KR100352935B1

KR100352935B1 - 휘발유 유해가스 청정용 첨가제

Info

Publication number: KR100352935B1
Application number: KR1020000032579A
Authority: KR
Inventors: 이혁수
Original assignee: 이혁수
Priority date: 2000-06-14
Filing date: 2000-06-14
Publication date: 2002-09-16
Also published as: KR20000058620A

Abstract

본 발명은 휘발유 차량에서 배출되는 인체에 해로운 각종 배출가스를 정화시킬 목적으로 알콜과 화학물질을 혼합, Gasoline Motors의 Gasoline 청정용 첨가제 제조 방법에 관한 것으로 Methanol (또는 Ethanol), Isoproply Alcohol, IsoButyl Alcohol Mixed Xylenc, Toluene, Reformate Naphtha, IsoPentan을 혼합하여, Gosoline 내연기관용 Gasoline 첨가제를 제조하는 것으로, 기존의 내연기관 Motors에 아무런 개조를 하지 않은 상태에서 Gasoline에 본 발명의 첨가제를 혼합 사용할 수 있다.

이 경우 배기가스 중에 포함되어 있는 CO 나 HC 등 공해의 원인이 되는 유해가스 성분의 함유량이 기존Gasoline의 경우보다 적게 발생되어 저공해화를 달성할 수 있어 국제적으로 자동차의 매연으로 인한 도심지역 오존층 파괴 및 지구의 온난화로 인한 피해를 최소화할 수 있으며, 지구환경 보존에도 기여할 수 있도록 고안된 저공해 청정용 Gasoline 첨가제이다.

Description

휘발유 유해가스 청정용 첨가제 {Low Pollution Power}

내연기관 자동차에 널리 사용되고 있는 Gasoline은 연소시 발생하는 CO, SO₂, HC, NOX 등을 포함하는 배기가스가 배출되어 공해의 원인이 되고 있다.

Gasoline의 품질 향상을 위하여 Gasoline 업계에서 많은 투자와 연구를 계속하고 있으나 한계에 부딪쳐 Alcohol 수소 등 첨가제가 제안되기도 하였으나 아래와 같이 몇가지 기술적인 문제로 인하여 실용화가 되지 못한 사례가 있다.

1. 종전에 제안된 Gasoline용 첨가제는 공기의 혼합비율이 맞지 않아 Inlet Manifold 흡입구를 조정하여야 하기 때문에 기존의 Gasoline용 내연기관 Motors에 사용하는데 문제점이 있었다.

2. 이러한 문제점을 개선하여 제안된 Gasoline 첨가제는 열량이 높기 때문에 연소시 연소온도가 높아 엔진온도를 높게 하며 이는 내연기관의 Packing부나 Engine 기계부를 가열하여 Engine 고장의 원인이 되기도 하며, 내연기관에 따라서는 Knocking을 일으키는 문제가 발생되었다.

3. 제안된 Gasoline 첨가제에 따라서는 공해의 문제가 발생하기도 하고, 자동차엔진부분을 개조하여야 하는 문제와 내연기관의 일부분이 부식되는 등 자동차 성능에 지장을 주는 것으로 판명되었다.

1. 자동차 공해문제는 오존층 파괴와 지구환경 파괴의 큰 원인이 되고 있고 인체에 큰 위험이 되고 있으나 이를 개선할 대책은 아직 없다.

뿐만아니라 유류 첨가제들이 발명되어 실용화되고 있으나 대부분 유류절약과 엔진보호등 경제적 부분에 대한 발명에 국한되어 있고 공해방지분야에 대하여서는 발명품이 거의 없는 실정인데 근래에 와서 알콜 대체연료분야에 대한 연구가 있어 일본을 위시, 한국에서도 발명특허가 신청되고 있다. 그러나 대체 유류에 대한 연구는 국가의 에너지 정책의 장기 정책과제로 연구되고 있어 실용화에는 좀더 시간이 소요될 것이다.

2. 본 발명품 (휘발유 공해청정용 첨가제)은 한국의 석유법과 대기환경보존법을 근거로 하여 휘발유에서 배출되는 인체에 유해한 벤젠과 알콜 연료의 문제점인 과다한 산소함량과 배출가스의 유해 물질인 환산농도를 줄여 공해를 최대한으로 방지하는 것을 목적으로 한다.

3. 기술적으로 완전히 검증되지 않은 Gasoline 첨가제를 Gasoline용 내연기관 Motors에 Gasoline과 혼합하여 사용하는 경우에는,

① 내연기관의 Inlet Manisold 흡입구를 조정하여 공기혼합비를 조정하여야 하는 문제가 있었으며,

② 또한 첨가제에 따라서는 연소온도가 높기 때문에 엔진온도가 높아지기 쉬우며,

③ 내연기관의 부품인 Packing류를 조기 열화시킬 수 있는 문제

④ 내연기관에 따라서는 Knocking을 일으키는 문제

⑤ 내연기관의 부품을 조기에 고장을 일으키게 하는 문제

⑥ 내연기관의 부품이 부식되는 등의 문제점을 발생할 수 있다.

