Experimental Study on the Macroscopic Spray Characteristics of DME Fuel

DME 연료의 거시적 분무특성에 관한 실험적 연구

박정환

^*

^*

^**

^†

Experimental Study on the Macroscopic Spray Characteristics of DME Fuel

Jeong Hwan Park, Su Han Park, Chang Sik Lee and Sung Wook Park

Key Words : Dimethyl-ether(DME), Spray cone angle( 분무각 ), Spray tip penetration( 분무도달거리 ), Injection conditions ( 분사조건 ), Spray visualization( 분무가시화 )

Abstract

The purpose of this study is to compare and to investigate spray characteristics of dimethyl ether (DME) and diesel fuel in the various injection pressures, ambient pressures, and the energizing durations. For the analysis of the spray characteris- tics, the spray visualization system including the high speed camera and the spray image analyzer is installed. The spray characteristics such as the spray development process, spray tip penetraion and the spray cone angle are analyzed from the spray images. It was revealed that the spray characteristics of DME and diesel fuels are mainly affected by the injection con- ditions. However, in the region after the end of the injection, the spray tip penetration was affected by the fuel properties such as the fuel density, the surface tension, and the viscosity. DME fuel has generally a short tip penetration and a wide cone angle. In the elevating conditions of the ambient gas pressure, the spray cone angle of DME fuel converged to high value when comparing diesel fuel in advance. Also, the increasing rate of the spray tip penetration in DME fuel is signifi- cantly decreased from 0.7 ms of the energizing duration (diesel : 0.9 ms).

1. 서 론

경제발전으로 인한 에너지 수요의 증가와 화석연료 사용으로 인한 환경오염을 방지하기 위해 대체에너지 의 개발 및 연구에 대한 요구가 높아지고 있다 . 또한 ,

교토협약의 발효로 이산화탄소 배출저감과 관련하여 고효율 디젤엔진에 대한 관심이 높아지고 있으며 , ^관련

연구 또한 활발히 진행되고 있다 .

디젤엔진은 가솔린 엔진에 비해 높은 압축비로 작동 되어 연소 효율이 높고 , ^{연료소비율이 낮아 이산화탄소}

저감에 유리하지만 soot ^{등의 유해 배출물이 많은 단점}

이 있다 . 최근 디젤 엔진의 높은 효율을 유지하면서 친 환경적 특성을 향상시키기 위해 대체 연료에 대한 연

구가 활발히 진행되고 있다

.

최근 디젤 엔진의 대체연료로서 바이오디젤 , 디메틸 에테르 (dimethylether, DME), 액화 천연 가스 (liquified natural gas, LNG), GTL(gas to liquid) ^{과 같은 연료 등}

이 주목받고 있다 . 그 중 DME 는 화석 연료 뿐만 아니 라 재생 가능한 원료를 이용하여 제조 할 수 있는 청정 연료로써 합성공정 효율이 우수하고 제조공정이 상대 적으로 단순하여 이용가치가 높아 많은 연구가 진행되

고 있다 . DME 는 비등점이 낮아 상온에서 기체 상태

이며 증기압이 약 0.5MPa 정도로 액화시켜 운반 및 저

장이 가능하다 . ^또한 , DME ^{의 물성이 액화 석유 가스}

(liquified petroleum gas, LPG) 와 비슷하여 기존의 LPG

공급망을 사용할 수 있어 연료 공급 라인의 추가 설치 (2010

8

2

~2010

9

27

, 2010

9

27

)

*한양대학교대학원기계공학과

**한양대학교기계공학부

†한양대학교기계공학부

E-mail : [email protected]

TEL : (02)2220-0430 FAX : (02)2220-4588

비용이 적게 들고 , ^{세탄가가 높아 압축 착화식 디젤엔}

진에 적용 가능하다 . DME 는 연료 내 질량기준으로 약

34.8% 정도의 산소를 함유하고 분자구조상 탄소 대 탄

소의 직접 결합이 없어 연소 시 입자상물질의 배출이 거의 없는 청정연료이다 .

