KR20100070209A

KR20100070209A - 개질가스를 이용한 질소산화물 저감장치 및 방법

Info

Publication number: KR20100070209A
Application number: KR1020080128832A
Authority: KR
Inventors: 박철웅; 오승묵; 최영; 이선엽; 김창기; 강건용
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2008-12-17
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2010-06-25
Also published as: KR101005742B1

Abstract

본 발명은 개질가스를 이용한 질소산화물 저감장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량에서 발생되는 배기가스를 개질장치로 유입하여 상기 개질장치내에서 배기가스를 이용하여 개질가스를 생성한 후, 배기관에 설치된 흡장형 촉매 전단 배기관측에 분사하여, 상기 흡장형 촉매가 개질가스의 수소 및 일산화탄소를 탈질공정의 환원제로 사용하여 배기가스 내 Nox를 저감시킴으로써 Nox 저감률을 상승시킴과 동시에, 상기 흡장형 촉매의 전, 후단에 제 1, 2 Nox 센서를 각각 설치하여 흡장형 촉매의 전, 후단에서의 Nox저감률을 체크할 수 있도록 한 개질가스를 이용한 질소산화물 저감장치 및 방법에 관한 것이다.

개질장치, 개질가스, 질소산화물, 흡장형 촉매, 저감장치

Description

개질가스를 이용한 질소산화물 저감장치 및 방법{Nox Purification Device And Method Using Reformed Gas}

본 발명은 개질가스 공급 및 이용 시스템을 장착한 수송기계의 엔진 및 차량에 적용하여 Nox의 저감 효율을 증대시킨 개질가스를 이용한 질소산화물 저감장치 및 방법에 관한 것이다.

가솔린 엔진은 인화성이 좋은 연료를 공기와 혼합시킨 후, 이 혼합기를 전기불꽃을 이용해 엔진 내에서 연소시키는 방식으로서 현재 자동차의 동력원으로 가장 널리 적용되고 있으며 엔진의 정숙성과 경량성 및 저공해 특성으로 가장 많은 시장수요를 차지하고 있다. 그러나 유류비용 인상 등은 새로운 대체에너지 엔진기술을 요구하고 있으며, 향후 가솔린엔진이 차지하는 비중에 많은 영향을 미칠 것으로 보여진다. 특히 낮은 CO₂ 배출과 고효율 특성을 갖추고 시장을 잠식하고 있는 디젤엔진의 압박이 커짐에 따라, 이에 대응할 수 있는 대책으로 저배기, 고연비 기술이 가장 중요하게 인식되고 있다. 이러한 요구에 대한 대응기술로는 가솔린 직접분사(Direct Injuction Spark Ignition, DISI)기술 등의 다양한 분야가 각광받고 있 으며, 각 기술을 대표하는 요소에 관한 연구가 진행 중이다.

가솔린 직접분사 기술의 경우 부하가 낮은 영역에서 5% O₂ 이상 함유하는 가스를 배출하고 공연비가 약 22 정도로 운전되는 Lean Burn 운전의 적용 가능성이 큰 것으로 보고, 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 Lean Burn 조건에서의 CO, HC의 산화는 문제가 되지 않으나 심한 산화분위기가스 조건에서 Nox의 제거는 곤란하며, 이러한 조건에서 Nox를 제거시킬 수 있는 시스템이 절실히 요구된다.

일반적인 삼원촉매에서 발생되는 Nox 환원반응에는 0₂에 기인된 Self-Poisoning에 의해 Nox분해가 어렵다. 귀금속 상에서 질소산화물의 화학흡착이 용이하게 발생되고, 촉매상에서 쉽게 N₂로 분해가 된다. 그러나 희박 연소비 조건에서 촉매상의 산소 탈착이 별도의 환원제가 없는 상태에서 어려워 계속적인 질소산화물의 정화가 되지 않는다. 따라서 표면으로부터 0₂를 제거시키기 위해서는 환원제(HC, CO, H2) 등이 필요하다.