이러한 문제점을 해결하고 Gasoline에서 배출되는 배기가스 중의 Co나 Hc의 배출가스를 억제할 수 있는 휘발유 청정용 첨가제 개발이 발명의 최다 과제이다.

휘발유 유해가스 청정용 첨가제 제조방법은, Methanol(또는 Ethanol), Isoproply Alcohol, IsoButyl Alcohol, Xylene, Toluene, Reformate Naphtha, IsoPentan 으로 이루어지고, Methanol(또는 Ethanol) 3±2wt%, IsoProply Alcohol 2±2wt%, IsoButyl Alcohol 1.47±2wt% 총량에 대하여 상기 3종류의 Alcohol 총량을 6.47±2wt% 로 하고 Xylene 14.37±2wt%, Toluene 12±2wt%, C9(n-nonane) 12±2wt%, Reformate Naphtha 40.16±2wt%, IsoPentan 15±2wt%로 이루어지고,Ethanol 36±2wt%, IsoProply Alcohol 5%, IsoButyl Alcohol 7%, Toluene 10±2wt%, Reformate 36±2wt%, M.T.B.E. 6±2wt%로 이루어지며,Ethanol 38±2wt%, IsoProply Alcohol 4±2wt%, IsoButyl Alcohol 8±2wt%, Reformate 38±2wt%, Toluene 12±2wt%로 이루어진다.

Gasoline과 제안된 첨가제와 혼합비율은 총량에 대하여 Gasoline 60±2wt%, 첨가제 40±3wt% 으로 이루어진다.※ 주요 구성성분의 분자별 구성비율

분 자 구 조	조 성 비 율 (Wt%)
CH3OH(C2H5OH)(CH3)2CHOH(CH3)2CHCH2OH	6.47±2wt%
C6H5CH3C6H4(CH3)2C9H20	38.37±2wt%
Reformate Naphtha(CH3)2CHCH2CH3	55.16±2wt%

분 자 구 조	조 성 비 율 (wt%)
C2H5OH(CH3)2CHOH(CH3)2CHCH2OH	48.00±2wt%
C6H5CH3	10.00±2wt%
Reformate NaphthaM.T.B.E.	42.00± 2wt%

분 자 구 조	조 성 비 율 (wt%)
C2H5OH(CH3)2CHOH(CH3)2CHCH2OH	50.00±2wt%
C6H5CH3	12.00±2wt%
Reformate Naphtha	38.00± 2wt%

[ 원료의 구성비율과 작용 ]

본 발명의 원료에 있어 Ethanol(또는 Methanol), IsoProply Alcohol 및 IsoButyl Alcohol의 첨가제의 총량에 대하여 6.47±2wt%(또는 48.00±2wt%, 50.00±2wt%) 보다 많으면 첨가제로 분류하기보다 알콜연료로 분류되어 법적 규제 대상이 되는 문제가 있다.또 6.47±2wt%(또는 48.00±2wt%, 50.00±2wt%) 보다 많으면 분류하는데 Gasoline과 같은 증류품으로 합성 연료의 분류에서 제외될 뿐만아니라 산소함량이 증가되어 파이프의 부식방지와 엔진의 효율을 높일 수 없게 된다.

따라서 Alcohol이 첨가제의 총 중량의 중량비가 6.47±2wt%(또는 48.00±2wt%, 50.00±2wt%) 라는 조건이 만족되지 못하면 내연기관에 사용할 수 없는 문제가 발생하며, 법령의 규제대상이 되는 문제가 발생할 수 있다.

1. 상기의 구성비율로 Alcohol 첨가제를 구성하면 Gasoline 첨가제로 배기량이 다른 내연기관에 아무런 개조도 하지 않고 그대로 사용 할 수 있게 되었다.

2. 본 발명 원료의 구성비율대로 제조된 첨가제는 다음 실험에 제시된 과제 전부를 해결할 수 있는 방법이며 본 첨가제의 발명의 중점부분이다.

[ 실험사례 ]

1. 이 발명의 Gasoline 첨가제에 대해서 기존 Gasoline과 비교 검사를 위하여 국립환경연구원에 검사 의뢰하여 아래와 같이 실제 운행시험을 통하여 유해물질에 대한 검사를 실시하였다.

