KR20180052536A - 내연기관용 메탄올 연료 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연기관용 메탄올 연료 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 메탄올, 나프타, 탄화수소 부산물 및 상분리 방지제를 포함하여 우수한 상분리 방지능을 가지는 것을 특징으로 하는 대체연료 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 내연기관용 메탄올 연료 조성물은 알코올 연료의 단점인 상분리 현상을 방지하여 연료의 보관 및 장기간 보관이 용이하고, 휘발유에 비하여 대기오염을 일으키는 탄소산화물, 질소산화물 및 황산화물의 가스 배출을 억제하고, 금속 부식성을 감소시키며, 연료로서의 동력성능이 기존 휘발유에 비해 동일하거나 우수하고, 기존 자동차의 엔진 개조없이 적용 가능하며, 연료 중 메탄올의 중량이 50%임에도 안정성을 확보할 수 있으므로, 대기오염을 줄이고 경제적인 친환경 대체 연료로서 유용하게 사용될 수 있다.

Description

내연기관용 메탄올 연료 조성물{FUEL COMPOSITION CONTAINING METHANOL FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 내연기관용 메탄올 연료 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 메탄올, 나프타, 방향족 탄화수소 부산물 및 상분리 방지제를 포함하여 우수한 상분리 방지능을 가지는 것을 특징으로 하는 대체연료 조성물에 관한 것이다.

전 세계적으로 화석연료의 고갈 및 환경오염 문제가 심각해짐에 따라 대체연료에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 현재 태양열, 지열, 풍력, 조력 등을 이용한 연구가 진행되고 있으나, 투자 비용에 비해 아직 결과가 미흡한 상태이다. 자동차 사업분야에서는 알코올을 이용한 대체연료 개발이 활발히 진행되고 있으며, 남아메리카 국가를 중심으로는 알코올 중 에탄올(Ethanol)을 이용한 대체 연료가 사용되고 있다.

에탄올은 석유화학공정으로 생산하는 것 이외에 식물 등 바이오메스로도 추출이 가능하다. 연료로서의 에탄올은 성능이 메탄올과 비슷하나, 독성이 적고 취급이 간편하다는 장점이 있다. 현재 미국 및 브라질에서는 90%의 가솔린(휘발유)과 10%의 에탄올을 혼합한 연료인 '가소홀(Gasohol)'을 일부 자동차에 사용하고 있다.

특히, 가소홀에 혼합되는 에탄올은 석유화학공정에서 제조된 것보다는 식물에서 추출한 '바이오 에탄올'을 사용하고 있어 친환경적 연료원으로서 각광받고 있다. 그러나 식물에서 주로 추출되는 바이오 에탄올은 전 세계적인 곡물가 상승의 원인이 되고 있으며, 메탄올보다 생산원가가 높아 사회적 비용에 부담이 되는 것이 현실이다. 또한, 에탄올을 사용하기 위해 별도의 자동차 엔진 개발과 별도의 연료 충전 시설이 필요하며, 에탄올을 85 내지 100%로 사용할 경우 동일 체적당 발열량이 가솔린의 반 정도에 지나지 않아 동일거리 주행시 두 배의 연료가 소모된다는 문제점이 있다.

메탄올(Methanol)은 알코올 연료로서 가장 먼저 사용된 것으로, 천연가스, 석탄, 나무 등으로부터 공업적 방법에 의해 얻을 수 있다. 메탄올은 옥탄가가 101.5 정도로 높으면서도 연소 중에 그을음을 발생하지 않고 유황 성분이 포함되어 있지 않아, 연료로 사용시 질소산화물(NOx) 및 황산화물(SOx)의 발생을 현저히 감소시키는 장점이 있다.

최근 온실가스인 이산화탄소를 메탄올로 바꾸는 화학 실험이 성공하여 메탄올을 연료로서 사용할 경우, 사회적 비용이 매우 절감된다는 이점이 있다. 현재, 메탄올을 이용한 대체연료는 환경보호 및 연료비절감 효과가 우수하여 전 세계적으로 메탄올 대체연료 연구에 대메 관심이 높은 실정이다.

그러나 메탄올만을 가솔린 엔진의 연료로 사용할 경우, 발열량이 가솔린에 비하여 너무 적어 상대적으로 연료 소모량이 많아진다. 또한, 메탄올의 강한 친수성으로 인해 엔진을 포함한 부속품의 부식을 야기할 수 있어, 실제 메탄올만을 단독으로 가솔린 엔진에 사용하기는 어려운 실정이다. 더욱이 공업용 메탄올 자체는 매우 높은 독성을 지니고 있어 취급에 상당한 주의를 요하며, 인체에 대한 유해성이 높아 많은 국가에서는 사용을 자제하고 있다.

중국 및 동남아시아를 중심으로 메탄올 10 내지 15%와 가솔린 85 내지 90%를 혼합하여 연료 중 메탄올의 비율을 낮춤으로써 안정성을 확보하여, 자동차와 같은 수송분야의 내연기관용 연료로 사용하고 있다. 미국, 유럽 및 일본에서는 메탄올 대신 에탄올을 기존의 가솔린과 혼합하여 대체연료로 사용하고 있다.

반면, 통상적으로 알코올 연료는 상분리 현상이 발생하여 연료의 저장 및 장기간 보관이 어렵다. 상분리 현상은 알코올계와 석유계의 밀도차로 인하여 각 연료가 혼합되지 못하고 층으로 나누어지는 현상으로서, 상분리된 연료를 내연기관에 연소시킬 경우 수분이 발생하여 엔진 부식을 일으킨다.

일반적으로 메탄올이 연료 총 무게의 15 내지 30%를 넘을 경우, 상분리 현상이 발생하여 보관이 어렵고, 발생한 수분으로 인해 내연기관의 부식이 야기될 수 있어 연료 중 메탄올의 중량을 30% 미만으로 하여 사용해야만 한다는 한계가 있다.