DME 엔진의 질소산화물 (nitrogen oxides, NO

) 배출 량은 기존 디젤엔진에 비해 다소 높지만 배기가스 재 순환 (exhaust gas recirculation, EGR) 과 다단 분사를 적

용하면 NO

배출량을 현저히 줄일 수 있다

. 반면 ,

DME ^{의 단점으로 체적탄성계수가 낮고}

^{연료공급 장}

치에 사용되는 고무 등과 반응하여 부식의 문제가 있 으며 점성과 윤활성이 낮아 연료 공급라인과 분사시스 템의 수정이 필요하다 . 이와 더불어 디젤 연료에 비해 밀도와 발열량이 낮아 동일 출력을 얻기 위해 약 1.8

배의 많은 분사량이 필요한 단점이 있다

. 이러한 단점 에도 불구하고 최근 DME 의 국내 제조와 보급이 가능해 져 차세대 연료로서 DME ^{의 수요와 관심이 커져가고 있}

으며 , 차량 적용을 위한 연구도 활발히 진행되고 있다

. Kim 등

은 고압의 분사압력과 분위기 조건에서

DME ^{연료의 거시적 분무특성을 저압 조건일 때와 비}

교를 통해 고압 분사 시 분무 끝단에서의 증발이 많아 분무 발달 과정이 저압 분사와 비슷하다고 보고하였다 .

Jun ^등

^{은 고압 분위기 조건에서} DME ^{액적의 분열시}

간이 디젤에 비해 짧고 증발과정이 빨라 고압분사의 영향이 크지 않음을 발표하였다 . Yu 등

은 대기압 분

위기 조건에서 DME 분사 시 감압비등으로 인해 분무

도달거리가 짧아지고 분무각이 커지는 분무특성을 보 고하였으며 , 이로 인하여 연료와 공기가 충분히 섞일 수 있고 벽면젖음 현상이 나타나지 않을 것으로 판단 했다 . ^{또한 초고압 분위기 조건에서} DME ^{의 증발특성}

이 없어져 단상으로 분사되며 , 분무각이 디젤보다 작다 고 보고하였다 .

하지만 DME ^{연료에 대한 기존 연구들은 주로 엔진}

내의 연소 및 배기 배출물 특성에 관한 연구가 많으며 연소 및 배기특성에 직접적으로 영향을 미치는 분무 특성에 관한 심층적인 연구는 미미한 실정이다 . ^{본 연}

구는 DME 의 분무특성을 디젤과 동일한 조건에서 실험 하여 비교하였다 . 분사압력 , 분위기 압력 및 통전기간 을 다양하게 변화시켜 분무 거동을 가시화하였으며 , 취 득된 분무영상으로부터 분무도달거리와 분무각을 측정 하였다 . 이들을 통해 분사압력 , 분위기 압력 , 통전기간 이 DME 와 디젤의 분무에 미치는 영향을 분석하고 통 전 중과 분사 종료 후로 나누어 분무 특성을 비교·분

석하였다 .

2. 실험 장치 및 방법

2.1 실험장치

DME 와 디젤 연료의 분사압력 , 분위기압력 및 통전 기간에 따른 분무특성을 비교하고 , 그 차이점을 알아보

기 위하여 Fig. 1 ^{과 같은 분무 가시화 장치를 구성하였}

다 . 분무 가시화 장치는 연료 공급 장치 , 분무 형상 가 시화 장치 , 데이터 처리 장치로 구성하였다 . 연료 공급 장치는 디젤과 DME ^{를 저장·공급하는 연료탱크와 이}