귀금속은 사용한 자동차용 삼원촉매 사용하에서는 희박연소(Lean Burn)조건에서 촉매 표면상의 산소의 Self-Poisoning에 의하여 Nox의 제거가 거의 불가능하므로 희박연소 조건에서의 Nox의 제거는 또 다른 메커니즘(Mechanism)을 이용한 촉매개발이 절대적으로 요구되고 희박연소 조건에서 O₂ 탈착을 위해 CO를 이론공연비 수준으로 공급하는 방법이나, 요구되는 환원제를 요소(Urea)로 이용하는 방안 등이 모색되고 있다. 그 중에서도 LNT(Lean Nox Trap)의 적용성은 가장 가능성이 높으 나, 추가적인 환원제의 공급이 이루어져야 하는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 개질가스 공급 및 저장 시스템을 실제 엔진에 적용할 경우, 간단한 개질가스 공급 장치 및 시스템의 추가 및 제어 방법을 이용해 Nox의 저감이 가능하도록 한 개질가스를 이용한 질소산화물 저감장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 차량의 배기가스를 유입시켜 수증기 개질반응을 통해 생성한 개질가스를 배기관에 분사하는 개질장치부와; 상기 개질가스가 분사된 배기관에 설치되어, 배기가스 내 Nox를 흡착저장하는 흡장형 촉매와; 상기 흡장형 촉매의 전, 후단에 각각 설치되어, 배기관을 유동하는 배기가스 내 Nox 량을 각각 측정하는 제 1, 2 Nox 센서; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 개질장치부는 배기가스를 내부에 유입시켜 내장된 촉매를 이용하여 고온, 저압 상태의 개질가스를 생성하는 개질장치와; 상기 개질장치의 후단에 연결되어 유동된 개질가스를 분사가능토록 재처리하는 열교환기와; 상기 열교환기와 연결되어 개질가스를 일정용량 저장하는 실린더와; 상기 실린더에 저장된 개질 가스를 사용자가 원하는 압력 및 유량으로 배출시킬 수 있도록 하기 위해 실린더에 연결되는 릴리프 밸브와; 상기 실린더의 개질가스를 배기관에 분사하는 인젝터; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 개질장치부는 이론공연비 연소를 통한 고부하 조건에서 개질가스가 생성되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 개질가스를 이용한 질소산화물 저감장치는 이론공연비 연소를 통한 고부하 조건에서 생성된 수소 및 일산화탄소가 포함된 개질가스를 희박 연소를 통한 저부하 조건에서 흡장형 촉매의 탈질공정 환원제로 사용함으로써, 배기관을 유동하는 배기가스의 Nox를 저감시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1, 2 Nox 센서는 개질가스가 배기관에 분사되어 배기가스와 혼합되는 흡장형 촉매 전단과, 혼합된 후 흡장형 촉매를 통과한 상태인 흡장형 촉매 후단에 각각 설치되어 배기가스 내 Nox 량을 측정하여, Nox의 저감상태를 알 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1, 2 Nox 센서는 각각의 측정신호를 전기적으로 연결된 엔진제어장치로 전송시키며, 상기 엔진제어장치에서는 제 1, 2 Nox 센서의 측정신호를 비교하여 배기가스 내 Nox 저감량을 판단하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 가솔린 엔진뿐만 아니라, 디젤 엔진에도 적용할 수 있고 전 운전영역에서 적용이 가능하기 때문에, 엔진의 연소안정성 및 배기배출물 등의 주요 인자에 영향을 미칠 수 있는 연소 제어에 매우 유용한 데 이터를 제공할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개질가스를 이용한 질소산화물 저감장치 및 방법을 상세히 설명하도록 한다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 개질가스를 이용한 질소산화물 저감장치 및 방법은 개질장치(10)에 배기가스를 유입시켜 생성한 개질가스를 통해 차량에서 발생되는 배기가스의 질소산화물을 저감하기 위한 장치 및 방법이며, 개질장치부(100), 흡장형 촉매(110), 제 1, 2 Nox 센서(120, 121), 개질장치(10), 열교환기(30), 실린더(50), 릴리프 밸브(60), 인젝터(70), 엔진제어장치(130)를 포함한다.

도 1은 엔진에 개질장치를 탑재시킨 시스템의 개략도로서, 동 도면에서 보는 바와 같이, 기존의 연료공급시스템에 개질장치(Reformer, 10)를 추가한 것으로, 상기 개질장치(10)는 높은 온도의 작동조건을 요구하기 때문에 엔진(Engine) 배기가스(Exhaust Gas)를 회수할 경우 개질장치(10) 자체의 열효율 상승을 기대할 수 있는 장점이 있다.

