KR101047886B1 - 내연기관용 기능성 부동액 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연기관용 기능성 부동액에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉각수의 결빙을 방지함은 물론 연료를 절감할 수 있고, 배기가스 배출량도 현저히 감소시킬 수 있는 내연기관용 기능성 부동액에 관한 것이다.
본 발명에 따른 내연기관용 기능성 부동액는 에틸렌글리콜 50~80중량부, 맥반석 10~30중량부, 진주 0.1~5중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

내연기관용 기능성 부동액{FUNCTIONAL ANTIFREEZING LIQUID FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 내연기관용 기능성 부동액에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉각수의 결빙을 방지함은 물론 연료를 절감할 수 있고, 배기가스 배출량도 현저히 감소시킬 수 있는 내연기관용 기능성 부동액에 관한 것이다.

내연기관은 연료인 가솔린, 경유, LPG 등이 사용되고 있고, 내연기관에서 일정한 사이클을 통해 연료를 연소시켜 출력을 얻는 장치로서, 내연기관의 성능을 향상시키기 위해 연료 첨가제를 연료에 혼합, 첨가하였다.

이러한 연료 첨가제를 주기적으로 연료에 첨가하지 않는 경우에는 별다른 효과를 발휘하지 못하는 소모품 역할만을 수행하였고, 연료에 직접 첨가되기 때문에 인젝터의 분사 구멍을 크게 하거나 기름이 새는 현상이 발생하여 오히려 연비를 감소시킨다는 문제가 있었다.

종래의 부동액 첨가제는 엔진 냉각을 위한 열교환 매체로 사용되는 냉각수 또는 부동액의 성능을 향상시켜 부동액의 사용수명의 연장, 라지에이터의 부식 방지 및 부동액에 포함되는 유해물질을 분해하는 역할을 할 뿐 엔진 성능을 향상시키지 못한다는 문제가 있었다.

이러한 엔진 성능의 향상을 위해 [대한민국 등록특허 제10-08889941호]에 의하면 부동액 첨가제를 냉각장치에 주입함으로써 연료나 엔진 오일에 직접 혼합되지 않도록 해주고, 원적외선을 방출하고 음이온을 발생시키는 조성물을 실린더 블록의 내벽에 코팅함으로써 엔진 성능을 크게 향상시킬 수 있도록 해주는 부동액 첨가제를 제안하였으나, [대한민국 공개특허 제 10-2010-0112729]에는 알칼리이온활성수를 만들고, 천연 광물질을 사용하여 냉각수의 유해물질을 제거함과 동시에 냉각수의 반응을 좋게 하고 활성화시키기 위하여 세라믹의 원적외선을 활용하여 효과를 한층 더 증가시키는 것에 대한 조성물이 제안되었다.

그러나, 부동액과의 혼합비율 및 원적외선의 방사율을 최대로 방사할 수 있는 구성비율을 제시하지 못하였고, 그에 따라 연료 절감효과와 배기가스 배출에 있어서 충분한 효과를 얻을 수 없으며, 부동액 첨가제의 장기적인 사용으로 인해 내벽에 침착되는 물질이 쌓여 결국에는 냉각 순환 회로의 기능을 저하시키게 된다는 문제가 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 연료와 직접 혼합하지 않고 장기적으로 엔진의 성능을 향상시킬 수 있는 내연기관용 기능성 부동액을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 부동액의 본래 기능인 냉각수의 결빙 방지 기능 외에 엔진의 출력을 증대시키고, 배기가스를 현저히 줄일 수 있는 내연기관용 기능성 부동액을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 연료절감, 배기가스 감소 효과를 극대화할 수 있으며, 장기적인 사용에도 견딜 수 있는 내연기관용 기능성 부동액을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 내연기관용 기능성 부동액은 에틸렌글리콜 50~80중량부, 맥반석 10~30중량부, 진주 0.1~5중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