물질 제거를 위한 연료 필터 , 커먼레일 연료 공급 라인 ,

고압의 연료를 안정적으로 공급하기 위한 두개의 고압

펌프 (Haskel, HSF-300) ^{로 구성하였다} . ^{연료는 커먼레일}

과 솔레노이드 방식의 6 공 인젝터 ( 분공 직경 0.128

mm, 분사각 156°) 를 이용하여 분사하였다 . 인젝터는

전자 제어식 인젝터 드라이버 (TEMS, TDA- 3200H) ^를

이용하여 통전기간 등을 제어하였다 . 분무 형상 가시화

장치는 두 개의 메탈 - 할라이드 램프 (Photron, HVC-

SL), bottom view 이미지 취득을 위한 반사경과 고속카

메라 (Photron, Fastcam-APX RS), ^{인젝터 드라이버에서}

발생하는 인젝터 분사 신호와 고속카메라의 촬영 신호 를 동기화하는 디지털 신호 발생기 (Berkeley Nucleonics

Corp, Model 555) ^{로 구성하여 분사 후 시간에 따른 분}

무 거동을 가시화하였다 . 또한 , 4 MPa 까지 가압이 가 능한 고압 정적 챔버에 질소 가스로 고압의 분위기 조 건을 만들 수 있도록 하였으며 , ^{인젝터에서 고압 챔버}

에 직접 분사하도록 장착하였다 . 일반적으로 분무 영상 취득은 액상과 기상을 구분하여 취득한다 . 액상의 분무 영상 취득 방법에는 그림자 기법 , ^{직접 촬영기법 등이}

Fig. 1 Schematic Diagram of Visualization System

있으며 , ^액상 , ^{기상을 동시에 취득하기 위해서는 쉴리}

렌 기법 , Mie 산란법 등이 있다 . 본 연구에서는 액상의

분무 거동에 초점을 맞춘 것으로 광원을 분무 대상체

에 직접 조사하고 , ^대상체와 90° ^{위치에 고속카메라를}

설치하여 분무 영상을 직접 촬영하였다 .

데이터 처리 장치는 영상 취득기 및 분석장치가 장 착된 컴퓨터로써 고속카메라로부터 얻어진 분무 영 상을 저장하고 거시적 분무특성을 분석하는데 이용 하였다 .

2.2 실험 방법

본 실험은 분사 압력 , 분위기 압력 , 통전 기간에 따 른 DME 와 디젤 연료의 분무 발달 특성을 분석하기 위해 분사 압력은 30 MPa ^부터 70 MPa ^까지 10 MPa ^씩

변화시켰으며 , 분위기 압력은 0.5 MPa 부터 30 MPa 까 지 0.5 MPa 단위로 가압하였다 . 통전 기간은 0.3 ms 부

터 1.1 ms ^까지 0.2 ms ^{단위로 증가시키면서 분무 영상}

을 취득하였다 . 정확한 실험을 위하여 각 단위 실험마 다 챔버 내의 잔류가스와 연료를 질소가스를 이용하여 배출하였으며 , ^{자세한 실험 조건은} Table 1 ^{에 나타내}

었다 .

분무 특성을 비교하기 위하여 가시화 장치를 통해 얻어진 영상을 이용하여 분무도달거리와 분무각을 Fig.

2 와 같이 정의하였다 .

분무도달거리는 노즐 팁에서부터 분무 선단이 도달 하는 최대거리로 정의하고 , 분무각은 노즐 팁과 분무폭 이 가장 넓은 지점을 이은 두 직선 사이의 각으로 정의 하였다 . ^또한 , ^{분무 형상은 좌우 대칭이므로 세 개의 평}

균값으로 분무도달거리와 분무각을 측정하였다 .

3. 실험 결과 및 고찰

3.1 분사압력의 영향

3.1.1 ^{분무 거동 비교}

Fig. 3 은 DME 와 디젤연료의 분사압력 변화에 따른

분무 형상을 나타낸 것이다 . 기타 실험조건은 분위기 압력 2.5 MPa, ^통전기간 0.7 ms ^이며 , Fig. 3 ^{의 분무 영}

상은 분사 종료 후인 통전 후 1.5 ms 일 때를 나타낸 것

이다 . 그림에서 보는 바와 같이 동일 분사 조건에서

DME ^{와 디젤연료의 분무 발달 형태는 비슷하였으며} ,

분무각이 다소 큰 것으로 나타났다 . 이에 대한 정량적 인 분석은 Fig. 4 에 나타냈다 .

