매연을 줄여주는 시클로헥사논의 활용

KISTI 미리안『글로벌동향브리핑』 2010-04-22

네덜란드 아인트호벤 공과대학(TU/e; Technische Universiteit Eindhoven) 연구진은 낮은 세탄 산소 첨가제(cetane oxygenate)로 시클로헥사논(cyclohexanone, (CH2)5CO)을 이용한 새로운 디젤 블랜드를 개발했다. 시클로헥사논은 나일론(nylon)의 전구체이기도 하다. 시클록스(Cyclox)라고 명명된 새로운 연료는 점화 지연(ignition delay)을 연장하고 FLOL(flame lift-off length)을 더 길게 하여 매연 입자(soot particles)의 발생을 감소시킨다. 정지 중인 승용차에서 수행된 테스트에 따르면, 시클로헥사논:일반적인 디젤의 혼합비가 10:90일 때 매연 배출이 50% 감소했다. 아인트호벤 공과대학은 시클록스에 대한 국제 특허를 출원했다. Michael Boot가 주도하는 이 연구는 시클로헥사논이 리그닌(lignin)으로 제조될 수 있다는 사실도 보여 주었다. 리그닌은 종이 산업 및 다른 산업에서 폐기물로 다량 배출되는 물질이다. 연구진은 저비용으로 대규모로 버려지는 폐기용 리그닌으로부터 시클로헥사논을 제조할 수 있는 산업용 공정을 개발 중이다. 고리 모양의 산소 첨가제(cyclic oxygenate)는 자연에서 풍부하게 찾아볼 수 있다. 지구상에서 가장 일반적인 유기 화합물인 셀룰로오스가 가장 잘 알려진 사례라고 할 수 있다. 비록 셀룰로오스가 하찮은 물질은 아니라고 하더라도, 액체 고리 모양의 산소 첨가제는 리그노셀룰로오스계 바이오매스로부터 제조될 수 있다고 Boot는 밝혔다. 세 곳의 부처와 몇 개의 기업들과 함께 Boot는 이러한 연구를 위한 기획 제안을 세계 혁신 기관인 Agentschap NL에 제출했다. 이 연구의 목표는 ① 리그닌으로부터 유도된 시클로헥사논을 이용하여 시클록스를 제조하고, ② 시클로헥사논으로부터 친환경 나일론을 제조하는 데 있다. 시클로헥사논은 나일론의 주요 원료이기도 하다. 한편 Boot는 디젤 인젝터 분사팁(diesel injector tip)의 일종인 PFAMEN(Porous Fuel Air Mixing Enhancing Nozzle) 장치를 고안했다. 일반적으로 인젝터 분사팁은 기공의 수에 제한을 받는다. Boot는 기공의 제한을 받는 인젝터 분사팁 대신 기공의 직경이 1-50 gmm 사이의 다공성 노즐팁(porous nozzle tip)을 제안했다. 작은 기공 직경은 충전의 미세한 자동화라는 결과를 얻을 수 있다. 노즐의 배치는 분사각이 거의 180 mD인 미세한 작은 방울들로 가득 채워질 수 있는 전체 실리더에 따라 결정될 수 있다. 새로운 장치의 시제품은 이미 50만 번의 주입을 성공적으로 수행했다. 또 PFAMEN은 연료 소비를 줄여줄 뿐 아니라 현재의 디젤 주입기보다 더 낮은 압력에서 작동할 수 있다. 엔진에서 가장 고가의 비용에 해당하는 현재의 연료 서킷(fuel circuit) 역시 보다 더 저렴한 비용으로 제조될 수 있다. Boot는 이 연구를 기계공학부 연소 기술 연구팀과 함께 수행했다. 이 연구는 대학에 설립되어 있는 기술 연구소를 후원하는 STW technology foundation과 DAF Trucks의 지원으로 수행됐다. 출처 : http://www.greencarcongress.com/2010/04/cyclox-20100419.html#more