자동차공학)엔진의 연료 (경유 및 LPG)

자동차용 연로에는 가솔린, 경유, LPG 및 천연가스가 있다. 가솔린, 경유, LPG 중 가솔린에 대하여 알아보자. 자동차의 사용조건은 주위 대기온도가 -30도에서 40도이고, 압력은 0.5 ~1 atm 정도이다. 이런 폭 넓은 조건하에서 자동차의 성능을 충분히 발휘하기 위해서는 연료의 품질도 매우 중요하다.

1. 경유

2. LPG

 

1. 경유

디젤기관의 연료는 경유와 중유가 사용도고 있다. 고속 디젤기관(버스, 트럭 등)에는 경유가, 저속 대형 기젤기관(선박, 발전 등)에는 중유가 사용된다. 디젤기관은 연료를 실린더 내로 직접 분사하여 압축착화시키므로 착화성과 점도가 중요하다.

 

세탄가 : 디젤 연료의 착화성을 나타내는 척도가 세탄가(setane number)이다. 세탄가느 착화가 쉬운 세탄을 100으로 하고, 착화성이 나쁜 a-메틸 나프탈린을 0으로 하여 임의의 세탄가인 표준 연료를 만들어 이것과 시험하려고 하는 연료를 비교하여 그 연료의 세탄가를 결정한다. 세탄가가 낮으면 저온시 시동성이 나쁘고, 또 웜업 시 흰 연기가 발생하는 원인이 된다. 또한 착화성이 나쁘면 즉 세탄가가 낮으면 착화지연이 길어져 급격한 연소가 일어나 디젤 녹이 발생하기 쉽다. 따라서 세탄가는 높을수록 옥탄가는 저하되고, 옥탄가는 클수록 세탄가는 적어진다. 경유는 세탄가가 높을 수록 좋고, 가솔린은 옥탄가가 높을수록 좋다.

 

점도 : 디젤 엔진은 연료의 분무특성이 엔진성능에 큰 영향을 미친다. 경유의 점도가 너무 크면 분사기에서 분사된 연료의 분무특성(분무 입경, 분산도 등)이 나쁘고 점도가 너무 작으면 연료 펌프의 누수나 마모를 빠르게 한다. 우리나라의 자동차용 경유으 품질은 점도가 40도에서 1.9mm^2/s이상 5.5mm^2/s 이하, 선박용은 1.5mm^2/s이상 6.0mm^2/s 이하의 범위가 되도록 규정하고 있다.

 

2. LPG

LPG가스는 액화석유가스(liquefied petroleum gas)의 약어로 그 주성분이 노말부탄과 프로판인 탄화수소계 연료이다. 액화석유가스의 안전고나리 및 사업법령에는 액화석유가스란 프로판과 부탄을 주성분으로 한 가스를 액화한 것(기화된 것을 포함한다)으로 정의하고 있다. 이것은 천연가스나 석유를 정제하는 과정에서 발생한 가스를 회수하여 높은 압력으로 압축시켜 냉각하여 만든 것이다. 석유가스인 프로판과 부탄을 압축하여 액체상태로 만드는 이유는 가스의 부피가 250분의 1로 줄어들기 때문이다. 자동차용 LP가스 부탄(100%) 또는 부탄과 프로판의 혼합가스이다. 유럽에서는 LPG를 수송용 연료로 많이 사용하기 때문에 오토가스(auto gas)라고 부르기도 한다. 이들 가스는 색깔도 없고 냄새도 없는 물질이다. 그러나 가스가 누출되었을 때 누출된 가스 농도가 0.1%일 때 사람이 냄새를 맡을 수 있을 정도로 냄새나는 물질을 첨가하도록 법령으로 정하고 있다. 프로판과 부탄의 주요차이점은 비점이 다른 것이다. 프로판의 비점은 -42도이고, 부탄은 -0.5도이다. 따라서 프로판은 추운 결울철에서도 쉽게 기화 시킬 수 있지만, 부탄은 온도가 낮으면 쉽게 기화되지 못한다. 따라서 LPG차량은 여름에는 100% 부탄을 사용하지만, 겨울철에는 부탄에 프로판을 혼합하여 사용하고 있다.

 

자동차 연료로서 LPG가스의 장점은 아래와 같다.

- 자동차용 LPG는 연소효율이 좋고, 운전이 조용하다.

- 대기오염이 적고 깨끗하다.

- 퍼콜레이션이나 베이퍼 록 등의 연료장치의 고장이 없다.