Table 1 ^. Experiment conditions

Injection system Common-rail

Test fuel DME, diesel

Injector Hole Diameter (mm) 0.128

Spray Angle (°) 156

Number of Hole 6

Injection pressure (MPa) 30, 40, 50, 60, 70 Ambient pressure (MPa) 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3 Energizing duration (ms) 0.3, 0.5, 0.7, 0.9, 1.1

Fig. 2 Definition of spray tip penetration and spray cone angle

Fig. 3 Comparison of the spray behavior between DME

and diesel fuel according to the injection pressure

(P

=2.5 MPa, t

=0.7 ms, t

=1.5 ms)

3.1.2 분무도달거리

Fig. 4 는 고압 분위기 조건에서 분사압력의 변화에

따른 분무도달거리를 통전 후 시간의 흐름에 따라 비 교한 것이다 . 분사압력이 증가할수록 DME 와 디젤 모 두 분사량과 운동량이 커져 분무도달거리는 길어졌다 .

또한 , 분사압력 증가에 의한 분사속도의 증가로 인해 초기 분무도달거리의 증가폭은 커졌으나 시간이 지남 에 따라 증가폭이 감소되었다 . DME ^{와 디젤의 분무도}

달거리 특성을 비교했을 때 Fig. 4 에 나타난 것과 같이

DME 는 낮은 밀도와 빠른 증발특성으로 인해 디젤 보 다 분무도달거리가 짧은 것으로 나타났다 .

Fig. 5 는 통전 중 (t

=0.7 ms) 의 분무도달거리와 분

사 종료 후 (t

=1.5 ms) 의 분무도달거리를 분사압력에

따라 비교한 것이다 . ^{통전 중의 분무도달거리는 분사압}

력 30 MPa 을 제외하면 차이가 6% 이내로 비슷하다 .

이것은 통전 중에는 분무도달거리가 연료의 물성보다 분사조건 ( 분사압력 , 분위기압력 ) 에 더 큰 영향을 받기

Fig. 4 Effect of the injection pressure on the spray tip pen- etration (P

=2.5 MPa, t

=0.7 ms)

Fig. 5 Difference of spray tip penetration as injection pres- sure (P

=2.5 MPa, t

=0.7 ms, 1.5 ms)

Fig. 6 Effect of the injection pressure on spray cone angle

(P

=2.5 MPa, t

=0.7 ms)

때문이다

. 분사 종료 후에는 분사압력에 관계없이

DME ^{의 분무도달거리가 디젤에 비해 다소 짧게 나타났}

고 , 분사압력이 증가할수록 분무도달거리의 차이는 다 소 줄어드는 경향을 나타내었다 . 30 MPa 에서 분무도달 거리의 차이가 큰 것은 DME 의 낮은 밀도로 인해 분사 율이 작고 , ^{이 분사율의 차이는 분사압력이 낮을수록}

크게 나타나 30 MPa 의 분사압력에서 차이가 큰 것으로

판단된다

. 3.1.3 분무각

Fig. 6 은 분사압력이 DME 와 디젤의 분무각 특성에

미치는 영향을 비교한 것이다 . Fig. 6(a) ^와 (b) ^{에 나타난}

것과 같이 통전 후 시간이 지남에 따라 두 연료 모두 초기의 분무각이 급격히 감소하고 주변기체의 저항과 마찰 등의 영향으로 일정한 값에 수렴하였다 . ^분사압력

30 MPa 에서는 DME 연료의 충분한 분사량 확보가 어

려워 분사가 늦게 시작된 것으로 판단된다 . 분사압력

30 MPa 을 제외한 나머지 분사압력 조건에서 DME 는

통전 후 약 0.3 ms ^전·후 , ^{디젤은 통전 후 약} 0.4 ms

전·후에서 분사가 시작되었다 . 이것은 분사량이 충분 한 조건에서 DME 의 동점성계수가 작아 니들의 열림이 적어도 인젝터 내에서 쉽게 흐르기 때문에 분사지연 기간이 짧아

분사 시작이 디젤에 비해 빠르기 때문 이다 .

