KR100690553B1 - 연소촉진 및 매연저감 조성물 - Google Patents

연소촉진 및 매연저감 조성물 Download PDF

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Abstract

본원발명은 이산화규소(SiO2)68.9중량%, 산화알루미나(Al2O3)17.6중량%, 산화철(Fe2O3)5.74중량%, 산화마그네슘(MgO)1.54중량%, 산화칼륨(K2O)3.55중량%, 산화나트륨(Na2O)1.66중량%, 산화칼슘(CaO)0.36중량%, 산화티탄(TiO2)0.62중량%, 산화망간(MnO)0.03중량%로 조성된 포졸라나 60 ~ 90중량%, 나트륨(Na)2.53중량%, 리튬(Li)2.30중량%, 철(Fe)21.58중량%, 마그네슘(Mg)11.43중량%, 알루미늄(Al)17.86중량%, 붕소(B)3.51중량%, 규소(Si)17.69중량%, 산소(O)22.70중량%, 수소(H)0.40중량%로 조성된 토르마린 2 ~ 12중량%, 칼슘(Ca)40.7중량%, 망간(Mn)0.4중량%, 마그네슘(Mg)8.7중량%, 철(Fe)0.8중량%, 알루미늄(Al)14.63중량%, 규소(Si)33.4중량%, 황(S)1.37중량%로 조성된 음이온복합광물 8 ~ 28중량%을 물로 배합하여 수분이 완전히 제거될 때까지 건조시킨 후, 1000 ~ 1300℃의 가마에서 30분 ~ 2시간 구워서 이루어진 것에 특징이 있는 연소촉진 및 매연저감 조성물에 관한 것이다.
본원발명에 의하면 포졸라나(pozzolana)와 토르마린(tourmaline)과 시토류복합광물이 일정비율로 혼합되어 공기 중 오존(O3)과 원적외선의 발생량을 증가시켜 내연기관의 연소효율을 높이고, 그에 따른 매연을 감소시키며 내연기관의 실린더와 실린더벽 사이에 산화막으로 코팅이 되어져 유격을 최소화함으로 손실되는 에너지를 최소화하게 하는 장점이 있다.
포졸라나, 토르마린, 음이온복합광물, 내연기관