이에 본 발명자들은 전 세계적인 곡물가 상승의 원인을 제공하는 에탄올보다는 생산원가가 낮고 온실가스인 이산화탄소로부터도 얻을 수 있으며, 배출가스가 청량한 메탄올을 이용한 연료를 개발하기 위하여 연구를 진행한 바, 본 발명의 내연기관용 메탄올 연료 조성물이 알코올 연료의 단점인 상분리 현상을 방지하여 연료의 보관 및 장기간 보관이 용이하고, 휘발유에 비하여 대기오염을 일으키는 탄소산화물, 질소산화물 및 황산화물의 가스 배출을 억제하고, 금속 부식성을 감소시키며, 연료로서의 동력성능이 기존 휘발유에 비해 동일하거나 우수하고, 기존 자동차의 엔진 개조없이 적용 가능하며, 연료 중 메탄올의 중량이 50%임에도 안정성을 확보할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명의 목적은 조성물 총 중량에 대하여

1) 45 내지 55 중량비의 메탄올(Methanol);

2) 25 내지 35 중량비의 나프타(Naphtha);

3) 10 내지 25 중량비의 방향족 탄화수소 부산물; 및

4) 0.01 내지 3 중량비의 상분리 방지제;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 메탄올 연료 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 메탄올 연료 조성물에 2-메틸부탄(2-methylbutan(C2H5CH(CH3)2))을 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 메탄올 연료 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명은 조성물 총 중량에 대하여

1) 45 내지 55 중량비의 메탄올(Methanol);

2) 25 내지 35 중량비의 나프타(Naphtha);

3) 10 내지 25 중량비의 방향족 탄화수소 부산물; 및

4) 0.01 내지 3 중량비의 상분리 방지제;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 메탄올 연료 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 메탄올 연료 조성물에 2-메틸부탄(2-methylbutan(C2H5CH(CH3)2))을 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 메탄올 연료 조성물을 제공한다.

한편 본 명세서에 개시된 기술에 관한 설명은 단지 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 개시된 기술에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

또한 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다. “제1”, “제2” 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소로 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

나아가 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어”있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어”있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 “~사이에”와 “~사이에” 또는 “~에 이웃하는”과 “~에 직접 이웃하는” 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, “포함하다”또는 “가지다” 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 내연기관용 메탄올 연료 조성물은 알코올 연료의 단점인 상분리 현상을 방지하여 연료의 보관 및 장기간 보관이 용이하고, 휘발유에 비하여 대기오염을 일으키는 탄소산화물, 질소산화물 및 황산화물의 가스 배출을 억제하고, 금속 부식성을 감소시키며, 연료로서의 동력성능이 기존 휘발유에 비해 동일하거나 우수하고, 기존 자동차의 엔진 개조없이 적용 가능하며, 연료 중 메탄올의 중량이 50% 임에도 안정성을 확보할 수 있으므로, 대기오염을 줄이고 경제적인 친환경 대체 연료로서 유용하게 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 메탄올 연료 조성물을 제조하기 위한 생산 공정도를 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 메탄올 연료 조성물에 관하여 2009년 11월 의뢰한 메탄올 연료의 중국석화무순석유화공연구원의 휘발유 품질기준 비교표를 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 메탄올 연료 조성물 1 내지 3을 GB1835.2-2001(주행시 자동차 배출가스 측정법)으로 측정하여 HC(탄화수소) 배출에 관하여 평가 분석한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 메탄올 연료 조성물 1 내지 3을 GB1835.2-2001(주행시 자동차 배출가스 측정법)으로 측정하여 CO(일산화탄소) 배출에 관하여 평가 분석한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 메탄올 연료 조성물 1 내지 3을 GB1835.2-2001(주행시 자동차 배출가스 측정법)으로 측정하여 NOx(일산화질소) 배출에 관하여 평가 분석한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 메탄올 연료 조성물 1 내지 3을 GB1835.2-2001(주행시 자동차 배출가스 측정법)으로 측정하여 연비에 관하여 평가 분석한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 메탄올 연료 조성물 1 내지 3을 GB/Tl2543-90(자동차 동력성능 측정법)으로 측정하여 가속력에 관하여 평가 분석한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 메탄올 연료 조성물 1 내지 3을 GB1495-2002(자동차 고속 주행시 차량외부 소음측정법)으로 측정하여 소음에 관하여 평가 분석한 그래프이다.
도 9는 메탄올과 탄화수소 부산물을 혼합시켜 상분리 현상을 발생시킨 것을 나타낸 도이다.
도 10은 상분리 현상이 발생한 혼합물에 상분리 방지제를 투입하기 직전의 모습을 나타낸 도이다.
도 11은 상분리 현상이 발생한 혼합물에 상분리 방지제를 투입한 직후의 모습을 나타낸 도이다.
도 12는 상분리 현상이 발생한 메탄올 및 탄화수소 부산물에 상분리 방지제를 투입한 다음, 섭씨 영하 20도에서 24시간이 경과한 후 상분리 현상이 해소된 모습을 나타낸 도이다.
도 13은 본 발명의 메탄올 연료 조성물(메탄올 휘발유)과 가솔린의 km당 연료소모량을 측정한 결과를 나타낸 도이다.
도 14는 본 발명의 메탄올 연료 조성물(메탄올 휘발유)과 가솔린의 rpm당 발생하는 힘과 토크 측정한 결과를 나타낸 도이다.

본 발명은 조성물 총 중량에 대하여

1) 45 내지 55 중량비의 메탄올(Methanol);

2) 25 내지 35 중량비의 나프타(Naphtha);

3) 10 내지 25 중량비의 방향족 탄화수소 부산물; 및

4) 0.01 내지 3 중량비의 상분리 방지제;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 메탄올 연료 조성물을 제공한다.

상기 3)의 방향족 탄화수소 부산물은 톨루엔, 자일렌, heavy aromatic(CH3)3 및 heavy naphtha로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 당업자의 타당한 판단에 따라 적절히 조절할 수 있다.

상기 4)의 상분리 방지제는 뷰틸 셀로솔브(Butyl cellosolve), 에틸 셀로솔브(Ethyl cellosolve), 로진산(Rosin Acid) 화합물, 이소프로판올(iso-propanol), 및 이소부탄올(iso butanol)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 상분리 방지제 혼합물인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 당업자의 타당한 판단에 따라 적절히 조절할 수 있다.

상기 상분리 방지제는 중량부의 1 내지 9 중량비의 뷰틸 셀로솔브(Butyl cellosolve), 0.1 내지 11 중량비의 에틸 셀로솔브(Ethyl cellosolve), 0.001 내지 6 중량비의 로진산(Rosin Acid) 화합물, 0.1 내지 13 중량비의 이소프로판올(iso-propanol), 및 0.1 내지 12 중량비의 이소부탄올(iso butanol)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 상분리 방지제 혼합물인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 당업자의 타당한 판단에 따라 적절히 조절할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 메탄올 연료 조성물에 2-메틸부탄(2-methylbutan(C2H5CH(CH3)2))을 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 메탄올 연료 조성물을 제공한다.

이하 본 발명에 관하여 상세히 설명한다.