Fig. 7 ^{은 분사압력에 따른 통전 중과 분사 종료 후의}

분무각을 나타낸 것이다 . 전체적으로 DME 는디젤 보다 분무각이 크며 통전 중의 분무각 차이가 분사 종료 후 보다 크게 나타났다 . ^{이것은 분사 직후} DME ^{의 빠른}

증발 특성과 낮은 점성으로 인해 분무확산이 빠르고 ,

밀도가 작아 분무각의 차이가 큰 것으로 판단된다

.

분사 종료 후 DME ^{와 디젤의 분무각 차이는 저압의 분사}

압력에서 3% 미만 , 45 MPa 이상의 분사압력에서 1% 미

만으로 분무각의 차이가 적었다 . 이것으로 부터 DME 증

기압 이상의 분위기 압력 조건에서는 DME ^{의 단상유동}

으로 인해 증발 특성이 상대적으로 적게 나타나며 , 디젤 과 유사한 분무 거동을 하는 것으로 판단된다

.

3.2 분위기압력의 영향

3.2.1 분무 거동 비교

Fig. 8 은 분위기 압력에 따른 분무 거동을 나타낸 것

이다 . ^{분위기 압력이 증가할수록 두 연료 모두 분무발}

달은 느려지고 , 분무각은 커졌다 . 또한 , DME 연료의

경우 분위기 압력의 증가에 따른 증발 영향의 약화로 분무 영상이 선명해 짐을 확인할 수 있었다 .

3.2.2 분무도달거리

Fig. 9 ^{는 분위기 압력이 분무도달거리에 미치는 영향}

을 나타낸 것으로 DME 와 디젤 모두 분위기 압력이 증 가할수록 주변 기체의 저항이 커짐에 따라 축방향 발 달이 더뎌져 분무도달거리가 짧아지고 분무 침투 속도

Fig. 7 Difference of spray cone angle as injection pres- sure (P

=2.5 MPa, t

=0.7 ms, 1.5 ms)

Fig. 8 Comparison of spray development between DME

and diesel fuel according to the ambient pressure

(P

=50 MPa, t

=0.7 ms, t

=1.5 ms)

도 느려짐을 알 수 있다 . 낮은 분위기 압력에서 DME

의 단위시간당 분무 선단의 발달속도는 디젤에 비해

낮게 나타났다 . ^이는 DME ^{연료가 낮은 분위기 압력에}

서 더 쉽게 증발되는 특성과 감압비등 효과 , 낮은 연료 밀도를 갖기 때문이다 . 한편 , 분위기 압력이 증가함에 따라 두 연료 간 분무 선단의 발달율 차이는 거의 없는 것으로 나타났다 .

3.2.3 ^분무각

분위기 압력에 따른 분무각의 특성을 Fig. 10 에 나

타내었다 . 분위기 압력이 증가할수록 주변기체의 저항 으로 인해 반경방향으로 분무 발달이 활발해져 분무각

이 커지는 것을 알 수 있다 . 분무각은 Hiroyasu 의 경

험식

에 따라 ( ρ

/ ρ

)

( ρ

: ambient density, ρ

: liquid

density) 에 비례하므로 분위기 압력의 증가에 따른 분

위기 밀도의 증가로 인하여 분무각이 커짐을 확인하였

다 . 또한 , DME 는 저압 분위기 조건에서 감압비등 효

Fig. 9 Effect of the ambient pressure on the spray tip pen-

etration (P

=50 MPa, t

=0.7 ms) Fig. 10 Effect of the ambient pressure on the spray cone angle (P

=50 MPa, t

=0.7 ms)

Fig. 11 Difference of the spray cone angle of DME and

diesel fuel (P

=50 MPa, t

=0.7 ms)

과로 인해 초기 분무각이 디젤에 비해 크지만 , 분위기 압력이 증가하면서 DME 와 디젤의 분무각의 차이는 줄어들었다

.