⊙ 첨가기준 : 첨가제 L.P-Power 400㎖/L

⊙ 시험차종 : 소나타 Ⅲ 2.0

⊙ 생산년도 : 1996년도

⊙ 시험전 누적주행거리 : 37,894km

⊙ 시험후 누적주행거리 : 38,210km

별표 1. 첨가제 유해물질 검사결과 (Gasoline과 비교)

측정물질	Pb	P	Cd	Cu	Cr	Ni	Zn	Fe	Mn	Al
Gasoline 측정치(mg/L)	6.2	0.1	0.0	0.9	0.1	0.5	4.3	9.0	0.0	13.1
첨가제 혼합시환산농도(mg/L)	0.06	0.04	0.00	0.00	0.00	0.00	0.04	0.09	0.00	0.13

※ 적합 판정 (2000. 3. 24 국립환경연구원)

별표 2. 첨가제의 검사성적서

시 료 명	시 험 항 목	기 준	시 험 결 과
L.P-Power	방향족화합물함량	35(부피%)이하	30
	벤젠함량	4(부피%)이하	2
	산소함량	1.3~2.3이하(무게%)	1.3
	올레핀함량	23(부피%)이하	12
	황함량	200ppm이하	46
	증기압	82(kpa, 37.8℃)	68
	90%유출온도	175(℃)이하	166

※ 적합판정 (2000. 3. 24 국립환경연구원)

별표 3. 첨가제의 배출가스 검사성적서

※ 시험방법 : CVS-75모드 및 운행차 매연측정방법

시험항목	배 출 가 스 농 도	매 연
	주 행 시 험 시 (CVS-75)	매 연
	CO(g/km)	HC+NOx(g/km)	PM(g/km)	(%)
첨가전	1.11	0.45	-	-
첨가후	0.96	0.38	-	-
증·감 %	↓13.5	↓15.6	-	-

※적합판정 (2000. 3. 24 국립환경연구원)

2. 이 실험 결과에 의해, 본 발명품은 Gasoline과 비교해서 공해가 현저히 감소되었음을 확인할 수 있다.

1. 본 발명에 의하면 일반적인 Gasoline용 내연기관 Motors에 아무런 개조를 하지 않고 Gasoline에 본 발명의 첨가제를 혼합하여 사용할 수 있으며, 이 경우 배기가스 중에 공해 요인이 되는 Co, So₂, Hc, Nox 등의 배기 가스의 발생량은 주행시 Gasoline 보다 매우 적으며(국립환경연구원 배출가스 검사성적서 참조), Engine회전수, 주행거리 등을 Gasoline과 비교하여도 모든 항목에 대하여 손색이 없으며, 주행거리는 1ℓ당 주행거리(주행속도 80km/h)와 비교할 때 공히 12km이다.

2. 본 첨가제의 특징은 시험사례 별표1.에서 보는 바와 같이 Gasoline에서 측정된 9가지 유해가스량이 첨가제를 Gasoline 60%: 첨가제 40% 비율로 첨가시 전부 "0"이하로 현저히 감소되어 전 세계적 문제인 자동차공해문제 해결을 위한 획기적 발명의 진일보가 될 것이다.(저공해 첨가제 Low Pollution Power임.)

3. 본 첨가제는 인체에 가장 유해하다는 ① 벤젠함량(암을 유발한다는 독성물질)이 휘발유의 정부기준이 4%이하에 비하여 본 개발품 첨가제를 첨가하여 시험 한 결과 2%로 감소되었으며, 본 제품을 휘발유에 첨가하지 않고 첨가제 단독으로 시험한 결과 "0%"임이 확인되었으며, ② 알콜연료의 단점인 산소함량은 기준의 1/2 감소,올레핀 함량기준의 1/2 감소, 황함량은 기준 200ppm이하에 비해 46ppm을 나타내는 등 본 발명품을 휘발유에 첨가하면 자동차 공해가 현저히 감소되어 저공해 휘발유로 청정되었음이 국가기관의 공해검사에서 입증되었음.

(국립환경연구원 검사성적서 참조)

4. 본 첨가제를 Gasoline에 첨가할 시 한국석유품질검사소와 KIMSCO의 시험 결과에 의하면 석유의 KS 규격에 비하여 모든 항목에서 성능이 우수하며 특히 "옥탄가" 가 Gasoline보다 성능이 우수함이 입증되었다.

(한국석유품질검사소 검사표 참조)

5. 본 발명품은 휘발유 청정용 첨가제 (L.P-Power)라는 상품명으로 환경부의 제조, 판매허가를 얻어 실용화 되었고 이에 대한 기술 특허를 신청하는 것임.

Claims

Methanol (또는 Ethanol) CH3OH 3±2wt%, IsoProply Alcohol [(CH3)2CHOH)] 2±2wt%, IsoButyl Alcohol [(CH3)2CHCH2OH] 1.47±2wt%, Xylene [C6H4(CH3)2)] 14.37±2wt%, Toluene [C6H5CH3] 12±2wt%, C9(n-nonane) 12±2wt%, Reformate Naphtha 40.16±2wt%, IsoPentan [(CH3)2CHCH2CH3] 15±2wt%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 휘발유 유해가스 청정용 첨가제.
Ethanol 36±2wt%, IsoProply Alcohol 5%, IsoButyl Alcohol 7%, Toluene 10±2wt%, Reformate Naphtha 36±2wt%, M.T.B.E. 6±2wt%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 휘발유 유해가스 청정용 첨가제.
Ethanol 38±2wt%, IsoProply Alcohol 4±2wt%, IsoButyl Alcohol 8±2wt%, Reformate Naphtha 38±2wt%, Toluene 12±2wt%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 휘발유 유해가스 청정용 첨가제.