도 2는 본 발명에 따른 개질장치부의 일실시예를 나타낸 기본 개념도이고, 도 3은 도 2가 적용된 본 발명에 따른 개질가스를 이용한 질소산화물 저감장치의 일실시예에 따른 개략도이고, 도 4는 본 발명에 따른 개질가스를 이용한 질소산화물 저감방법을 나타낸 일실시예의 순서도로서, 동 도면에서 보는 바와 같이, 개질가스를 생성하는 개질장치를 실 엔진에 적용하기 위한 기본 개념도로서, 상기 개질장치(10)에서 발생한 고온, 고압의 개질가스를 엔진에서 이용 가능토록 만들며, 이를 후술 될 인젝터(70)를 이용해 분사조절이 가능하도록 한 것이다.

그 구성을 살펴보면, 500 내지 700℃이며 상압 이하의 고온/저압 상태의 개질가스를 생성하되, 공급라인(21)을 통해 공기와 연료가 공급됨과 동시에, 배기가스 유입라인(20)을 통해 차량의 배기가스를 내부로 유입하여, 상기 연료와 배기가스 내 수분이 수증기 개질반응을 일어나게 함으로써 개질가스를 생성하며 촉매(11)를 내장하고 있는 개질장치(10)와, 상기 개질장치(10)의 후단에 결합되어 개질장치(10)에서 생성된 개질가스를 후술 될 인젝터(70)에서 분사 가능하도록 재처리하는 열교환기(30)와, 상기 열교환기(30)와 연결되어 개질가스 내 수분을 제거하는 감습장치(40)와, 상기 감습장치(40)와 연결되어 사용자가 원하는 일정용량만큼 개질가스를 저장하는 실린더(50)와, 상기 실린더(50)에 설치되어 사용자가 원하는 압력 및 유량으로 개질가스를 공급할 수 있도록 개질가스가 저장되는 실린더(50) 내 압력을 제어하는 릴리프 밸브(60)와, (물론, 상기 개질장치(10)의 경우 지속적인 흐름이 있는 상태에서 고온, 저압상태의 개질작용은 원활하게 이루어질 수 있음은 당연하다.) 상기 실린더(50)에 저장된 일정용량의 개질가스를 차량의 배기관(P1)으 로 분사하는 고 유량, 저 누설량의 인젝터(70)로 이루어진다.

직접분사식 가솔린 엔진기술은 연료를 직접 연소실에 분사하고 정밀한 연소제어에 의하여 매우 희박한 혼합기에서도 고효율의 연소를 가능하게 함으로 연비저감과 고출력이라는 두 가지 상충되는 요소를 동시에 만족할 수 있으나, 상기 배경 기술 단락에서 설명한 것처럼 희박 연소 조건에서의 Nox 배율을 저감시키는 못하는 문제점이 있기에, 본 발명은 이를 해결하기 위해 개질장치부(100)를 포함시킨 것이며, 상기 개질장치부(100)의 개질장치(10)로부터 생성된 개질가스는 배기관(P1)으로 분사가 된다. 이를 개질가스의 생성과 이용으로 나누어 다음과 같이 설명하도록 한다.

1. 개질가스의 생성(고부하(이론공연비 연소) 조건(도 2)): 고출력을 얻기 위해 이론공연비 연소를 하게 되면, 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 온도가 상승하고 배기가스 중에 함유된 산소의 비율이 낮아지기 때문에, 도 2에서 보는 바와 같이, 배기가스 유입라인(20)을 통해 차량에서 발생되는 배기가스를 직접 개질장치(10)에 통과시켜 배기가스 내의 수분과 공급된 연료가 수증기 개질반응(SR, Steam Reforming)이 일어나게 하여 개질가스(H2+CO)를 생성시킨 후, 생성된 개질가스를 실린더(50)에 사용자가 원하는 일정용량 저장하되 사용자가 원하는 압력으로 토출될 수 있도록 하기 위해 실린더(50) 내를 일정수준으로 가압한다. (이때, 추가의 공기 공급 시스템을 구성할 경우, 연료의 부분 산화를 이용한 부분산화 개질반응(POx, Partial Oxidation) 또는 배기가스 내의 수분을 동시에 이용한 자열 개질반응(ATR, Autothermal Reaction)도 개질가스가 생성되는 메커니즘(Mechanism)으로 이용될 수 있다.)