Fig. 11 은 분위기 압력에 따른 분무각의 수렵값을

나타낸 것이다 . 수렴기준은 전·후 분무각의 차이를 1°

이내로 정의하였으며 , DME ^는 0.6 ms~0.8 ms, ^디젤은

0.9 ms 부터 분무각이 수렴하였다 . 이것은 DME 의 작은

밀도로 인하여 분열시간이 짧아 수렴시기가 빠른 것으

로 판단된다 ( ^t

^∝ρ

)

. ^{분위기 압력에 대한 분무}

각의 수렴값은 DME 는 1.5 MPa 에서 20°, 디젤은

2.5 MPa 에서 18.5

의 값을 갖는다 . 또한 저압의 분위기 조건에서는 DME ^{의 분무 확산이 빠르게 일어나 수렴값}

의 차이가 크지만 , 분위기 압력이 증가할수록 DME 의 분무거동이 디젤과 유사하여 분무 수렴각 차이가 줄어 드는 경향을 나타냈다 .

3.3 통전기간의 영향

3.3.1 분무도달거리

Fig. 12 는 통전기간이 DME 와 디젤연료의 분무도달거

리에 미치는 영향을 비교한 것이다 . DME 와 디젤 모두

통전기간이 길어질수록 분사량이 많아져 분무도달거리 는 길어짐을 알 수 있다 . 하지만 높은 분사압력과 분위 기압력 조건에서 DME 는 0.7 ms 이상 , 디젤은 0.9 ms 이 상으로 분사되면 통전기간이 분무도달거리에 미치는 영 향은 적어진다

. 또한 , 통전기간 0.3 ms 에서는 분사량 확보가 어려워 분무도달거리가 매우 짧게 나타났다 . 전 체적으로 DME ^{의 분무도달거리가 디젤에 비해 짧게 나}

타났으며 , 이는 증발특성으로 인한 것으로 판단된다 .

Fig. 13 은 통전 기간에 따른 DME 와 디젤의 분무도

달거리를 분사 종료 후의 시점에서 비교한 것이다 . ^짧

은 통전기간에서 DME 는 디젤에 비해 분무도달거리의 증가율이 크지만 통전기간이 0.7 ms 이후에는 증가율 이 급격이 작아졌다 . 이것은 주변 기체의 저항과 마찰 로 인해 운동량 소산이 디젤보다 빠르기 때문에 분무 도달거리가 일찍 수렴하는 것으로 판단된다 . 해당 통전 기간 (DME: 0.7 ms, diesel : 0.9 ms) 이후 통전기간이 길어질수록 최고 분사율값이 더 이상 증가하지 않아

Fig. 13 과 같은 결과를 나타낸 것으로 판단된다 . 또한 ,

DME 와 디젤의 분사량의 차이가 커지기

때문에 분

무도달거리의 차이는 더 커질 것으로 예상된다 . 3.3.2 분무각

통전기간이 분무각에 미치는 영향을 Fig. 14 ^{에 나타} Fig. 12 Effect of the energizing duration on the spray tip

penetration (P

=50 MPa, P

=2.5 MPa)

Fig. 13 Difference of the spray tip penetration of DME

and diesel fuels (P

=50MPa, P

=2.5 MPa, t

=

1.5 ms)

내었다 . 통전기간이 길어질수록 분사량 및 운동량의 증 가로 인하여 두 연료 모두 분무각은 작아진다 . 또한 , 통

전기간 0.3 ms ^{에서는 적은 분사량으로 인한 불규칙적}

인 분무 발달로 분무각의 변화가 큰 것으로 나타났다 .