또한, 본 발명에 따른 내연기관용 기능성 부동액은 원적외선 방사물질 10~20중량부를 더욱 포함하는 것이고, 상기 원적외선 방사물질은 게르마늄, 황토, 백토, 티타늄, 히게리온, 귀양석, 모나자이트 중에서 어느 하나 이상이 선택되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 내연기관용 기능성 부동액에 있어서 상기 맥반석, 상기 진주 및 상기 원적외선 방사물질은 나노 입자로서, 평균 입자 크기가 1~100nm인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 내연기관용 기능성 부동액은 분산제 5~15중량부, 부식방지제 0.5~5중량부, 소포제 0.1~1중량부를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 내연기관용 기능성 부동액에 의하면 엔진에 직접적인 손상을 방지하고, 엔진의 출력을 증대시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 내연기관용 기능성 부동액에 의하면 연료를 절감할 수 있고, 배기가스 배출량도 현저히 감소시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 내연기관용 기능성 부동액에 의하면 부동액을 장기간 사용하더라도 쉽게 변질이 되지 않는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 내연기관용 기능성 부동액의 성능시험을 실시한 삼육대학교에서 발행한 제품추천서이다.
도 2는 도 1의 성능시험 결과를 나타내는 시험성적서이다.
도 3은 본 발명의 내연기관용 기능성 부동액이 배기가스 배출량에 미치는 영향을 검사한 검사결과표이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다.

본 발명의 내연기관용 기능성 부동액은 에틸렌글리콜 50~80 중량부, 맥반석 10~30 중량부, 진주 0.1~5 중량부를 포함하는 것이다.

에틸렌글리콜(ethylene glycol)은 화학식 HO(CH₂)₂OH, 분자량 62.07, 녹는점 －12.6 ℃, 끓는점 197.7 ℃, 비중 1.11로서, 내연기관의 부동액으로 사용되는 화합물로서 2가 알코올이다.

에틸렌글리콜은 50~80중량부가 바람직하고, 60~65중량부가 더욱 바람직하며, 50중량부 미만이면 부동액의 동결방지기능이 저하되고, 80중량부를 초과하면 다른 성분들의 첨가비율이 작아져 발생하는 원적외선의 양이 적어진다.

맥반석은 회백색을 띈 안산반암으로서, 성분은 Ge, SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO 등으로 구성되어 있으며, 냉각수 내지는 부동액에 포함된 불순물의 분해내지는 흡착하고, 다량의 원적외선을 발생시킨다.

또한, 자동차 냉각수가 장기간 열과 접촉하게 되면 냉각수가 산성화되어 냉각라인의 기능이 떨어지는 현상이 생기는데, 맥반석은 냉각수를 약 알칼리화하여 산성화를 방지하는 기능을 한다.

맥반석은 10~30중량부가 바람직하고, 15~20중량부가 더욱 바람직하며, 10중량부 미만이면 원적외선 발생 및 산성화를 방지하는 기능을 수행하기 어려우며, 30중량부를 초과하면 냉각수 순환이 원활하지 못할 우려가 있다.

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

진주(pearl)는 연체동물 부족류 조개의 체내에 생긴 탄산칼슘을 주성분으로 하는 구슬 모양의 이상분비물을 말한다.

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

상기 진주는 0.1~5중량부를 포함하는 것이 바람직하고, 0.5~1중량부를 포함하는 것이 더욱 바람직하며, 0.1중량부 미만이면 원적외선 방사를 돕는 역할을 충분히 수행할 수 없고, 5중량부 초과하면 제조단가가 너무 올라가게 된다.

삭제

원적외선 방사물질 10~20중량부를 더욱 포함하는 것이고, 상기 원적외선 방사물질은 게르마늄, 황토, 백토, 티타늄, 히게리온, 귀양석, 모나자이트 중에서 어느 하나 또는 둘 이상이 선택되는 것이다.

게르마늄은 금속이 아닌 아금속으로 흙 속이나 식물에도 함유되어 있으며, 전형적인 반도체로서 진성반도체라 할 수 있고 3가 또는 5가의 불순물 원자를 미량 함유할 때는 각각 p형 및 n형 반도체가 된다. 게르마늄은 다량의 원적외선을 방사하는 성질이 있고, 원적외선의 파동 에너지를 길게 만들고 자동차 연료의 효율적인 연소에 영향을 주게 된다.

황토는 주로 실트 크기의 지름 0.002~0.005mm인 입자로 이루어진 퇴적물을 말하며 뢰스라고도 하고, 실리카, 알루미나, 철분, 마그네슘, 나트륨, 칼리 등으로 구성된다. 황토는 섭씨 60도 이상으로 가열을 하면 5~15㎛대 파장의 원적외선 방사율이 90%이상으로 월등하며, 음이온을 발생시키는 기능을 한다.

일라이트(illite)는 백선토, 백악이라고도 하며 백색의 점토로 도자기를 만드는데 쓰는 흙으로 주원료는 카올리나이트와 할로이사이트이다. 단사정계에 속하는 운모족 광물로서, 굳기는 1~2, 비중은 2.6~2.9, 조흔색은 백색이다. 화학성분과 결정구조로 보아 다른 성분을 포함하고 있는 혼합광물에 속하며, 화학조성은 (K,H₃O)Al₂(Si,Al)4O₁₀(H₂O,OH)₂이다.

