air Distribution, EDA) : 공기와 연료를 일정비율로 공존 시키면서 증발시키는 방법

☞ ASTM 10%점이 높으면 : 寒 冷 時의 始動性이 불량 ☞ ASTM 50%점이 높으면 : 기관의 暖機에 시간이 소요됨 ☞ ASTM 10%점이 높으면 : 寒 冷 時의 始動性이 불량     ☞ ASTM 50%점이 높으면 : 기관의 暖機에 시간이 소요됨.  가속에서 불완전연소 및 실화 발생.    낮으면 : Percolation 발생.   ☞ ASTM 90%점이 높으면 : 연소불량, 윤활유 稀釋, 실린더 마모 촉진

☞ Percolation 연료펌프와 기화기 사이에서 연료 계통이 가열되면 가솔린이  기화해서 파이프 계의  압력이 상승한다. 이 때문에 기포와 함께 다량의 가솔린이 기화기의 노즐로부터 압출되어 과농혼합 기로 되어 기관 부조현상 발생. ☞ Vapor Lock(蒸氣閉塞 : 증기폐색) : 연료 펌프 앞의 파이프 일부에서 가솔린이 기화해서 펌프의 흡인 작용을 방해하여 연료의 흐름이 끊어져 기관정지나 재시동 곤란 현상 발생

4. 디젤기관의 연료    ① Viscosity(粘度) : 적당한 霧化를 달성하기 위해   소형 고속기관 : 6 cSt 이하,   대형 저속기관 : 25 cSt 이하 (cSt → 10-6 m2/s)     ② Volatility(揮發性) : 低溫始動, 輕 負荷運轉        경 유 : 180~350℃ ,   C중유 : 450℃             高速機關에서의 高 沸点 유분의 존재는 噴射 Nozzle 의 Carbon 부착, 黑煙 발생 초래 ③ Ignitability(着火性) : 연료의 着火遲延(착화지연)을 지배하는 인자

Diesel Index(디젤指數) : DI 연료의 CN을 CFR기관을 사용하지 않고 착화성을 구함    DI = API 비중 x ANILINE点(℉) / 100 API 비중 = 141.5/16℃의 비중-131.5 ANILINE 점 : 탄화수소가 같은 부피의 아닐린(C6H5NH2)과 완전히 용해하는 최저온도를 ℉로 표시한 값.  파라핀족 탄화수소의 아닐린점은 약 158 ℉, 나프텐족 탄화소수는 약 122 ℉ ※ Cetane價 向上劑 :   Alkyl Nitrate(초산에칠, 초산이소 프로필, 초산 부칠), Nitro Compounds (니트로 화합물)