디젤엔진의 입자상물질 배출량 측정 방법 비교 평가 = Comparison of Different Methods of Measuring Particulate Matter Emissions from a Diesel Engine

국문 초록 (Abstract)

지구온난화에 대한 대책마련이 시급한 상황에서 높은 연소효율과 낮은 온실가스 배출 특성을 보이는 디젤엔진에 대한 관심이 높아지고 있다. 그러나, 디젤엔진에서 배출되는 입자상 물질(PM)의 주성분인 블랙카본은 대기를 오염시킬 뿐 아니라 태양빛을 흡수하는 성질 때문에 지구온난화에도 직간접적으로 기여한다. 따라서 친환경 디젤엔진을 개발하려는 노력에 있어서 디젤엔진의 PM 배출량을 정확히 측정하는 것이 매우 중요한 과제이다. 본 연구에서는 시험용 이중연료 디젤엔진으로부터 배출되는 PM을 Tapered Element Oscillation Microbalance (TEOM)와 필터를 이용한 중량법으로 각각 측정하여 그 결과를 비교하였다. 중량법에는 테플론 필터(Teflo)와 테플론 코팅된 유리섬유 필터(Emfab)를 사용하여 그 성능을 서로 비교하였다. Teflo 필터는 전반적으로 TEOM 결과와 좋은 상관관계를 보이는 것으로 나타났으나, Emfab 필터는 PM 농도가 낮은 경우에 PM 농도를 과대평가하는 경향을 보였는데, 이는 Emfab 필터의 표면에 흡착되는 준휘발성 물질의 영향때문인 것으로 해석된다. 백업 필터를 이용하여 준휘발성 물질의 흡착 영향을 보정해 준 결과, Emfab 필터 측정결과와 TEOM 측정결과 간의 일치도가 확연히 좋아짐을 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과는 Emfab 필터를 사용하여 디젤엔진 배기가스 중의 PM을 측정할 때에는 백업필터의 사용이 필수적임을 보여주고 있어서, 앞으로 연구자들의 주의가 필요할 것으로 보인다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Under the increasing threat of global warming, diesel engines are drawing large attention due to its high combustion efficiency and hence low CO2 emission. Black carbon, the main component of particulate matter (PM) emitted from diesel engines, however, not only deteriorates the air quality but also contribute to global warming directly, indirectly and semi-directly. Therefore, accurate measurement of diesel exhaust PM is important in efforts to develop low-emission diesel engines. In this study, two different methods, the Tapered Element Oscillation Microbalance (TEOM) and the gravimetric method, were employed to measure the PM emission from a dual-fuel diesel engine under development. Two different kinds of filters, teflon filters (Teflo) and teflon-coated glass fiber filters (Emfab), were used for the gravimetric method. The PM emission measurements obtained by Emfab filters did not correlate well with the data obtained using TEOM, whereas the Teflo measurements showed good correlation with the TEOM measurements. The Emfab measurements overestimated PM concentrations especially at low concentrations due to large amount of deposition of semivolatile components on Emfab filters. With a backup filter correction, the correlation became much better. This result indicates that the backup filter correction is necessary in diesel exhaust PM measurement using Emfab filters.