2. 개질가스 이용(저부하(희박 연소) 조건(도 3)): 공기가 과잉인 희박 연소 영역에서는 O₂ 가 풍부하여 산화반응이 활발하기 때문에 CO와 HC가 현저히 저감되나, 환원반응이 어려워 Nox의 저감이 거의 나타나지 않는다. 본 발명에서는 흡장형 촉매(110)로 LNT(Lean Nox Trap)를 사용하였는데, 상기 LNT는 희박영역에서 Nox를 포집하였다가 농후 영역에서 배출함으로써 촉매에 의해 질소와 이산화탄소로 변환되는데, 이론공연비에서 기존의 삼원촉매 기능을 가지고 있으며, 희박영역에서 Nox트랩으로 Nox를 흡착하여 저장한 후, 연료를 분사하거나 공연비가 농후할 때 포집된 Nox를 정화시키고 동시에 Nox트랩 기능을 복원하는 것이다. 상기 LNT 촉매의 환원제 성능은 H₂ > CO > 탄화수소의 순서로 뛰어나기 때문에 도 2와 도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명에서는 고부하 조건(이론공연비 연소)에서 생성된 수소 및 CO(일산화탄소)가 포함된 개질가스를 탈질공정의 환원제로 사용하여 Nox를 저감시키는 것이다.

즉, 상기와 같은 방법을 사용함으로써, 가솔린 엔진에서 양립하기 어려운 저연비 및 저 배기의 고효율 엔진연소가 가능해지는 것이다.

더불어, 상기 도 3에서 보는 바와 같이, 상기 흡장형 촉매(110)의 전, 후단에는 제 1, 2 Nox 센서(120, 121)를 각각 설치하도록 하는데, 상기 제 1 Nox 센서(120)는 흡장형 촉매(110)의 전단에 설치되어, 상기 개질장치부(100)의 개질장치(10)로부터 생성되어 인젝터(70)를 통해 배기관(P1)으로 분사된 개질가스가 일방 향으로 유동되는 배기가스와 함께 흡장형 촉매(110)의 전단을 통해 유입되는 부분에 설치되도록 하여, 배기가스가 흡장형 촉매(110)를 통과하기 전의 배기관(P1) 내 Nox 량을 측정하도록 한다. 더불어, 상기 제 2 Nox 센서(121)는 흡장형 촉매(110)의 후단에 설치되어, 개질가스와 함께 흡장형 촉매(110)를 통과하여 유동되는 배기가스 내 Nox 량을 측정하도록 한다.

상기 제 1, 2 Nox 센서(120, 121) 각각은 모두 차량 내 엔진제어장치(ECU, Electronic Control Unit, 130)와 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 엔진제어장치(130)는 상기 제 1, 2 Nox 센서(120, 121)로부터 측정신호를 전달받은 후, 상기 두 개의 신호를 상호 비교함으로써, 개질가스를 배기관(P1)내에 분사함으로 인해 발생된 흡장형 촉매(110) 전, 후단의 Nox 저감량을 알 수 있게 되는 것이다.

이하에서는 상기와 같은 구성 및 구조를 갖는 본 발명의 바람직한 실시예의 저감방법을 도 4를 참조로 설명하도록 한다.

1. 상기 개질장치부(100)의 개질장치(10)를 통해 생성된 개질가스가 일정용량 저장되는 실린더(50) 내 압력을 측정하는 단계로서, 본 발명에서는 실린더(50) 내 압력이 3 내지 5bar가 되도록 한다.(S100 단계)

2. 단계(S100) 후, 상기 실린더(50) 내 압력이 3 내지 5bar 정도로 높은 경우, 배기관(P1)에 설치된 흡장형 촉매(110) 전, 후단의 제 1, 2 Nox 센서(120, 121) 각각으로부터 Nox량을 측정하되, 측정한 각각의 Nox 량이 상호간 유사한지를 판단하도록 한다.(S200 단계)

3. 상기 단계(S200) 후, 제 1, 2 Nox 센서(120, 121)가 측정한 각각의 Nox 량이 유사할 경우, 이론 공연비 운전조건인지를 판단하되(S300 단계), 이론 공연비 운전조건이 아닐 경우 순간적으로 농후한 공연비가 되도록 제어하여 이론 공연비 운전조건을 형성하고(S400), 이론 공연비 운전조건일 경우 배기관(P1)에 설치된 흡장형 촉매(50) 전단에 인젝터(70)를 사용하여 개질가스를 분사하고(S500 단계), 제 1, 2 Nox 센서(120, 121)가 측정한 각각의 Nox 량이 유사하지 않을 경우 흡기관(P2)에 개질가스를 분사한다.(S310 단계)