본 발명의 메탄올은 상온에서 액체상태로 유지되기 때문에, LNG 및 LPG와 달리 특별한 보관 장치없이 운송 및 보관이 용이하다는 장점이 있다. 또한 상기 메탄올은 매장된 연료의 생산 가능량이 많고 가격이 저렴하여 에너지로서 요구되는 잠재적 사용량 및 가격 조건에 부합한다. 상기 메탄올은 휘발유와 달리, 수용성이므로 외부 유출시에도 물과 쉽게 혼합되어 유류에 의한 환경오염 등의 문제를 발생하지 않아, 이미 선박엔진 등에서는 메탄올을 연료로서 사용하고 있는 실정이다.

더욱이, 메탄올의 발화점은 휘발유(발화점 섭씨 280도)보다 높은 섭씨 470도로, 연료 유출 등에 의한 화재 위험성이 낮아 휘발유에 비해 더욱 안전하다. 상기 메탄올은 황산 및 염산 등과 같은 화학물질처럼 물질 자체가 독성을 가진 것은 아니나, 인체로 흡수될 경우 간에서 포름알데하이드라는 독성 물질로 변형된다. 이와 달리, 에탄올을 인체로 흡수되어 아세트알데하이드라는 독성이 상대적으로 적은 물질로 변화하여 술로서 음용이 가능하다.

본 발명의 나프타(Naphtha)는 저위 발열량과 이론 공연비 및 발화온도가 휘발유와 유사한 CnHn 분자식을 가지는 탄화수소(hydrocarbon) 계열의 지방족 화합물로, 메탄올과 함께 연소에 관여한다. 본 발명의 나프타는 light naphtha(가벼운 나프타, 끓는점 30~130℃)인 것이 바람직하나, 당업자의 적절한 판단에 따라 heavy 나프타를 더 첨가하거나 혼용하여 사용할 수 있다.

본 발명의 나프타(이하 '나프타'는 'light naphtha로 이해됨이 바람직하다)는 연료의 혼화성 및 원가를 고려하여 메탄올 연료 조성물 총 중량에 대하여 25 내지 35% 중량 범위 내로 사용하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 메탄올 연료 조성물 총 중량에 대하여 28 내지 33% 중량 범위(중량비) 내로 사용하는 것이 바람직하며, 가장 바람직하게는 메탄올 연료 총 중량에 대하여 29 내지 31% 중량 범위로 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 당업자의 타당한 판단에 따라 적절히 조절하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 나프타는 light naphtha(가벼운 나프타, 끓는점 30~130℃)와 heavy naphtha(무거운 나프타, 끓는 점 130~220℃)로 분류하여 계절별로 증류성상온도를 조절할 수 있어 유용하다. 봄, 가을, 겨울에는 light naphtha를 100% 사용하고, 여름에는 light naphtha와 heavy naphtha를 적절히 혼합하여 사용할 수 있다.

일반적으로 가솔린의 제조방법은 계절별, 지역별로 함량을 조절하여 사용해야 한다. 이는 완제품의 증류성상온도를 조절하여 실외 온도 영향으로 제품의 안전(폭발성)을 위함이며, 이는 본 발명의 메탄올 연료 조성물의 경우도 적용된다.

본 발명의 heavy naphtha는 실외기온 25℃ 이상의 기온에서 light naphtha의 30% 중량 범위 내로 첨가해야 하며, heavy naphtha를 light naphtha 중량의 30 내지 50% 중량 범위로 첨가하여 혼합하여 사용해야 하나, 이에 한정되는 것은 아니며 당업자의 타당한 판단에 따라 적절히 조절할 수 있다.

본 발명의 톨루엔(toluene)은 저위 발열량과 이론 공연비를 높여주어 엔진의 출력을 높여주기 위한 CnHn 분자식을 가지는 탄화수소(hydrocarbon) 계열의 방향족 화합물로, 차량의 폭발력을 향상시켜 주행성을 향상시키는 역할을 한다.

본 발명의 자일렌(xylene)은 차량의 가속성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 자일렌은 통상적으로 자일렌 이성질체 단독 또는 혼합된 자일렌 성분을 의미한다.

상기 톨루엔 및 자일렌은 메탄올의 발열량이 휘발유에 비해 낮음으로 생기는 연료소모량의 극복을 위해 첨가하는 것이며(휘발유 발열량：42~43MJ/kg, 메탄올 발열량：19.7MJ/kg), 메탄올 연료 조성물 총 중량에 대하여 10 내지 40%의 중량으로 사용하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 상기 톨루엔 및 자일렌을 각각 15 내지 20%의 중량으로 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 당업자의 타당한 판단에 따라 적절히 조절하여 사용할 수 있다. 상기 톨루엔 및 자일렌이 조성물 총 중량에 대하여 10% 중량 범위 미만으로 사용될 경우 폭발력을 기대하기 어렵고, 25% 중량 범위를 초과하여 사용될 경우 NOx, CO, HC 등의 유해한 배출가스의 발생 가능성이 높아진다.

중국의 경우, 툴루엔에서 마약 성분을 추출하여 사용하는 범죄들이 많아 툴루엔의 관리가 엄격하므로, 톨루엔 원료를 구매하는 데 어려움과 오해의 소지가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 자일렌을 100% 중량으로 대체하여 사용해도 무관하나, 이 경우 자동차의 연료 소모적 측면에서 다소 차이가 있다.

상기 톨루엔 및 자일렌은 5:5의 비율로 혼합하여 사용할 수 있으며, 자일렌의 경우 단독으로 정해진 중량으로 사용할 수도 있다.

본 발명의 heavy aromatic(CH3)3 또는 heavy naphtha(무거운 나프타, 끓는점 130~220℃)는 메탄올 연료의 단점인 저연비성을 개선하기 위해 첨가한 것으로, 연소 시 그을음이 발생하고 용해성이 높아 방향족 탄화수소 부합물의 총 중량에 대하여 35% 중량 이내로 사용되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 당업자의 타당한 판단에 따라 적절히 조절하여 사용할 수 있다.

상기 톨루엔, 자일렌 등의 방향족 탄화수소 부합물은 메탄올 연료 조성물 총 중량에 대하여 10% 중량 미만일 경우 폭발력을 기대하기 어렵고, 40% 중량을 초과할 경우 과도한 방향족 탄화수소화합물의 사용으로 인해 탄소산화물, 질소산화물 및 황산화물 등의 유해한 배출가스가 발생할 가능성이 높아진다.

