석유화학사의 부생 LPG 품질문제를 놓고, 관련 당사자간의 공방이 벌어지고 있다. 이에 본지에서는 석유화학사의 부생 LPG 품질평가를 실험한 ‘삼성종합화학(주) LPG의 자동차 연료화에 관한 적정성 연구’란 논문을 게재한다.

이 논문은 호서대 산업안전기술센터가 지난 8개월(1998, 11. 17∼1999. 6. 11)여간 연구한 최종보고서로 동방에너지(주)의 의뢰로 삼성종합화학에서 생산되는 LPG가 자동차 연료로 적합한가에 대한 타당성 연구이다. <편집자주>


그림 13에는 침지시간의 경과에 따른 다이아프램 고무의 탄성률과 인장강도 변화를 나타냈다. 전반적으로 침지시간의 경과에 따라 물성값이 하락하는 경향을 나타내며 LPG와 S-LPG의 커다란 차이점은 없었으나 일부 물성값에서 S-LPG가 약간 높음을 알 수 있다.


2.4 LPG 자동차 성능시험

2.4.1 시험용 LPG 자동차의 제원 및 연료공급장치

2.4.1.1 시험용 LPG 자동차의 제원

S-LPG의 자동차 연료 타당성을 검증하기 위하여 LPG용 싼타모 자동차(현대정공: FBM Type)를 구입하여 성능시험을 하였으며, 자동차의 제원은 표 13과 같다.


2.4.1.2 시험용 LPG 자동차의 연료공급장치

시험용 자동차의 연료공급장치의 개략도는 그림 14와 같으며, 연료는 LPG 봄베 → 솔레노이드 밸브 유닛 → 예열기 → 베이퍼라이저 → 믹서 → 기관, 순서를 거쳐 공급되도록 되어 있다. 연료공급장치의 각각 구조 및 기능은 다음과 같다.


1) LPG 봄베

LPG 봄베는 그림 15와 같은 구조로 되어 있으며, LPG를 충전하기 위한 고압용기이다. 그리고, 기상밸브(황색), 액상밸브(적색), 충전밸브(녹색)등 3가지의 기본밸브와 용적 표시계, 액면 표시계 등의 지시장치가 부착되어 있다.

LPG 봄베는 고압가스 안전관리법 및 산업자원부 고시에 의해 31kg/㎠의 내압시험과 18.6kg/㎠의 기밀시험을 만족하도록 규정되어 있으며, 안전을 위하여 최고 충전량은 봄베 내 용적의 85%로 추천하고 있다.

또한, 안전밸브는 봄베 외측에 충전밸브와 일체식으로 조립되어 있으며, 통상 스프링 힘에 의해 밸브가 시트에 밀착되어 있으나 봄베의 내압이 상승하여 20.8~ 24.8kg/㎠ 이상이 되면 스프링 힘을 이기고 밸브가 시트로부터 떨어져 LPG방출이 정지되도록 되어 있다.


2) 솔레노이드 밸브 유닛

솔레노이드 밸브 유닛은 그림16과 같은 구조로 되어 있으며, LPG 수온 스위치로부터 신호를 받아 수온에 따라 각각의 솔레노이드 밸브에 의해 기체 또는 액체의 차단 및 공급을 하는 역할을 하고 있으며, 아래부분에는 연료필터와 일체식으로 부착되어 있다.

솔레노이드 밸브의 작동은 기관의 냉각수 온도가 15℃ 이하일 경우에는 수온 스위치에 의하여 기체 솔레노이드 밸브가 작동하여 봄베 내의 기화된 LPG를 사용함으로서 시동성이 향상되며, 시동 후 냉각수의 온도가 15℃ 이상이 되면 액체 솔레노이드 밸브에 전원이 공급되어 양호한 주행성능을 얻도록 액체 LPG를 공급한다.


3) 예열기

예열기는 그림 17과 같은 구조로 되어 있으며, 솔레노이드 밸브 유닛과 베이퍼라이저 사이에 설치되어 액체 LPG 일부 또는 전부를 기화시켜서 베이퍼라이저 사이에 설치되어 액체 LPG 일부 또는 전부를 기화시켜서 베이퍼라이저에 공급하는 역할을 한다.

예열기를 두는 이유는 어떤 조건하에서는 베이퍼라이저에 순환되는 냉각수 만으로는 충분한 증발 잠열을 공급할 수 없으므로 액체 LPG의 일부가 기화하지 못하여 기관이 불량하게 되기 때문에 이런 현상을 방지하기 위하여 설치하는 것이다.


4) 베이퍼라이저

LPG 자동차는 봄베 내에 포함되어 있는 기체연료만을 사용하면 혹한시의 시동성을 대폭 향상시킬 수 있으나 고속영역에서는 필요로 하는 연료량에 비하여 LPG 봄베내에 액체연료가 기체연료로의 상변화가 순간순간 곧바로 따라 주지 못하기 때문에 자동차의 출력이 일정하지 않아 운전성이 나쁘거나 정상주행이 불가능하게 되는데, 베이퍼라이저는 이러한 문제점을 없애기 위하여 액화연료를 냉각수로 예열시켜 소정의 압력을 지닌 기체연료로 전환시켜 주는 매우 중요한 장치이다. 그 구조는 그림 18과 같이 수온 스위치, 시동 솔레노이드 밸브, 1차실, 2차실로 구성되어 있으며, 또한 베이퍼라이저 내의 타르를 청소하기 위한 드레인 콕크가 설치되어 있다.


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