4. 상기 단계(S310) 또는 단계(S500)처럼 이론 공연비 운전조건이 되도록 한 후, 상기 흡장형 촉매(110)를 통해 Nox를 저감한다. (S600 단계)

하지만, 상기 실린더(50)의 압력을 측정하는 S100 단계에서, 압력이 충분히 높을 않을 경우, S200 단계로 넘어가기 위해, 실린더(50) 내 압력을 높여줘야만 하는데, 이를 위해, 압력 측정 단계(S100) 후, 실린더(50) 내 압력이 낮은 경우,

1-1. 이론 공연비 운전조건인지를 판단하는 단계하고(S110 단계),

1-2. 상기 단계(S110) 후, 이론 공연비 운전조건일 경우, 배기가스를 개질장치(10)로 유입시켜, 배기가스의 수분과 유입된 연료가 수증기 개질반응(SR)을 일으켜 개질가스가 생성되도록 하되(S120 단계), 이론 공연비 운전조건이 아닐 경우, 배기가스를 개질장치(10)로 유입시킨 후 유입된 연료의 부분산화 반응을 이용한 부분산화 개질반응(POx) 또는 수증기 개질반응과 부분산화 개질반응을 모두 이용하는 자열 개질반응(ATR)을 이용해 개질가스를 생성하도록 한다.(S130 단계)

1-3. 상기 단계(S120) 또는 단계(S130) 를 거쳐 개질가스를 생성하게 되면, 생성된 개질가스를 실린더(50)에 가압저장하여 압력을 높여준다(S140 단계). 이후, 실린더(50) 내 압력이 높은지를 체크 하는 S100단계를 다시 행하여 만족되면 Nox 저감을 위한 방법을 계속 수행하고, 만족되지 못했을 경우에는 상기 S110 내지 S140 단계를 순차적으로 다시 수행하도록 한다.

더불어, 상기 상세한 설명에서 설명되지 않은 도면의 부호인

A는 MFM(Mass Flow Meter, 질량측정기), B는 체크밸브(Check Valve), C는 GC(Gas Chromatography, 가스 크로마토그래피), D는 MFC(Mass Flow Controller, 질량제어기)를 각각 나타낸다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.

도 1은 엔진에 개질장치를 탑재시킨 시스템의 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 개질장치부의 일실시예를 나타낸 기본 개념도.

도 3은 도 2가 적용된 본 발명에 따른 개질가스를 이용한 질소산화물 저감장치의 일실시예에 따른 개략도.

도 4는 본 발명에 따른 개질가스를 이용한 질소산화물 저감방법을 나타낸 일실시예의 순서도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 표시>

10: 개질장치 11: 촉매

20: 배기가스 유입라인 21: 공급라인

30: 열교환기 40: 감습장치

50: 실린더 60: 릴리프 밸브

70: 인젝터 100: 개질장치부

110: 흡장형 촉매 120: 제 1 Nox 센서

121: 제 2 Nox 센서 130: 엔진제어장치

Claims

차량의 배기가스를 유입시켜 개질반응을 통해 생성한 개질가스를 배기관(P1)에 분사하는 개질장치부(100)와;

상기 개질가스가 분사된 배기관(P1)에 설치되어, 배기가스 내 Nox를 흡착저장하는 흡장형 촉매(110)와;

상기 흡장형 촉매(110)의 전, 후단에 각각 설치되어, 배기관(P1)을 유동하는 배기가스 내 Nox 량을 각각 측정하는 제 1, 2 Nox 센서(120, 121);

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 개질가스를 이용한 질소산화물 저감장치.
제 1항에 있어서,

상기 개질장치부(100)는

연료와 공기 및 배기가스를 내부로 유입하여, 배기가스와 연료가 개질반응을 일으켜 개질가스를 생성하도록 하는 개질장치(10)와;

상기 개질장치(10)의 후단에 연결되어 유동된 개질가스를 분사가능토록 재처리하는 열교환기(30)와;

상기 열교환기(30)와 연결되어 개질가스를 일정용량 저장하는 실린더(50)와;

상기 실린더(50)에 저장된 개질가스를 사용자가 원하는 압력 및 유량으로 배 출시킬 수 있도록 하기 위해 실린더(50)에 연결되는 릴리프 밸브(60)와;

상기 실린더(50)의 개질가스를 배기관(P1)에 분사하는 인젝터(70);