티타늄은 은백색의 굳은 금속 원소로 거의 모든 암석과 흙 속에 들어 있으며, 내식성이 크고, 부동액 내의 전기를 조화롭게 정리해 주는 기능을 한다.

히게이온은 음이온 방출 및 원적외선 방사소재로서 열에너지를 흡수하여 음이온과 원적외선으로 변환하여 방출하는 기능을 한다.

귀양석은 고온열수작용에 의하여 형성된 광산에 존재하는 것으로, 현존하는 천연 광물 중에서는 원적외선 발생량과 음이온 발생량이 제일 높은 것이 특징이다.

모나자이트는 희토류 원소의 인산염 광물로 염산에도 녹지 않는 것이 특징이다.

상기 맥반석, 상기 진주 및 상기 원적외선 방사물질은 0.1~10㎛의 분말 입자를 사용할 수 있으며, 입자의 크기가 나노 입자로서, 평균 입자 크기가 1~100nm인 것이 더욱 바람직하다. 입자 크기가 미세해 질수록 원적외선의 방사율과 방사에너지가 커지게 되며, 방출되는 음이온의 단위체적당 이온수도 증가하게 된다.

맥반석, 진주 및 원적외선 방사물질의 제조방법에는 특별히 한정할 이유는 없으며, 종래의 나노기술을 이용하여 분쇄 또는 제조할 수 있다.

분산제 5~15중량부, 부식방지제 0.5~5중량부, 소포제 0.1~1중량부를 더욱 포함하는 것이다.

분산제는 맥반석, 진주 및 원적외선 방사물질의 입자들 간에 흡착하거나 뭉치는 것을 방지하여 자동차의 냉각수 순환을 원활히 하도록 한다.

분산제가 5~15중량부인 것이 바람직하고, 열안정성이 높고 미세입자를 효율적으로 분산시키는 것이라면 구성성분을 제한할 필요는 없다.

부식방지제는 인산염계 화합물, 규산염계 화합물, 아스코르빈산, 말레인산, 말론산, 에틸렌디아민테트라아세트산, 케파닌, 헥사메타포스페이트 등을 적절히 선택하여 사용할 수 있으며, 0.5~5중량부 범위에서 사용하는 것이 바람직하다.

소포제는 부동액에 거품이 생기는 것을 방지하기 위해 0.1~1중량부 첨가하는 것이 바람직하다.

본 발명의 내연기관용 기능성 부동액을 라지에이터에 주입 후 65℃ 이상의 열이 가해지면 다량의 원적외선이 방사되고 원적외선의 파동에너지와 공명흡수현상에 의해 연료에 활성이 생기게 된다. 즉 원적외선의 진동과 회전 운동에 의한 쌍극자 모멘트의 변화로 생성되는 에너지에 의해 탄화수소 연료 전자의 스핀 운동이 원적외선의 파동에너지와 반대 방향으로 활동하여 분자 상호 간의 연결이 끊어져 나노화(미립화) 활성이 된다.

나노화 된 연료 분자에 원적외선의 전기적 파동에 의해 발생된 고주파가 방사되면 연료 분자의 핵 주위를 돌고 있는 전자의 움직임이 빨라져 연료가 최상의 활성을 가지게 되어, 차량의 파워 증가, 연료절감 및 매연감소의 효과를 얻을 수 있게 된다.

본 발명의 내연기관용 기능성 부동액은 일반적으로 사용되는 비율로 냉각수에 첨가할 수 있으며, 외부온도, 연료 및 차량의 상태 등을 고려하여 가감할 수 있다.

내연기관에는 가스터빈, 가솔린 기관, 석유 기관 및 디젤 기관 등이 있으며, 주로 자동차 엔진용 내연기관을 적용되는 것이나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

이하, 본 발명에 따른 내연기관용 기능성 부동액의 일실시예 및 시험예를 통하여 보다 상세하게 설명한다.

실시예

액상의 에틸렌글리콜 600g에 맥반석 분말 200g, 진주 분말 30g, 강원도 양구에서 채취한 백토 분말 150g, 분산제(동은 화학 제품, DF - 909F)100g, 부식방지제 10g 및 규산염계 소포제 5g의 조성을 가지는 부동액을 제조하였다.

시험예 1~9

본 발명에 따른 내연기관용 기능성 부동액이 자동차의 성능향상에 미치는 효과를 알아보기 위해 삼육대학교 과학기술대학 카메카트로닉스학과에 성능시험을 의뢰하여 실시예에서 제조한 부동액이 연료 효율에 미치는 영향을 시험하였고, 그 결과는 아래 표 1과 같다.