본 발명의 상분리 방지제는 친수성인 알코올 성분과 소수성인 탄화수소화합물의 혼화성을 향상시킴으로써, 메탄올 연료를 장기간 보존할 경우 일어나는 상분리 및 침전 현상을 방지하기 위해 첨가하는 것이다. 상기 상분리 방지제로서는 뷰틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 로진산 화합물, 이소프로판 및 이소부탄올 중 하나 이상을 선택하여 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 둘 이상의 성분을 함께 사용할 경우 상분리 현상 방지 효과가 더욱 우수하여 엔진의 수명을 연장시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 상분리 방지제는 계절별로 투입량을 상이하게 조절하여 원가를 절감시키는 효과가 있다. 상기 상분리 방지제는 실외온도 25℃ 이상 또는 더운 지역(아열대기후 등)에서 0.5% 사용(이때 방향족 탄화수소 화합물은 0.5% 증량하여 사용하는 것이 바람직하다)하고, 실외온도 25℃ 이하인 곳에서 1% 사용하는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니며, 당업자의 적절한 판단에 따라 타당한 수치로 조절할 수 있다. 일반적으로 외부 온도에 따라 완제품의 상분리 현상이 영향을 받으므로, 본 발명의 메탄올 연료 조성물은 상분리 방지제의 양을 조절하여 상분리 현상을 해소하는 데 더 유용하며, 더욱이 원료 원가에 영향을 주어 보다 저렴한 원료를 공급할 수 있다.

본 발명의 로진산(Rosin Acid)은 송진을 증류하여 얻을 수 있는 로진에 함유되어 있는 유기산으로, 송진을 증류하여 얻은 천연수지이며 주성분으로는 아비에트산, 네오아비에트산, 레포피마르산, 히드로아비에트산, 피마르산, 덱스톤산 등이 있다.

본 발명의 이소프로판올(iso-propanol)은 연료의 상부 인화점을 조절하기 위해 사용된 것으로서, 친수성 메탄올 및 소수성 방향족 화합물간의 계면장력을 감소시켜 물리적 혼화를 원활하게 하는 역할을 하는 성분이다. 본 발명의 이소프로판은 메탄올 연료 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 13% 중량인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 당업자의 타당한 판단에 따라 적절히 조절할 수 있다.

본 발명의 이소부탄올(iso-butanol)은 상기 이소프로판올에 비해 상분리 현상 방지효과는 다소 미약하나, 알코올 연료의 단점인 저온 시동성을 개선시키고 과다한 연료 소모량을 줄이며 연비를 향상시키고, 배출가스 저감하는 데 우수한 효과를 가지는 성분이다. 상기 이소부탄올은 메탄올 연료 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 12% 중량인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 당업자의 타당한 판단에 따라 적절히 조절할 수 있다.

본 발명의 상분리 방지제를 지나치게 소량을 사용할 경우에는 상기 효과를 얻지 못하고 대량 사용할 경우에는 원가가 상승하게 되므로, 각각 상기 기재된 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 당업자의 타당한 판단에 따라 적절히 조절하여 사용할 수 있다.

본 발명의 2-메틸부탄(2-methylbutan(C2H5CH(CH3)2))은 메탄올만을 연료로 사용하였을 경우 겨울철 등의 저온에서 시동이 잘 걸리지 않는 단점을 개선하기 위해 사용한 것으로, 메탄올 연료 조성물 총 중량에 대하여 5 내지 10%의 중량 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 당업자의 타당한 판단에 따라 적절히 조절하여 사용할 수 있다. 상기 범위 내에서 2-메틸부탄(2-methylbutan(C2H5CH(CH3)2))을 사용할 경우 동절기에도 양호한 저온 시동성을 얻을 수 있다.

통상의 탄화수소 용제는 혼합물로서, 파라핀(Paraffin)계 탄화수소, 사이클로파라핀(Cyclopaffin)계 탄화수소 및 아로마틱(Aromatic)계 탄화수소로 분류된다. 본 발명의 탄화수소 용제는 탄소수 4 내지 15를 가진 파라핀계 탄화수소를 주요 성분으로 함유하고 있으며, 소량의 시클로파라핀 탄화수소 등을 혼합하여 제조한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 메탄올 연료 조성물은 기존의 가솔린 또는 디젤유 등에 통상적으로 첨가하는 산화방지제(산화응고방지제), 청정제, 연소촉진제 및 유동성 향상제 등의 첨가제를 추가하여 첨가할 수 있다.

본 발명의 메탄올 연료 조성물은 산화응고방지제 및 부식방지제를 용해시키기 위해 용해제가 추가로 첨가될 수 있다. 상기 용해제는 1.0 중량부 미만으로 포함되면 그 효과가 없고 2.5 중량부를 초과하여 포함되면 그 효과가 포화되고 연료의 물성에 영향을 미치게 된다.

상기 산화응고방지제는 공기 중의 산소에 의한 연료의 산화를 방지하고 점도를 유지하기 위해 사용된다. 상기 산화응고 방지제는 0.2 중량부 미만으로 포함되면 산화를 방지하는 효과 및 점도를 유지하는 효과가 미비하고 0.8 중량부를 초과하여 포함되면 연료의 물성에 영향이 있다. 연료의 점도는 연료 분사 밸브의 분사 상태에 큰 영향을 주므로 적정한 점도를 확보하는 것이 중요하다. 상기 산화응고방지제는 2,6-과산화부틸(di-tert-butylperoxide)인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 시중에서 판매하는 산화응고방지제를 당업자의 적절한 판단에 따라 구매하여 사용할 수 있다.

본 발명의 메탄올 연료는 통상의 액상 연료유에 첨가되는 부식방지제(부식팽창방지제)를 추가로 첨가할 수 있다. 상기 부식팽창방지제는 연료에 포함된 메탄올로 인해 차량의 엔진 부품이 녹슬거나 부식되는 것을 방지하는 역할을 하는 것으로, 통상적으로 아민계 화합물, 아미드 또는 에스테르유도체 등의 부식방지제가 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 당업자의 타당한 판단에 따라 적절히 선택하여 사용할 수 있다.

상기 부식방지제는 통상적으로 아미노페놀, 알킬아민(Alkyl Amine), 소르브산 칼륨(Potassium Sorbate), 에틸렌글리콜 아세테이트(Etylene Glycol Acetate) 등이 있으며, 이를 적절하게 선택하여 단독 또는 병행하여 사용할 수 있다. 상기 부식팽창방지제는 0.2 중량부 미만으로 포함되면 그 효과가 없고 1.0 중량부를 초과하여 포함되면 그 효과가 포화되고 부식팽창방지제에 포함되어 있는 황, 인 등의 유해물질로 인해 환경오염 문제가 발생할 수 있다.

