< 목 차 >

1. 건설·산업기계

2. 수소엔진 기술동향

3. 수소엔진 시장 현황 및 전망

4. 결론 및 정책제언

동력원 환경규제 ★ 전 세계적으로 건설·산업기계 탑재 엔진의 배출가스 규제가 강화되고 있으며 강화 규제에 대응하지 못할 경우 배기인증을 받지 못해 상품 판매 불가- (미국) Tier 4 규제를 통해 8kW 미만 소형 엔진부터 900kW 초과 대형 엔진까지 NMHC, NMHC+NOX, NOX, PM, CO, Smoke에 대해 고시 내구수명 내에서 배출량을 강력히 규제 중 - (미국) 현재 논의 중인 차기 Tier 5 규제를 통해 현행 Tier 4 대비 NOX, PM 50~90% 추가 저감, 고시 내구수명 연장 등 유해 배출물질 규제 강화 예정- (유럽) Stage Ⅴ 규제를 통해 엔진의 형식 및 적용 형태별 출력에 따라 CO, HC, NOX, PM, PN을 강력히 규제 중장비 대상 환경규제 ★ 전 세계 온실가스 배출량의 10% 이상, CO2 배출량의 38% 이상이 건설 부문에서 발생, 유럽을 중심으로 탄소중립 건설기계 사용 의무현장 운영 혹은 운영 예정 - (유럽) Fossil Free Construction site, Zero CO2 동력원 탑재 건설기계 사용 의무 - (유럽) Zero Emission Construction site, 무배출 동력원 탑재 건설기계 사용 의무수소엔진의 개념 및 특징 ★ 수소를 연료로서 연소시켜 출력을 내는 엔진 - (탄소중립) 엔진의 연료로서 적합한 연소 특성 및 연소 생성물로 탄소 포함 물질이 없는 수소를 직접 연소시키는 탄소제로(CO2<1g/kWh) 동력원 - (친환경) 동급 경유엔진 대비 NOX, PM, HC, CO 대폭 저감 가능 | 표 3. 독일 KEYOU 수소엔진 이산화탄소 및 유해배출물질 배출량 결과 [7] | 엔진종류 CO2 (g/kWh) NOX (g/kWh) PM (g/kWh) HC (g/kWh) CO (g/kWh) H2-PFI 0.08 0.046 0.002 0.01 0.01 ★ 수소 연료 분사 방식에 따라 PFI(Port Fuel Injection), DI(Direct Injection)으로 구분 - (PFI) 수소 연료를 흡기 포트에 분사하는 방식으로, 분사 압력이 낮아 DI 방식에 비해 시스템 개발·구성 난이도가 비교적 낮고 원가가 저렴하나 엔진의 비출력 및 열효율이 높지 않고 연소제어가 어려운 단점이 있음 - (DI) 수소 연료를 연소실 내부에 직접 분사하는 방식으로, 분사압력이 높아 분사기 및 연료공급계 개발·구성 난이도가 높으나 엔진의 비출력 및 열효율이 높고 연소제어 측면에서 용이한 장점이 있음 | 그림 4. (좌) 연료 분사 방식에 따른 PFI 방식, (우) DI 방식 [8] |★ 수소엔진의 동력 특성 상 중부하 이상에서 높은 열효율로 운전이 가능하여 중·고부하 작업이 빈번한 건설·산업기계의 동력특성에 적합함