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내연 기관을 한 세기 넘게 사용해 왔지만, 에너지 효율을 높이고 배기 가스를 감축하는 문제는 아직도 더 큰 발전을 기대할 수 있다. 사실, 내연 기관의 효율 향상은 향후 30년 간 차량의 연비 향상에 가장 유망하고도 비용 효과적인 접근 방법이라 할 수 있다. 미국은 고등 기관을 상업화하여 수송 연료의 사용을 20~40% 감축할 수 있고, 이 덕분에 경제, 환경, 에너지 방면의 안보를 강화할 수 있게 된다. 고등 기관을 하이브리드 전기 차 또는 콘센트 식(plug-in) 하이브리드 전기 차에 적용할 경우, 연료 절감에 더 한층 기여할 수 있게 된다. 미국 에너지부(DOE)에서 추진하는 차량 기술 프로그램(VTP: Vehicle Technologies Program)의 고등 연소 기관 R D 분과 프로그램은 차량에 전력을 공급하는 기관의 효율을 향상시켜, 승용차(자동차와 경트럭)와 영업용 차(중형 트럭 및 영업용 트럭)의 연비를 높이고자 한다. 이 분과 프로그램에서 의도하는 목표와 전략, 주요 성과의 일부를 다음에 소개한다: 승용차와 영업용 차와 관련한 목표 2014년까지 승용차에 적용하는 기관의 효율을 25~40% 향상시킨다. 2014년까지 영업용 차의 기관 효율을 최소 20% 향상시킨다. 영업용 기관의 비용, 내구성, 배출량 등과 관계된 목표를 달성한다. 고효율에 더 깨끗한 연소 기관을 개발하기 위한 전략 고효율 기관의 개발 전략은 보완적 성격의 기술 경로 3가지에 초점을 맞추고 있다. 또한 차량과 기관의 제조사, 공급사, 국립 연구소, 대학 등과 협력을 필요로 한다: 소형화, VCR(Variable Compression Ration, 가변압축비), 린번 엔진 운영 등과 같은 고등 기술을 활용해, 종래의 불꽃 점화 가솔린 기관의 연비를 25% 이상 향상시킨다. 디젤 연소보다 효율이 높은 신 연소 방법을 개발하는데, 이때 배출 가스를 거의 발생시키지 않고, 복잡하면서 고가의 장비를 필요로 하지 않으며, 배출 규제까지 충족시킬 수 있게 한다. 기관에서 배출되는 배기 가스에 섞여 나온 에너지를 복구하여 에너지 효율을 10% 향상시키거나, 발생한 열을 전기로 변환시켜 차와 보조 하중(auxiliary loads)에 전력을 공급하는 전기 장치와, 하부 싸이클(bottoming cycles), 터보 복식(turbo-compounding)/흡기 과급(turbo-charging) 등을 이용해 효율을 더 높인다. 주요 성과 고등 연소 기관 R D에 관한 분과 프로그램은 기관과 차량의 개발, 효율적인 연소 전략, 배출 감축, 건강 배려, 컴퓨터 모델링, 배기 열의 복구 등과 관련해 큰 발전을 이끌어 왔다. 다음은 지금까지 이룩한 발전 가운데 으뜸으로 꼽히는 것이다: 영업용 기관에 대한 R D 투자 비용의 60배에 해당하는 이익을 산출함 승용차용 가솔린만큼 깨끗한 디젤을 개발함 고효율에, 본래부터 깨끗한 연소 기술을 검증해 냄 연소 과정에 대한 근본적 이해를 깊게 함 고효율 린번 기관을 개발하는 데 필요한 CLEERS 데이터베이스를 구축함 청정 디젤 기관이 인체의 건강에 미치는 영향을 조사함 산업계 표준에 맞는 기관을 설계하는 소프트웨어를 개발함 열전기 발전기를 이용해 연비를 향상시킴 수위의 고등 디젤 컨퍼런스를 주관함 미래로 나아가기 VTP의 고등 연소 기관 R D 분과 프로그램은 미국이 석유 소비를 줄이고자 한 발자욱 크게 내디딘 걸음이다. 앞서 설명한 3가지 기술 경로에 노력을 쏟아 붓고, R D에 대한 투자를 지속적으로 강화하며, 산업계와 대학, 국립 연구소 등과 협력을 계하여, 석유 대체 효과를 한층 강화시켜 나갈 계획이다. 목차 승용차와 영업용 차와 관련한 목표 고효율에, 더 깨끗한 연소 기관 개발 전략 주요 성과 미래로 나아가기 |