또한, 상기 산화응고방지제 및 부식팽창방지제는 메탄올이 차량에 사용될 경우, 고무를 녹이거나, 연료통, 연료관, 엔진 등에 사용되는 금속을 부식시키는 것을 방지한다.

반면, 본 발명의 메탄올 연료 조성물은 휘발유 대체연료 및 첨가제로서도 사용할 수 있으며, 첨가제로서 사용할 경우 휘발유 단독으로 사용할 때보다 배출가스가 적고 연비가 좋으며, 동력성능이 동일 또는 우수하고 소음이 적어진다.

이하 본 발명의 실시예 및 실험예를 통해 본 발명의 메탄올 연료 조성물에 관하여 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.

[ 실시예 1. 메탄올 연료 조성물 1의 제조]

하기 기재된 제조방법을 통해 본 발명의 메탄올 연로 조성물 1을 제조한다.

하기 기재된 1) 내지 5)의 각 원료를 준비한 각 보관 탱크에 넣고 6시간을 경과시켜, 원료에 포함되어 있는 불순물이 원료의 하단으로 자연 침전되도록 한다.

1) 메탄올 50kg

2) 나프타 30kg

3) 톨루엔 8kg

4) 자일렌 8kg

5) 2-메틸부탄(2-methylbutan(C2H5CH(CH3)2)) 4kg

상온, 상압 조건하에서 메탄올 및 나프타를 도 1에 나타낸 메탄올 연료의 생산 공정도에 따라, 적량 펌프를 통해 혼합조에 투입하여 1시간 경과시켜 두 원료에 의한 상분리 현상이 발생한 것을 확인한다. 이후, 톨루엔(또는 자일렌)을 공장 공정도의 적량 펌프를 통해 상기 혼합조에 투입한 다음, 2-메틸부탄(2-methylbutan(C2H5CH(CH3)2))을 투입하고 혼합조 탱크 하단에 설치된 혼합 회전판을 이용하여 1시간 동안 혼합하여 본 발명의 메탄올 연료 조성물 1을 제조한다.

[ 실시예 2. 메탄올 연료 조성물 2의 제조]

하기 기재된 제조방법을 통해 본 발명의 메탄올 연로 조성물 2를 제조한다.

하기 기재된 1) 내지 5)의 각 원료를 준비한 각 보관 탱크에 넣고 6시간을 경과시켜, 원료에 포함되어 있는 불순물이 원료의 하단으로 자연 침전되도록 한다.

1) 메탄올 50kg

2) 나프타 30kg

3) 톨루엔 8kg

4) 자일렌 8kg

5) 상분리 방지제 3kg

상온, 상압 조건하에서 메탄올 및 나프타를 도 1에 나타낸 메탄올연료의 생산 공정도에 따라, 적량 펌프를 통해 혼합조에 투입하여 1시간 경과시켜 두 원료에 의한 상분리 현상이 발생한 것을 확인한다. 이후, 톨루엔(또는 자일렌)을 공장 공정도의 적량 펌프를 통해 상기 혼합조에 투입하고 혼합조 탱크 하단에 설치된 혼합 회전판을 이용하여 1시간 동안 혼합한다. 이후, 상분리 방지제를 투입하고 1시간 동안 혼합하여 본 발명의 메탄올 연료 조성물 2를 제조한다. 제조된 상기 메탄올 연료 조성물 2를 최소 3시간 동안 경과시켜, 상분리 방지제를 통한 화학 반응으로서 상분리 현상이 해소됨을 확인하여 제품의 안정성을 확보한다.

상기 상분리 방지제로는 뷰틸 셀로솔브(Butyl cellosolve), 에틸 셀로솔브(Ethyl cellosolve), 로진산(Rosin Acid) 화합물, 이소프로판올(iso-propanol) 및 이소부탄올(isobutanol)중에 하나 이상을 선택하여 총 중량 3kg에 맞추어 첨가할 수 있으며, 본 발명의 실시예 2의 메탄올 연료 조성물 2에서는 뷰틸 셀로솔브 1kg, 로진산 1kg 및 이소프로판올 1kg을 선택하여 혼합한 혼합물을 사용하였다.

[ 실시예 3. 메탄올 연료 조성물 3의 제조]

하기 기재된 제조방법을 통해 본 발명의 메탄올 연로 조성물 3을 제조한다.

하기 기재된 1) 내지 6)의 각 원료를 준비한 각 보관 탱크에 넣고 6시간을 경과시켜, 원료에 포함되어 있는 불순물이 원료의 하단으로 자연 침전되도록 한다.

1) 메탄올 50kg

2) 나프타 30kg

3) 톨루엔 7kg

4) 자일렌 7kg

5) 상분리 방지제 3kg

6) 2-메틸부탄(2-methylbutan(C2H5CH(CH3)2)) 3kg

상온, 상압 조건하에서 메탄올 및 나프타를 도 1에 나타낸 메탄올연료의 생산 공정도에 따라, 적량 펌프를 통해 혼합조에 투입하여 1시간 경과시켜 두 원료에 의한 상분리 현상이 발생한 것을 확인한다. 이후, 톨루엔(또는 자일렌)을 공장 공정도의 적량 펌프를 통해 상기 혼합조에 투입한 다음, 2-메틸부탄(2-methylbutan(C2H5CH(CH3)2))을 투입하고 혼합조 탱크 하단에 설치된 혼합 회전판을 이용하여 1시간 동안 혼합한다. 이후, 상분리 방지제를 투입하고 1시간 동안 혼합하여 본 발명의 메탄올 연료 조성물 3을 제조한다. 제조된 상기 메탄올 연료 조성물 3을 최소 3시간 동안 경과시켜, 상분리 방지제를 통한 화학 반응으로서 상분리 현상이 해소됨을 확인하여 제품의 안정성을 확보한다.

(총 소요시간: 12시간)

상기 상분리 방지제로는 뷰틸 셀로솔브(Butyl cellosolve), 에틸 셀로솔브(Ethyl cellosolve), 로진산(Rosin Acid) 화합물, 이소프로판올(iso-propanol) 및 이소부탄올(isobutanol)중에 하나 이상을 선택하여 총 중량 3kg에 맞추어 첨가할 수 있으며, 본 발명의 실시예 3의 메탄올 연료 조성물 3에서는 뷰틸 셀로솔브 1kg, 로진산 1kg 및 이소프로판올 1kg을 선택하여 혼합한 혼합물을 사용하였다.