Description

연소촉진 및 매연저감 조성물{A material drop of exhaust gas and promotion of combustion}
본 발명은 내연기관의 연소효율을 높여 출력을 향상시키고 배출가스 내에 함유된 유해가스를 감소시키는 연소촉진 및 매연저감 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 공기 중에는 부피의 비율로 볼 때 질소(N2)78% 산소(O2)21% 기타1%의 비중으로 존재하며, 내연기관 속에서 연료가 분사되고 점화되어 폭발하는 에너지를 얻기 위해서는 산소의 비중이 중요한 역할을 하게 되는데, 일찍부터 이에 대한 연구 결과로서 공기 강제 흡입 방식인 터보(Turbo) 방식과 공기의 주입 속도를 높이는 16밸브방식(DOHC), 공기를 냉각시켜 산소량을 높이는 인터쿨러(Inter-cooler) 방식이 연구되어 현재까지 많은 차량에서 실제로 사용되고 있다.
그러나 현재의 내연기관 연소 방법으로는 엔진 실린더 속의 산소는 약 70% 정도만 연소가 되고 나머지 약 30%는 불연소 가스들과 결합하여 대기 중에 배출되어 이동 수단으로서는 최상의 편리함을 주는 자동차가 오히려 심각한 대기오염을 유발시키고 있다.
상기의 경우 흡기관을 통해 연소실 내로 공급된 공기는 전하 또는 음전하로 하전된 질소 및 산소의 원자 또는 분자 응집체인 이온화 클러스터 내를 연속적으로 흐른다.
이렇게 연소실 내로 도입된 공기는 다수의 연속적인 이온화 클러스터에 의하여 형성된 응집상이기 때문에 연료와 공기 중 21%를 차지하는 산소가 연소실 내에서 폭발반응을 한다고 해도 연료 연소효율은 크게 증가될 수 없다.
이러한 산소 응집체들이 이온결합을 통하여 결합하기 때문에 불완전연소가 발생하고 대기오염 원인 중 하나인 검은 매연이 비교적 많이 발생되는 문제점이 있었다.
본원 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 내연기관의 연소효율을 높여 출력을 향상시키고 배출가스 내에 함유된 유해가스를 감소시키는 연소촉진 및 매연저감 조성물을 제공한다.
본원 발명은 포졸라나(pozzolana, 또는 포졸란:pozzolan)와 토르마린(tourmaline)과 음이온복합광물이 일정비율로 혼합되어 공기 중 오존(O3)과 원적외선의 발생량을 증가시켜 내연기관의 연소효율을 높이고 그에 따른 매연을 감소시키며 내연기관의 실린더와 실린더벽 사이에 산화막으로 코팅이 되어져 유격을 최소화함으로 손실되는 에너지를 최소화하게 하는 연소촉진 및 매연저감 조성물이다.
상기 포졸라나는 이산화규소(SiO2)68.9중량%, 산화알루미나(Al2O3)17.6중량 %, 산화철(Fe2O3)5.74중량%, 산화마그네슘(MgO)1.54중량%, 산화칼륨(K2O)3.55중량%, 산화나트륨(Na2O)1.66중량%, 산화칼슘(CaO)0.36중량%, 산화티탄(TiO2)0.62중량%, 산화망간(MnO)0.03중량%로 조성한다.
상기 토르마린은 나트륨(Na)2.53중량%, 리튬(Li)2.30중량%, 철(Fe)21.58중량%, 마그네슘(Mg)11.43중량%, 알루미늄(Al)17.86중량%, 붕소(B)3.51중량%, 규소(Si)17.69중량%, 산소(O)22.70중량%, 수소(H)0.40중량%로 이루어져 있다.
상기 음이온복합광물은 칼슘(Ca)40.7중량%, 망간(Mn)0.4중량%, 마그네슘(Mg)8.7중량%, 철(Fe)0.8중량%, 알루미늄(Al)14.63중량%, 규소(Si)33.4중량%, 황(S)1.37중량%로 이루어져 있다.
본원 발명에 따른 연소촉진 및 매연저감 조성물의 제조시에는 상기 포졸라나 60 ~ 90중량%, 토르마린 2 ~ 12중량%, 음이온복합광물 8 ~ 28중량%을 물로 배합하여 수분이 완전히 제거될 때까지 건조시킨 후, 1000 ~ 1300℃의 가마에서 30분 ~ 2시간 구워내면 완전히 결합하여 연소촉진 및 매연저감 조성물을 완성하게 된다.
아울러, 상기 조성물은 내연기관의 공기청정기내에 부착하기가 용이하게 원형팩 형태로 이루어진 것이 바람직하다.
상기와 같이 조성된 조성물 중에서 먼저 토르마린성분은 내연기관에서 열을 받은만큼 전기를 발생시키고, 또한 공기의 마찰이 많아지면 많아질수록 많은 전기에너지를 발생하는데, 이와 같이 생성된 전기에너지를 받아서 포졸라나는 원적외선과 음이온을 방출하게 된다.
이 때, 음이온이 발생됨과 동시에 산소의 결합이 깨어지는 산소가 발생하고, O2인 산소가 O1와 O1으로 분리되면 가까운 곳에 있는 다른 산소(O2)와 결합을 하게 되는데 그 결과로 오존(O3)이 생성된다.
상기 포졸라나에서 발생되는 음이온으로는 오존(O3)의 생성이 원하는 만큼 발생되지 않기 때문에 음이온복합광물을 통하여 음이온의 방사를 더한층 높일 수 있다.
상기와 같이 발생된 오존(O3)은 일반 산소보다 엔진의 연소를 촉진시켜 매연을 저감시키는 작용을 하며, 아울러 계속 사용하였을 시 실린더와 실린더벽 사이에 강력한 산화막으로 코팅하여 간격(유격)을 최소화함으로써, 내연기관 내의 연료가 연소되는 과정에서 손실되는 양을 최소화한다.
아울러, 포졸라나에서 발생되는 원적외선 방사에너지가 직접적이고 순간적인 열전달을 빠르게 하여, 산소가 연료와의 친화력을 친화력을 높일 수가 있으며, 열전달 부분에서는 오존(O3)과 동일한 작용을 하기 때문에 내연기관의 연소촉진을 유발한다.
본원 발명에 따른 구체적인 실시예는 다음과 같다.
<실시예 1>
상기 구성에 따라 이산화규소(SiO2) 68.9중량%, 산화알루미나(Al2O3) 17.6중량%, 산화철(Fe2O3) 5.74중량%, 산화마그네슘(MgO) 1.54중량%, 산화칼륨(K2O) 3.55 중량%, 산화나트륨(Na2O) 1.66중량%, 산화칼슘(CaO) 0.36중량%, 산화티탄(TiO2) 0.62중량%, 산화망간(MnO) 0.03중량%로 조성된 포졸라나 70중량%와, 나트륨(Na) 2.53중량%, 리튬(Li) 2.30중량%, 철(Fe) 21.58중량%, 마그네슘(Mg) 11.43중량%, 알루미늄(Al) 17.86중량%, 붕소(B) 3.51중량%, 규소(Si) 17.69중량%, 산소(O) 22.70중량%, 수소(H) 0.40중량%로 조성된 토르마린 10중량%와, 칼슘(Ca) 40.7중량%, 망간(Mn) 0.4중량%, 마그네슘(Mg) 8.7중량%, 철(Fe) 0.8중량%, 알루미늄(Al) 14.63중량%, 규소(Si) 33.4중량%, 황(S) 1.37중량%로 조성된 음이온복합광물 20중량%을 물로 배합하여 수분이 완전히 제거될 때까지 건조시킨 후, 1200℃의 가마에서 1시간동안 구워 연소촉진 및 매연저감 조성물을 제조하였다.
