기계연, 고압 분사 2ℓ급 친환경 암모니아 엔진 '세계 최초' 개발

박철웅 한국기계연구원 친환경모빌리티연구실 책임연구원이 암모니아 엔진을 살펴보고 있다.

온실가스 발생이 없는 재생 가능 에너지원 암모니아를 연료로 사용하는 2리터(ℓ)급 엔진이 국내 기술로 개발됐다. 향후 차량, 선박, 항공용 모빌리티의 동력원과 산업용 발전기 등 다양한 분야 원천기술로 활용될 전망이다.

과학기술정보통신부 산하 한국기계연구원(원장 류석현)은 박철웅 친환경에너지연구본부 친환경모빌리티연구실 책임연구원팀이 현대차·기아 전동화설계센터와 함께 세계 최초로 암모니아를 연소실에 고압으로 직접 분사하는 방식의 엔진을 공동 개발했다고 23일 밝혔다.

개발 엔진의 가장 큰 특징은 수소 운반체인 암모니아를 별도 분해 과정 없이 직접 연료로 사용할 수 있다는 점이다.

출력이 불안정하고 유해배출물 생성이 많은 기체 연료 방식을 개선해 고압 액상 분사 방식을 도입했다. 고압 액상 분사 방식을 사용하면 대용량 암모니아 연료를 안정적으로 공급할 수 있다. 순수 암모니아만으로도 세계 최고 수준의 비출력을 달성해 별도의 연소 개선 장치나 첨가물 없이 사용 가능하다.

암모니아 직분사 엔진

연구팀은 점화장치 개선과 연료분사 시기, 흡배기 밸브 열림시기 최적화로 성능을 한층 높였다. 또 암모니아 전용 후처리시스템으로 질소산화물과 미연 암모니아의 배출도 최소화했다. 그 결과 열효율과 출력이 크게 향상됐고, 유해배출물도 대폭 감소했다.

박철웅 책임연구원은 “이번 기술은 기존 암모니아 엔진의 성능을 획기적으로 개선한 신개념 기술”이라며 “모빌리티 동력원과 청정수소발전 등 산업용 발전기 분야의 패러다임을 바꿀 것”이라고 강조했다.

이승우 현대차·기아 책임연구원은 “수소 운송과 그린 수소 생산의 난제를 해결할 수 있는 새로운 청정연료 기반 동력원으로 자리매김할 것”이라고 전망했다.

이번 연구는 현대차·기아 용역사업인 '암모니아 직분사 엔진 대상 평가' 과제로 수행됐다.

김영준 기자 kyj85@etnews.com

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