[ 실험예 1. 메탄올 연료 조성물 1 내지 3의 성상 및 성분분석]

상기 실시예 1 내지 3의 메탄올 연료 조성물 1 내지 3의 성상 및 성분분석을 중국무순석화무순석유화공연구원에 의뢰하였으며, 그 결과를 도 2에 나타내었으며, 도 2의 주요내용을 번역하여 표 1에 나타내었다. 또한, 표 1에서는 중국 93 휘발유 기준표준(IV) 유럽 5 기준, 절강성 M15 기준, 절강성 M30 기준, 절강성 M50 기준의 내용을 기재하여 상호비교하였다.

No.	검사항목		당사제품 검사결과	중국 93 휘발유기준 표준(Ⅳ)	유럽5기준	절강성M15기준	절강성M30기준	절강성M50 기준
1	접착력, GUMmg/100ml Real colloid		1.5	<(or=) 5		<(or=) 5	<(or=) 5	<(or=) 5
2	산화안정도, min Induction period		2400	>(or=) 480
3	동판부식,（50℃，3h） copper corrosion		1	1	1	1	1	1
4	수용성알카리, Water-soluble acid and base		없음	없음		없음	없음	없음
5	10%	유출온도, ℃ 증유승상 evaporating temperature	57.4	<(or=) 70		<(or=) 70	<(or=) 70	<(or=) 70
6	50%		63.1	<(or=) 120		<(or=) 120	<(or=) 120	<(or=) 120
7	90%		147.5	<(or=) 190		<(or=) 190	<(or=) 190	<(or=) 190
8	종말점, ℃ Distilling point temperature		169.8	<(or=) 205	<(or=) 210	<(or=) 205	<(or=) 205	<(or=) 205
9	잔류량, %（체적분율） Remaining quantity		0.92	<(or=) 2	<(or=) 2	<(or=) 2	<(or=) 2	<(or=) 2
10	기계잡질, Mechanical impurity		없음	없음		없음	없음	없음
11	증기압（冬），Kpa Vapor pressure		50	42~85(冬) 40~68(夏)	45-70	<(or =) 90(冬) <(or =)86(夏)	<(or =) 90(冬) <(or =)86(夏)	<(or =) 90(冬) <(or =)86(夏)
12	메르캅탄함량,%（품질평가점수） Merkaptan sulfur content		0.00048	<(or=) 0.001		<(or=) 0.001	<(or=) 0.001	<(or=) 0.001
13	황함량, %（품질평가점수） Sulfur content		0.005	<(or=) 0.015	<(or=) 0.005	<(or=) 0.045	<(or=) 0.04	<(or=) 0.03
14	수분함량, %（품질평가점수） moisture		0.04	<(or=) 0.20		<(or=) 0.15	<(or=) 0.15	<(or=) 0.15
15	벤젠함량, %（체적분율） Benzene content		0.12	<(or=) 1	<(or=) 1	<(or=) 2.2	<(or=) 2	<(or =) 1.4
16	납함량, g/L Lead content		<0.0025	<(or=) 0.005	<(or=) 0.005	<(or=) 0.0005	<(or=) 0.004	<(or=) 0.004
17	망간함량, g/L Magnesium content		<0.00025	<(or=) 0.008		<(or=) 0.018	<(or=) 0.018	<(or=) 0.018
18	철함량, g/L iron content		0.002	<(or=) 0.010		<(or=) 0.01	<(or=) 0.01	<(or=) 0.01
19	옥탄가（RON）		99.6	>(or =) 93	>(or =) 95	>(or =) 93	>(or =) 93	>(or=) 97
20	폭발저항지수, Explosion resistance index		93.7	보고	>(or=) 85	>(or=) 88	>(or=) 88	>(or=) 88
21	방향족함량, %（체적분율） Hydrocarbon content		11.9	<(or=) 40	<(or=) 35	<(or=) 36	<(or=) 32	<(or=) 22
22	올레핀함량, %（체적분율） Ethylenic hydrocarbon		1.2	<(or=) 28	<(or=) 18	<(or =) 31.5	<(or=) 28	<(or=) 19

상기 표 1에 기재된 바와 같이, 본 발명의 메탄올 연료 조성물 1 내지 3은 기존의 가솔린 연료에 비하여 동판부식성 및 산화안정도에서 우수한 값을 가지는 것을 확인하여 내연기관용 연료의 품질수준을 만족하고 있음을 알 수 있다.

[ 실험예 2. 메탄올 연료 조성물 1 내지 3의 ECE15 + EUDC 평가]

본 발명의 내연기관용 메탄올 조성물의 평가는 한국특허 등록번호 10-0525362에 기재된 것과 동일한 방법인 유럽식평가방법(ECE15+EUDC)으로 평가하였다. 비교대상 연료(대조군)는 옥탄가 #93 무연휘발유 연료를 사용하였다. 본 발명의 상기 실시예 1 내지 3의 메탄올 조성물 1 내지 3의 연료 조성물을 이용하였다. 이때, 차량은 현대 EF 소나타(EFSONATA) 2008년식을 사용하였으며, 가) GB1835.2-2001(주행시 자동차 배출가스 측정법), 나) GB/Tl2543-90(자동차 동력성능 측정법), 다) GB1495-2002(자동차 고속 주행시 차량외부 소음측정법)으로 분석 및 평가하였다. 연료를 차량에 주입하고 200km를 주행한 후, 공회전 중에 배출가스 1차 측정, 연료 경제성 1차 측정, 동력성능 1차 측정, 공회전시 소음을 1차 측정하였다. 하기 실험 결과의 실시예1 내지 3은 메탄올 연료 조성물 1 내지 3을 각각 나타낸다.

하기 표 2는 테스트용 차량규격을 나타낸 표이다.

차량모델	EF SONATA	차량생산공장	한국 울산
배기량(cc)	1998	차량운행거리(km)	35000
기어	5단 자동	타이어 압력(kpa)	225
출시년도	2008	공식연비(km/ℓ)	12.5

하기 표 3은 테스트용 실험기기 및 설비를 나타낸 표이다.

구분	실험기기 및 설비	모델	생산국
1	직류전력 샤시 측정기	CTDY-1211	일본
2	정용샘플시스템	CVS 9100	일본
3	자동차 배기가스 분석 시스템	MEXA 9400	일본
4	휴대용 자동차 배기가스 분석 기기	MEXA 554GE	일본
5	점화 정시시계	NO 4165	미국
6	비접촉식 속도계	LC 5100	일본
7	성급계	HS-5670	한국
8	성급 교정기기	HS-6080	한국
9	회전속도표	SE-1520	일본
10	온도계	SY 통풍식	일본
11	자력센서 풍향, 풍속표	DEM5-1	중국

가) GB1835.2-2001(주행시 자동차 배출가스 측정법)

하기 표 4는 가) GB1835.2-2001(주행시 자동차 배출가스 측정법)에 따라 EF SONATA 승용차의 오염물질 배출 및 연비 테스트 결과를 나타낸 표이다.