<비교예 1>
현재 시판되고 있는 화산회, 대리석, 석회석, 안산암, 화강암, 내화점토, 활석, 금강석, 운모, 맥반석 등에서 추출된 포졸라나 100중량%를 물로 배합하여 수분이 완전히 제거될 때까지 건조시킨 후, 1200℃의 가마에서 1시간동안 구워 연소촉진 및 매연저감 조성물을 제조하였다.
<비교예 2>
현재 시판되고 있는 석영, 백운모, 장석 등과 함께 화강암질 페그마타이트 속에서 추출한 토르마린 100중량%를 물로 배합하여 수분이 완전히 제거될 때까지 건조시킨 후, 1200℃의 가마에서 1시간동안 구워 연소촉진 및 매연저감 조성물을 제조하였다.
<비교예 3>
현재 시판되고 있는 감람석, 석류석, 휘석, 각섬석, 점토, 녹니석, 사문석, 석영, 장석 속에서 추출한 음이온복합광물 100중량%를 물로 배합하여 수분이 완전히 제거될 때까지 건조시킨 후, 1200℃의 가마에서 1시간동안 구워 연소촉진 및 매연저감 조성물을 제조하였다.
<실험예>
상기와 같이 제조된 실시예 1의 연소촉진 및 매연저감 조성물과 비교예 1 내지 3의 조성물을 각각 원형팩(직경 6cm, 높이 1cm)의 형태로 제조하고 차량의 연비증가와 배출가스를 각각 측정하였다.
(1) 연비측정
먼저, 내연기관의 공기청정기(Air cleaner)에 원형팩 형태로 제조된 조성물을 부착하여 주행상태에서 연비를 측정한 결과 <표 1>과 같이 나타내었다.
대상차량은 2000년 5월식, 배기량이 2500 cc이며, 미션형식은 A/T, 현 주행거리가 101,905㎞, 평균연비가 7㎞/ℓ, 경유차량인 현대갤로퍼 Ⅱ로서, 차대번호는 KMHNN81WP2U037469 이고, 일반적인 도로주행을 하면서 주유량과 그에 따른 주행거리 및 연비를 10회 측정하였다.
<표 1>
회 수 주유량 (ℓ) 주행거리(㎞) 연비(㎞/ℓ) 비 고
1 35 328 9.37 고속/시내/지체
2 95 828 8.71
3 83 771 9.29
4 41 382 9.32
5 54 532 9.85
6 191 1749 9.16
7 34 297 8.74
8 80 1097 13.71
9 40 329 8.23
10 60 551 9.18
계 713 6864 9.63
<표 1-1>
구 분 주유량 (ℓ) 주행거리(㎞) 연비(㎞/ℓ) 비 고
실시예 1 713 6864 9.63 고속/시내/지체
비교예 1 713 6674 9.36
비교예 2 713 6702 9.40
비교예 3 713 6654 9.33
상기와 같은 측정한 결과 종전 평균연비가 7㎞/ℓ이였던 것이 9.63㎞/ℓ로 연비가 37.5% 상승된 효과가 있는 것을 알 수 있다.
(2)배출가스 측정
상기와 같은 동일 조건인 내연기관의 공기청정기(Air cleaner)에 실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 원형팩(직경 6cm, 높이 1cm)형태로 제조된 조성물을 각각 부착하여 배출가스기준에 적합한 장비인 차대동력계와 매연테스터기를 통하여 배출가스를 측정한 결과 <표 2>과 같이 나타내었다.
<표 2>
부 하 검 사 검사항목 허용기준 1 회 측정 2 회 측정 3 회 측정 4 회 측정 5 회 측정 6 회 측정 7 회 측정 평균치
1모드 60% 40 41 40 40 39 42 41 40.4
2모드 60% 39 40 38 39 41 43 40 40
3모드 60% 43 42 41 43 42 45 42 42.6
최대출력 51ps 67 66 67 68 66 68 67 67
엔진회전수 3800±5% 3800 3800 3800 3800 3800 3800 3800 3800
<표 2-1>
부 하 검 사 검사항목 허용기준 실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3
1 모드 60% 40.4 45.2 46.1 47.2
2 모드 60% 40 44.8 47.2 47.9
3 모드 60% 42.6 46.4 47.1 47.8
최대출력 51ps 67 62 61 62
엔진 회전수 3800±5% 3800 3800 3800 3800
상기와 같이 경유차량의 경우 정밀검사에서 시행중인 Lug-Down3모드(부하검사방법:차대동력계상에서 차동차의 가속페달을 최대로 밟은 상태에서 최대출력의 정격회전수에서 1모드, 엔진정격회전수의 90%에서 2모드, 엔진정격회전수의 80%에서 3모드로 주행하면서 매연농도, 엔진회전수, 엔진최대출력을 측정하는 방법)로 매연검사를 하였으며, 매연검사 결과로는 7회 측정 시 본원발명의 조성물을 부착하기 전보다 1모드 부착 전에 비해 43%, 2모드 부착 전에 비해 62%, 3모드 부착 전에 비해 63% 정도가 저감되고, 시간이 흐를수록 계속적인 매연 저감효과가 나타났다.
또한, 가솔린을 연료로 사용하는 자동차의 경우, 경유를 사용하는 자동차와 마찬가지로 내연기관의 공기청정기(Air cleaner)에 원형형태로 제조된 조성물을 부착하여 배출가스기준에 적합한 장비인 배출가스농도측정장비를 통하여 배출가스를 측정한 결과 <표 3>과 같이 나타내었다.
대상차량은 1990년 12월식, 배기량이 1500 cc이며, 측정당시 주행거리가 264,900㎞, 정격출력/회전수가 90/5500인 엑셀승용차로서, 차대번호는 KMHVF31JPLU349627 이다.
<표 3>
검사항목 허용기준 1 회 측정 2 회 측정 3 회 측정 4 회 측정 5 회 측정 평균치
일산화탄소 ( CO ) 1.7% 0.0 0.2 0.1 0.2 0.1 0.12
탄화수소 ( HC ) 260.0ppm 37.0 38.0 38.0 39.0 37.5 37.9
질소산화물 ( NOX ) 1990.0ppm 1018.0 1035.0 1022.0 1026.0 1019.2 1024.0
<표 3-1>
검사항목 허용기준 실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3
일산화탄소 ( CO ) 1.7% 0.12 0.24 0.26 0.31
탄화수소 ( HC ) 260.0ppm 37.9 48.1 51.7 52.9
질소산화물 ( NOX ) 1990.0ppm 1024.0 1078.1 1097.3 1096.4
상기와 같이 가솔린 차량의 경우에도 5회 측정 시 부착 전보다 내연기관에서 배출되는 가스의 농도 중 일산화탄소는 부착전에 비해 75%, 탄화수소는 부착 전에 비해 69%, 질소산화물은 부착 전에 비해 67%정도가 저감되고, 시간이 흐를 수록 계속 감소되는 것을 알 수 있다.
상기에서 살펴본 바와 같이 본원발명의 연소촉진 및 매연저감 조성물을 자동차의 공기청정기에 부착하였을 경우, 내연기관의 연소효율을 높여 출력을 향상시키 고 배출가스 내에 함유된 유해가스를 감소시키는 효과가 나타나는 유용한 발명이다.