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 개질가스를 이용한 질소산화물 저감장치.
제 1항에 있어서,

상기 개질장치부(100)는 이론공연비 연소를 통한 고부하 조건에서 개질가스가 생성되도록 하는 것을 특징으로 하는 개질가스를 이용한 질소산화물 저감장치.
제 1항에 있어서,

상기 개질가스를 이용한 질소산화물 저감장치는

이론공연비 연소를 통한 고부하 조건에서 생성된 수소 및 일산화탄소가 포함된 개질가스를 희박 연소를 통한 저부하 조건에서 흡장형 촉매(110)의 탈질공정 환원제로 사용함으로써, 배기관(P1)을 유동하는 배기가스의 Nox를 저감시키는 것을 특징으로 하는 개질가스를 이용한 질소산화물 저감장치.
제 1항에 있어서,

상기 제 1, 2 Nox 센서(120, 121)는 배기관(P1)에 분사된 개질가스 및 배기 관(P1)을 유동하는 배기가스가 혼합되어 유입되는 흡장형 촉매(110) 전단과, 배기가스가 흡장형 촉매(110)를 통과한 상태인 흡장형 촉매(110) 후단에 각각 설치되어 배기가스 내 Nox 량을 측정하여, Nox의 저감량을 알 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 개질가스를 이용한 질소산화물 저감장치.
제 5항에 있어서,

상기 제 1, 2 Nox 센서(120, 121)는 각각의 측정신호를 전기적으로 연결된 엔진제어장치(130)로 전송시키며, 상기 엔진제어장치(130)에서는 제 1, 2 Nox 센서(120, 121)의 측정신호를 비교하여 배기가스 내 Nox 저감량을 판단하는 것을 특징으로 하는 개질가스를 이용한 질소산화물 저감장치.
개질장치(10)를 통해 생성된 개질가스가 일정용량 저장되는 실린더(50) 내 압력을 측정하는 단계(S100)와;

상기 단계(S100) 후, 실린더(50) 내 압력이 높은 경우, 배기관(P1)에 설치된 흡장형 촉매(110) 전, 후단의 제 1, 2 Nox 센서(120, 121)가 측정한 각각의 Nox 량이 유사한지를 판단하는 단계(S200)와;

상기 단계(S200) 후, 제 1, 2 Nox 센서(120, 121)가 측정한 각각의 Nox 량이 유사할 경우, 이론 공연비 운전조건인지를 판단하는 단계(S300)와;

상기 단계(S200) 후, 제 1, 2 Nox 센서(120, 121)가 측정한 각각의 Nox 량이 유사하지 않을 경우, 흡기관(P2)에 개질가스를 분사하는 단계(S310)와;

상기 단계(S300) 후, 이론 공연비 운전조건이 아닐 경우 순간적으로 농후한 공연비가 되도록 제어하여 이론 공연비 운전조건을 형성하는 단계(S400)와;

상기 단계(S300) 후, 이론 공연비 운전조건일 경우, 흡장형 촉매(110) 전단 배기관(P1)에 개질가스를 분사하는 단계(S500)와;

상기 단계(S310) 또는 단계(S500) 후, 흡장형 촉매(110)를 통해 Nox를 저감하는 단계(S600);

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 개질가스를 이용한 질소산화물 저감방법.
제 7항에 있어서,

상기 개질가스를 이용한 질소산화물 저감방법은

상기 단계(S100) 후, 실린더(50) 내 압력이 낮은 경우,

이론 공연비 운전조건인지를 판단하는 단계(S110)와;

상기 단계(S110) 후, 이론 공연비 운전조건일 경우, 배기가스를 개질장치(10)로 유입시켜, 배기가스의 수분과 유입된 연료가 수증기 개질반응(SR)을 일으켜 개질가스가 생성되도록 하는 단계(S120)와;

상기 단계(S110) 후, 이론 공연비 운전조건이 아닐 경우, 배기가스를 개질장 치(10)로 유입시켜, 유입된 연료의 부분산화 반응을 이용한 부분산화 개질반응(POx) 또는 수증기 개질반응과 부분산화 개질반응을 모두 이용하는 자열 개질반응(ATR)을 이용해 개질가스를 생성하는 단계(S130)와;

상기 단계(S120) 또는 단계(S130) 후, 개질가스를 실린더(50)에 가압저장하여 압력을 높여주는 단계(S140);

를 순차적으로 반복하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 개질가스를 이용한 질소산화물 저감방법.