구분	HC(g/km)	CO(g/Km)	NOx(g/km)	연 비(km/ℓ)	비고
#93 휘발유(대조군)	0.11	0.92	0.37	12.5
실시예 1	0.07	0.73	0.18	13
실시예 2	0.07	0.68	0.16	13.5
실시예 3	0.06	0.64	0.12	14.1

상기 표 4에 기재된 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 3(메탄올 연료 조성물 1 내지 3)이 #93 휘발유(대조군)보다 HC를 최대 36% 감소시키고 CO를 최대 30% 감소시켰으며 Nox를 67% 감소시키는 효과를 가지는 것을 확인하였다. 또한, 연비는 최대 12.8% 증가시키는 효과를 가지는 것을 확인하였다. 상기 표 4의 결과를 도 3 내지 6에서 더욱 간단하고 명확하게 나타내었다.

나) GB/Tl2543-90(자동차 동력성능 측정법)

차량을 200km를 주행한 후 기어를 4단 및 5단에 넣고 가속시 소요시간을 측정하였다. 하기 표 5는 EF SONATA 승용차의 동력성능 테스트 결과를 나타낸 표이다.

구분	5단 가속시간	4단 가속시간
#93 휘발유(대조군)	25.97	22.97
실시예 1	24.79	21.44
실시예 2	24.93	21.74
실시예 3	23.14	20.76

상기 표 5에 기재된 바와 같이, #93휘발유(대조군)에 비하여 실시예 1 내지 3의 4단 및 5단에서의 가속시간이 더 짧아 가속력이 빠름을 확인하였다. 특히 실시예 3의 가속력이 가장 큰 것을 확인하였다. 상기 표 5의 결과를 도 7에 더욱 간단하고 명확하게 나타내었다.

다) GB1495-2002(자동차 고속 주행시 차량외부 소음측정법)

GB1495-2002(자동차 고속 주행시 차량외부 소음측정법)에 따라 차량을 주행상태에서 기어 수를 2단, 3단에 두고 차량의 좌,우측에서 각각 4번씩 소음 수치(Decibel)를 측정하여 최대값을 표기하였으며, 최대값의 평균값을 계산하였다.

하기 표 6은 #93 휘발유를 넣은 EF SONATA 승용차의 소음측정 결과를 나타낸 표이다.

기어 수	측정위치	엔진회전속도(RPM)	측정소음(DB)	평균소음(DB)
2단	좌측	3800	76.1	75.50
	우측	3800	75.0
3단	좌측	2800	76.8	77.15
	우측	2800	77.5

하기 표 7은 실시예 1의 메탄올 연료 조성물 1을 넣은 EF SONATA 승용차의 소음측정 결과를 나타낸 표이다.

기어 수	측정위치	엔진회전속도(RPM)	측정소음(DB)	평균소음(DB)
2단	좌측	3800	74.9	73.45
	우측	3800	72.0
3단	좌측	2800	71.1	70.65
	우측	2800	70.2

하기 표 8은 실시예 2의 메탄올 연료 조성물 2를 넣은 EF SONATA 승용차의 소음측정 결과를 나타낸 표이다.

기어 수	측정위치	엔진회전속도(RPM)	측정소음(DB)	평균소음(DB)
2단	좌측	3800	76.0	75.1
	우측	3800	74.2
3단	좌측	2800	72.0	72.0
	우측	2800	71.9

하기 표 9는 실시예 3의 메탄올 연료 조성물 3을 넣은 EF SONATA 승용차의 소음측정 결과를 나타낸 표이다.

기어 수	측정위치	엔진회전속도(RPM)	측정소음(DB)	평균소음(DB)
2단	좌측	3800	76.3	75.3
	우측	3800	74.2
3단	좌측	2800	72.6	72.5
	우측	2800	72.3

본 발명의 실시예 1 내지 3 및 대조군의 소음을 측정한 결과, 상기 표 6 내지 9에 나타난 바와 같이, #93 휘발유를 넣은 차량의 소음에 비하여 실시예 1 내지 3의 소음 감소효과가 우수함을 확인하였으며, 연료의 성능적으로는 크게 차이가 없는 것을 확인하였다. 상기 표 6 내지 9의 결과를 도 8로 간단하고 명확하게 나타내었다.

[ 실험예 3. 상분리 현상 및 이의 해소]

본 발명의 실험예 3은 상분리 현상의 발생 및 해소를 보다 상세히 설명하기 위하여 진행하였으며, 그 결과를 도 9 내지 11에 나타내었다.

[ 실험예 4. 상분리 방지제를 투입한 메탄올 및 탄화수소 부산물의 혼합물에 대한 장기 보관용이성 평가]

상분리 방지제를 투입한 혼합물의 장기 보관용이성을 확인하기 위하여, 메탄올과 탄화수소 부산물을 혼합하여 상분리 현상을 일으킨 다음, 상기 혼합물에 상분리 방지제를 투입하고 섭씨 영하 20℃에서 24시간이 경과한 후 사진을 촬영하였다(실험일자: 2009년 11월 16일~2009 11월 17일). 촬영된 사진 결과를 도 12에 나타내었다. 사진 결과, 영하 20℃에서 24시간이 경과한 후에도 상분리 현상이 일어나지 않는 것을 확인하였다.

[ 실험예 5. 본 발명의 메탄올 연료 조성물의 km당 연료소모량 및 rpm당 발생하는 힘과 토크 측정]

본 발명의 메탄올 연료 조성물에 대한 km당 연료소모량 및 rpm당 발생하는 힘과 토크를 측정하기 위하여 2015년 상하이화공연구원에 의뢰하였다.

가) km당 연료소모량 측정

하기와 같은 조건으로 측정을 진행하였다.

검사주체: 상하이화공연구원 메탄올연료연구실

검사일시 :2015년 1월15일~16일

검사방법 : 2000rpm을 유지한 상태에서 km당 연료 소모량을 가솔린과 메탄올휘발유(본 발명의 메탄올 연료 조성물을 의미)의 비교

실험 사용 발동기 형식 : JW-491Q-ME

실험 기계 형식: DW160

실험 외부온도 : 10~15℃

실험 외부습도: 30~60%

실험 압력 : 101kpa

측정결과를 도 13에 나타내었으며, 이에 대한 번역 및 분석을 표 10에 나타내었다.

