KR20190070543A - 멤브레인필터를 통한 디젤차량의 질소산화물 저감 법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기에서 산소와 질소를 분리하여 디젤차량의 배출가스 중 NOx를 저감하기 위한 것 으로 중공사형 기체분리막이 내장된 맴브레인 필터를 통해 공기중의 질소와 산소를 분리, 질소를 저감하고 농축된 산소를 연소시켜 자동차의 배출가스 중 NOx의 발생을 줄여 유해물질을 저감시키고 연비를 향상하는 것에 목적이 있다.

Description

멤브레인필터를 통한 디젤차량의 질소산화물 저감 법{Nitrogen oxide reduction method of diesel vehicle through membrane filter}

본 발명은 공기에서 산소와 질소를 분리하여 디젤차량의 배출가스 중 NOx를 저감하기 위한 것 으로 중공사형 기체분리막이 내장된 맴브레인 필터를 통해 공기중의 질소와 산소를 분리, 질소를 저감시킨 농축된 산소를 공급해 자동차의 배출가스 중 NOx의 발생을 줄여 유해물질을 저감시키고 연비를 향상시키는 것에 목적이 있다.

공기로부터 산소와 질소를 추출하는 방법으로는 흡착제를 이용하는 방법(Pressure Swing Adsorption:PSA)과, 기체의 확산ㆍ투과 속도 차이를 이용하는 기체분리막법(Gas Separation Membrane) 등이 있다.

PSA방식은 질소와 고농도의 산소를 얻기에는 적합한 면이 있으나, 압축공기를 사용하기에 장치가 복잡하고 제작비가 상대적으로 비싼 단점이 있다.

멤브레인 필터를 이용한 공기분리법은 상대적으로 저렴하고 장치가 간단한 장점이 있다.

기존 디젤차량의 배출가스 후처리 장치(EGR, SCR, LNT 등)만으론 NOx를 저감하는데에 한계가 있었다. 따라서, 본 발명의 흡입공기를 전처리 과정을 통해 질소 자체를 줄여 NOx발생량을 저감하고 높아진 산소농도를 통해 기존보다 연비 향상과 환경오염 저감을 이룰 수 있도록 하는 것에 있다.

본 발명은 터보차저를 통해 압축된 공기를 중공사형 기체분리막이 내장된 맴브레인필터를 통해 엔진 실린더에 유입되는 질소를 저감시켜 NOx발생량을 줄이는 데에 목적이 있다. 위 목적을 이루기 위해 터보차저와 인터쿨러를 통해 압축된 냉각공기를 산소와 질소의 분자경 차이를 통해 중공사형 기체분리막을 통과하기 쉬운 산소와 중공사형 기체분리막을 통과하지 못하는 질소를 분리해 질소를 저감시킴으로써 상기의 과제를 해결할 수 있다.

본 발명을 통해 얻을 수 있는 효과는 다음과 같다.

첫째, NOx의 발생량 자체를 줄여 기존 후처리 방식 저감장치와 병행할 시 NOx배출량을 획기적으로 줄일 수 있다.

둘째, 질소가 저감 된 만큼 산소농도가 높아져 완전 연소에 근접한 연소 상태에서 운행함으로써 연비 향상과 출력 증강에 도움이 된다.

샛째, 향상된 연비와 출력으로 인해 PM, 이산화탄소 등 다른 유해물질의 배출량 또한 줄일 수 있는데 도움이 된다.

도 1은 본 발명의 멤브레인 필터를 통한 NOx저감장치의 장착 예시를 나타낸 도면이다.
도 2는 맴브래인필터의 상세 구성을 나타낸 도면이다.

본 발명은 맴브레인필터를 공기 중의 질소와 산소를 분리해 질소를 저감하고 농도가 증가된 농축산소를 연속적으로 생산하여, NOx발생량을 줄이고 연비를 향상 시킬 수 있는 맴브레인 필터를 이용한 질소저감장치 관한 것으로, 이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 멤브레인필터를 이용한 질소저감장치의 개략 공정 과정도를 나타낸다.

도 2는 멤브레인 필터의 내부 구조를 도시한 사시도를 나타낸다.

도 1과 도 2를 참조하면 먼저, 에어크리너(1)를 통과하여 공기 중의 먼지 및 각종 이물질 들이 여과되어 걸러지고, 여과된 공기는 터보차저(2)에 의하여 압축된 후 인터쿨러(3)에서 냉각되고 멤브레인필터(4)로 보내져 질소와 산소가 분리된다. 이를 통해 기존 일반 공기 즉, 질소 약 78%, 산소 약 21%, 기타 약 1%의 성분비율로 구성된 공기를 질소를 저감시킨 산소가 농축된 공기로 변환할 수 있다.

농축 산소는 실린더(6)로 보내져 피스톤(7)을 통해 압축 후 인젝터(5)를 통해 분사되는 경유와 압축착화 방식을 통해 연소 되어 동력을 발생시키고 배출가스는 터보차저를 구동하는 에너지 원으로 사용된 후 배출된다.

도 2를 참조하여 맴브레인필터의 공기분리법을 설명한다.

맴브레인필터(8)의 중공사막필터에(9)에 압축공기를 통과시키면 중공사막(10)의 무수한 구멍을 통해 분자의 크기 차이와 투과성 차이로 인해 물질이 분리된다.

이를 통해 분자 크기가 다른 질소와 산소를 분리 추출 할 수 있는 것 이다.

1 : 에어크리너 2 : 터보차저
3 : 인터쿨러 4 : 맴브레인 필터
5 : 인젝터 6 : 실린더
7 : 피스톤 8 : 맴브레인필터 케이스
9 : 필터단면도 10 : 중공사막 확대도

Claims (1)

1. 공기에서 산소와 질소를 분리 추출하는 장치에 있어서, 터보차저를 통한 압축공기를 이용, 맴브래인필터를 통과하며 질소와 산소를 분리해 질소산화물을 저감하고 연비를 향상 시키는 장치로, 에어크리너(1)→터보차저(2)→인터쿨러(3)→맴브레인필터(4)→실린더(6)→피스톤(7)의 순서로 구성된 맴브레인필터를 통한 질소저감을 통한 질소산화물저감장치

Images