구분	차량연식	연료종류	테스트 주행거리(km)	주입 전 (km/l)	주입 전 (km/l)	절감율(%)
시험예1	1994	휘발유	8,196	9.2	11.6	26.08
시험예2	1996	휘발유	4,456	7.4	9.2	24.32
시험예3	2004	휘발유	2,154	11.3	14.04	24.24
시험예4	1998	LPG	10,250	6.42	7.91	23.2
시험예5	1999	LPG	5,045	14.45	18.14	25.54
시험예6	2002	LPG	3,585	7.25	8.64	19.1
시험예7	1997	경유	9,530	7	8.6	22.08
시험예8	1999	경유	5,525	10	12.6	26
시험예9	2003	경유	2,753	5.8	6.8	17.2

상기 표 1에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 내연기관용 기능성 부동액을 주입한 것이 첨가하지 않은 경우에 비하여 약 23%의 자동차의 연비가 향상되었음을 확인할 수 있다.

시험예 10~12

본 발명에 따른 내연기관용 기능성 부동액이 배기가스의 감소에 미치는 영향을 알아보기 위하여 삼육대학교 과학기술대학 카메카트로닉스학과에 성능시험을 의뢰하여 실시예에서 제조한 부동액을 이용하여 일산화탄소, 탄화수소 및 질소산화물의 배출량을 측정하는 시험을 하였고, 그 결과는 아래 표 2와 같다.

구분	차량연식	연료종류	구분	주입 전	주입 후	감소량
시험예10	1994	휘발유	일산화탄소(%)	0.62	0.24	0.38
			탄화수소(ppm)	110	40	70
			질소산화물(ppm)	1100	100	1000
시험예11	1995	LPG	일산화탄소(%)	0.22	0.12	0.1
			탄화수소(ppm)	55	25	30
			질소산화물(ppm)	950	50	900
시험예12	2004	경유	일산화탄소(%)	0.32	0.2	0.12
			탄화수소(ppm)	120	5	115
			질소산화물(ppm)	700	50	650

상기 표 1에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 내연기관용 기능성 부동액을 주입한 것이 주입하지 않은 경우에 비하여 일산화탄소, 탄화수소 및 질소산화물의 배출량이 현저하게 감소되었음을 확인할 수 있다.

한편, 도 1은 본 발명의 내연기관용 기능성 부동액의 성능시험을 실시한 삼육대학교에서 발행한 제품추천서이고, 도 2는 도 1의 성능시험 결과를 나타내는 시험성적서로서, 도시된 바와 같이 상기 시험예 1 내지 12에 의해 차량의 power 증가, 연료절감 및 매연감소 등의 효과가 있다는 것을 알 수 있다.

시험예 13~14

본 발명에 따른 내연기관용 기능성 부동액이 배기가스의 감소에 미치는 영향을 알아보기 위하여 자동차 공업사에 의뢰하여 배기가스 검사를 실시하였고, 그 결과는 표 3과 같다.

구분	허용기준(%)	주입 전 측정치(%)	주입 후 측정치(%)
시험예 13(1모드)	40	80	9
시험예 14(2모드)	40	73	5
시험예 15(3모드)	40	75	5

도 3은 본 발명의 내연기관용 기능성 부동액이 배기가스 배출량에 미치는 영향을 검사한 검사결과표로서, 본 발명에 따른 내연기관용 기능성 부동액을 주입하기 전에 측정한 부하검사에서 배출가스 허용기준을 초과하였으나, 주입 후에는 배출량이 현저히 감소함을 확인할 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (5)

1. 에틸렌글리콜 50~80 중량부, 맥반석 10~30 중량부, 진주 0.1~5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 기능성 부동액.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   원적외선 방사물질 10~20중량부를 더욱 포함하는 것이고, 상기 원적외선 방사물질은 게르마늄, 황토, 백토, 티타늄, 히게리온, 귀양석, 모나자이트 중에서 어느 하나 또는 둘 이상이 선택되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 기능성 부동액.
4. 제3항에 있어서,
   상기 맥반석, 상기 진주 및 상기 원적외선 방사물질은 나노 입자로서, 평균 입자 크기가 1~100nm인 것을 특징으로 하는 내연기관용 기능성 부동액.
5. 제1항, 제3항, 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   분산제 5~15중량부, 부식방지제 0.5~5중량부, 소포제 0.1~1중량부를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 기능성 부동액.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

Images