구분(N.m)	명칭	가솔린	메탄올 휘발유
120	연료 소모량(kg/h)	8.294	8.419
110		7.724	7.801
100		7.087	7.266
90		6.483	6.553
80		5.888	5.986
70		5.307	5.430
60		4.946	4.977
50		4.466	4.519
40		3.815	3.879
30		3.334	3.361
20		2.883	2.905

상기 표 10에 나타낸 바와 같이, 가솔린과 본 발명의 메탄올 휘발유의 연료 소모량이 유의한 차이를 보이지 않는 것을 확인하였으며, 이는 가솔린과 본 발명의 메탄올 휘발유의 연료 소모량이 같다고 판단할 수 있다.

나) rpm당 발생하는 힘과 토크 측정

하기와 같은 조건으로 측정을 진행하였다.

검사주체: 상하이화공연구원 메탄올연료 실험실

검사일시 :2015년 1월22일~23일

검사방법 : 20% 가솔페달 유지 시에 가솔린과 메탄올 휘발유(본 발명의 메탄올 연료 조성물)의 힘과 토크 비교

실험 사용 발동기 형식 : JW-491Q-ME

실험 기계 형식: DW160

실험 외부온도 : 10~15℃

실험 외부습도: 30~60%

실험 압력 : 101kpa

측정결과를 도 14에 나타내었으며, 이에 대한 번역 및 분석을 표 11에 나타내었다.

구분(rpm)	가솔린		메탄올 휘발유
	출력파워/KW	출력토크/N.m	출력파워/KW	출력토크/N.m
2200	13.31	57.83	13.31	57.78
2500	13.85	52.93	13.58	51.88
2800	14.19	48.48	14.17	48.35
3100	14.38	44.35	14.49	44.65
3400	13.80	38.78	14.01	39.35
3700	11.84	30.56	12.18	31.48
4000	9.88	23.58	10.20	24.34

상기 표 11에 나타낸 바와 같이, 가솔린과 본 발명의 메탄올 휘발유의 출력파워와 출력토크가 유의한 차이를 보이지 않는 것을 확인하였으며, 이는 가솔린과 본 발명의 메탄올 휘발유의 rpm당 발생하는 힘과 토크가 같다고 판단할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이행할 수 있을 것이다.

# 93 휘발유는 옥탄가 93의 무연 휘발유를 의미하며, 본 발명의 대조군으로 사용되었다.
도면의 실시예 1은 실시예 1에서 제조한 메탄올 연료 조성물 1을 의미한다.
도면의 실시예 2는 실시예 2에서 제조한 메탄올 연료 조성물 2를 의미한다.
도면의 실시예 3은 실시예 3에서 제조한 메탄올 연료 조성물 3을 의미한다.
표 1은 실시예 1 내지 3에서 제조한 메탄올 연료 조성물 1 내지 3의 성상 및 성분분석을 중국무순석화무순석유화공연구원에 의뢰한 결과를 나타낸 것이다.
표 2는 유럽식평가방법(ECE15+EUDC)을 수행하기 위해 사용된 테스트용 차량 구격에 관한 설명이며, 표 3은 테스트용 실험기기 및 설비에 관한 설명이다.
표 4는 본 발명의 실시예 1 내지 3에서 제조한 메탄올 연료 조성물 1 내지 3을 주입한 EF SONATA 승용차를 GB1835.2-2001(주행시 자동차 배출가스 측정법)으로 오염물질 배출 및 연비 테스트한 결과를 나타낸 것이다.
표 5는 본 발명의 실시예 1 내지 3에서 제조한 메탄올 연료 조성물 1 내지 3을 주입한 EF SONATA 승용차를 GB/Tl2543-90(자동차 동력성능 측정법)으로 측정 평가한 것을 나타낸 것이다.
표 6은 #93 휘발유를 넣은 EF SONATA 승용차의 소음을 GB1495-2002(자동차 고속 주행시 차량외부 소음측정법)에 따라 측정한 결과를 나타낸 것이다.
표 7은 실시예 1에서 제조한 메탄올 연료 조성물 1을 넣은 EF SONATA 승용차의 소음을 GB1495-2002(자동차 고속 주행시 차량외부 소음측정법)에 따라 측정한 결과를 나타낸 것이다.
표 8은 실시예 2에서 제조한 메탄올 연료 조성물 2를 넣은 EF SONATA 승용차의 소음을 GB1495-2002(자동차 고속 주행시 차량외부 소음측정법)에 따라 측정한 결과를 나타낸 것이다
표 9는 실시예 3에서 제조한 메탄올 연료 조성물 3을 넣은 EF SONATA 승용차의 소음을 GB1495-2002(자동차 고속 주행시 차량외부 소음측정법)에 따라 측정한 결과를 나타낸 것이다.
표 10은 본 발명의 메탄올 연료 조성물(메탄올 휘발유)과 가솔린의 km당 연료소모량을 측정한 결과를 나타낸 도 13의 내용을 번역 및 분석한 것을 나타낸 것이다.
표 11은 본 발명의 메탄올 연료 조성물(메탄올 휘발유)과 가솔린의 rpm당 발생하는 힘과 토크 측정한 결과를 나타낸 도 14의 내용을 번역 및 분석한 것을 나타낸 것이다.
도 1 내지 14은 도면 1 내지 14을 의미한다.

Claims (4)

1. 조성물 총 중량에 대하여
   1) 45 내지 55 중량비의 메탄올(Methanol);
   2) 25 내지 35 중량비의 나프타(Naphtha);
   3) 10 내지 25 중량비의 방향족 탄화수소 부산물; 및
   4) 0.01 내지 3 중량비의 상분리 방지제;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 메탄올 연료 조성물.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 3)의 방향족 탄화수소 부산물은 톨루엔, 자일렌, heavy aromatic(CH3)3 및 heavy naphtha로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 내연기관용 메탄올 연료 조성물.
   
3. 제 1항 내지 2항에 있어서, 상기 4)의 상분리 방지제는 뷰틸 셀로솔브(Butyl cellosolve), 에틸 셀로솔브(Ethyl cellosolve), 로진산(Rosin Acid) 화합물, 이소프로판올(iso-propanol), 및 이소부탄올(iso butanol)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 상분리 방지제 혼합물인 것을 특징으로 하는, 내연기관용 메탄올 연료 조성물.
   
4. 제 1항 내지 3항의 상기 메탄올 연료 조성물에 2-메틸부탄(2-methylbutan(C2H5CH(CH3)2))을 더 첨가하는 것을 특징으로 하는, 내연기관용 메탄올 연료 조성물.
   

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