Claims (2)

  1. 이산화규소(SiO2)68.9중량%, 산화알루미나(Al2O3)17.6중량%, 산화철(Fe2O3)5.74중량%, 산화마그네슘(MgO)1.54중량%, 산화칼륨(K2O)3.55중량%, 산화나트륨(Na2O)1.66중량%, 산화칼슘(CaO)0.36중량%, 산화티탄(TiO2)0.62중량%, 산화망간(MnO)0.03중량%로 조성된 포졸라나 60 ~ 90중량%와,
    나트륨(Na)2.53중량%, 리튬(Li)2.30중량%, 철(Fe)21.58중량%, 마그네슘(Mg)11.43중량%, 알루미늄(Al)17.86중량%, 붕소(B)3.51중량%, 규소(Si)17.69중량%, 산소(O)22.70중량%, 수소(H)0.40중량%로 조성된 토르마린 2 ~ 12중량%와,
    칼슘(Ca)40.7중량%, 망간(Mn)0.4중량%, 마그네슘(Mg)8.7중량%, 철(Fe)0.8중량%, 알루미늄(Al)14.63중량%, 규소(Si)33.4중량%, 황(S)1.37중량%로 조성된 음이온복합광물 8 ~ 28중량%을 물로 배합하여 수분이 완전히 제거될 때까지 건조시킨 후, 1000 ~ 1300℃의 가마에서 30분 ~ 2시간 구워서 이루어진 것에 특징이 있는 연소촉진 및 매연저감 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조성물은 원형팩 형태로 이루어진 것에 특징이 있는 연소촉진 및 매연저감 조성물.
KR1020060111325A 2006-03-20 2006-11-11 연소촉진 및 매연저감 조성물 KR100690553B1 (ko)

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