일반적으로 DME 는 디젤보다 큰 분무각을 갖지만 , 고 압의 분위기 조건에서는 DME ^{의 분무발달이 액체 단상}

으로 형성되어 증발 영향이 작어져 DME 와 디젤의 분 무각 차이가 작게 나타났다 .

Fig. 15 ^{는 통전기간에 따른} DME ^{와 디젤의 분무각 변}

화를 비교한 것이다 . 통전기간이 길어질수록 디젤은 분 무각이 점차 감소하나 DME 는 증발 및 미립화 특성으 로 인하여 액적이 주변기체의 저항과 마찰의 영향을 많 이 받는 특성 때문에 불규칙적 분무 거동을 보인다 . 특 히 , 분무 형상의 중심보다 분무 외곽에서 증발량이 많기 때문에 이러한 특성이 나타나는 것으로 판단된다

.

4. 결 론

본 연구에서는 커먼레일 분사시스템과 솔레노이트 방식의 인젝터를 이용하여 분사압력 , 분위기압력 , 통전 기간에 따른 DME ^{와 디젤 연료의 거시적 분무특성을}

비교분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다 .

1) 분사압력의 증가는 초기 분사속도와 운동량읠 증 가를 야기하였으며 , ^{이로 인해} DME ^{와 디젤연료의 분}

무도달거리는 증가하였다 . 한편 , 통전 중 분무 도달 거 리의 비교에서 DME 와 디젤연료는 큰 차이를 나타내지 않았으나 , 분사가 종료된 후에는 분사 조건 보다 연료 자체의 물성 영향으로 인해 DME ^{의 분무 도달 거리가}

디젤보다 다소 짧은 것으로 관찰되었다 .

2) DME 연료의 증발 및 점성 특성으로 인한 분무 확

산의 차이와 낮은 연료 밀도로 인해 통전 기간 중 DME

와 디젤 연료의 분무각 차이는 분사 종류 후 보다 크게 나타났다 . 한편 , 두 연료간 분무각의 차이는 분사압력이 증가함에 따라 현저히 줄어드는 특성을 나타냈다 .

3) 정적 체임버 내 분위기 압력의 증가는 두 연료의

분무 발달을 느리게 하였으며 , DME 의 낮은 연료 밀도

로 인해 디젤보다 더 느려지는 특성을 나타냈다 . 또한 ,

DME 연료는 디젤 연료 보다 큰 분무각을 보였으며 , 시

간의 흐름에 따른 수렴 분무각 역시 크게 나타났다 . 한 편 , 두 연료는 분위기 압력이 지속적으로 증가하더라도 일정한 수렴 분무각을 갖는 것으로 나타났는데 DME

연료가 더 낮은 분위기 압력에서 수렴하는 것을 확인 할 수 있었다 .

4) DME ^{연료는 통전기간} 0.7 ms ^{이상 될 때 분무 도}

Fig. 14 The effect of energizing duration on the spray cone angle (P

=50 MPa, P

=2.5 MPa)

Fig. 15 Difference of the spray cone angle of DME and diesel

fuels (P

=50 MPa, P

=2.5 MPa, t

=1.5 ms)

달 거리의 증가율은 현저히 줄어들었으며 , ^{디젤은 통전}

기간 0.9 ms 이상일 때 같은 현상이 나타났다 . 이것은

통전기간의 증가로 인한 최고 분사율값이 해당 통전기

간 이상에서 더 이상 증가하지 않고 , DME ^{연료의 주}

변기체와의 저항 및 마찰로 인해 운동량 소산이 빠르 기 때문이다 .

후 기

본 연구는 지식경제부의 지원으로 수행한 에너지 인

력 양성사업 및 클린 신 연료 (DME) 동력시스템 개발

사업과 환경부 Eco-STAR project( 무저공해 자동차 사

업단 ), 2 ^{단계 두뇌한국} 21 ^{사업의 지원으로 진행되었으}

며 , 연구를 지원하여 주신 기관에 감사드립니다 .

참고문헌

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