토요타와 GAC의 혁신, 탄소 절감을 이끌 암모니아 엔진 🚗💨

토요타의 암모니아 엔진, 자동차 산업의 새로운 지평을 열다

토요타와 GAC의 혁신적인 암모니아 엔진

토요타는 중국의 자동차 제조업체 GAC와 협력하여 액체 암모니아를 연료로 사용하는 새로운 프로토타입 엔진을 개발했습니다. 이 엔진은 기존 가솔린 엔진에 비해 탄소 배출을 90% 줄이면서 161 마력의 성능을 발휘합니다. 암모니아 엔진의 개발은 승용차뿐만 아니라 선박, 항공기, 트럭, 기차 등 다양한 운송 수단에 암모니아 엔진의 사용을 확장하는 것을 목표로 합니다.

암모니아 연료의 이해

암모니아는 질소와 수소 분자로 구성된 무색 가스로, 주로 비료 생산에 사용되지만 연료로도 사용될 수 있습니다. 암모니아는 탄소 배출 없이 깨끗하게 연소되며, 높은 에너지 밀도를 가지고 있어 소량으로도 많은 에너지를 저장할 수 있습니다. 그러나 암모니아의 고독성과 현재로서는 연료로서 널리 사용되지 않아 관련 인프라 투자가 필요한 점 등이 도전 과제로 지적되고 있습니다.

자동차 산업에 미치는 영향

토요타의 암모니아 엔진은 전기차(EV) 및 기타 대체 연료 차량 시장에 중대한 변화를 가져올 수 있습니다. 특히 전기차의 경우 제한된 주행 거리, 긴 충전 시간, 높은 비용 등의 문제를 가지고 있지만, 암모니아 엔진은 더 긴 주행 거리와 빠른 연료 보급 시간을 제공함으로써 소비자에게 더 편리한 옵션을 제공할 수 있습니다.

결론

토요타와 GAC가 개발한 암모니아 엔진은 기존 가솔린 엔진보다 90% 적은 탄소 배출을 실현하며, 지속 가능한 운송의 미래를 위한 중요한 발걸음을 내딛고 있습니다. 그러나 암모니아의 독성 및 아직 갖추어지지 않은 연료 공급 인프라 등의 문제는 앞으로 해결해야 할 과제로 남아 있습니다.

GAC and Toyota create ammonia powered engine | Contechs

Everything You Need To Know About The Toyota Ammonia Engine - Engineeringmix

 

암모니아 엔진 개요

암모니아 엔진은 암모니아(NH₃)를 연료로 사용하는 내연기관입니다. 암모니아는 연소 시 이산화탄소(CO₂) 배출량이 없기 때문에 유망한 대체 연료입니다. 이는 차량 및 기타 기계에서 발생하는 온실 가스 배출량을 줄이는 데 매력적인 옵션입니다.

장점

• 온실 가스 배출량 감소: 암모니아 엔진은 연소 시 CO₂ 배출량이 없습니다. 이는 운송 및 기타 분야에서 발생하는 온실 가스 배출량을 크게 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.
• 공기 질 개선: 암모니아 엔진은 질소 산화물 및 미세먼지와 같은 다른 오염 물질도 적게 배출합니다. 이는 도시 및 기타 지역의 공기 질 개선에 도움이 될 수 있습니다.
• 국내 생산 연료: 암모니아는 천연 가스, 석탄 및 재생 에너지 등 다양한 원료로 생산할 수 있습니다. 이는 수입 석유에 대한 의존도를 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

문제점

• 독성: 암모니아는 심각한 건강 문제를 일으킬 수 있는 유독 가스입니다. 즉, 암모니아 엔진은 누출을 방지하기 위해 신중하게 설계 및 작동해야 합니다.
• 부식성: 암모니아는 알루미늄과 같은 일부 금속을 부식시킬 수 있습니다. 암모니아 엔진을 설계 및 제작할 때 이를 고려해야 합니다.
• 저장 및 운송: 암모니아는 상온 상압에서 기체이므로 저장 및 운송이 어렵습니다. 이는 암모니아 저장 및 운송을 위한 새로운 인프라 개발이 필요합니다.

결론

전반적으로 암모니아 엔진은 기존 내연기관에 대한 친환경적이고 지속 가능한 대안이 될 가능성이 있습니다. 그러나 광범위하게 사용되기 전에 해결해야 할 몇 가지 문제가 있습니다.

암모니아 엔진의 작동

암모니아 엔진은 기존 내연기관과 유사한 작동 원리를 가지고 있지만 몇 가지 중요한 차이점이 있습니다.

1. 연료:

• 기존 내연기관은 가솔린, 디젤 또는 천연 가스와 같은 탄화수소 연료를 사용합니다.
• 암모니아 엔진은 암모니아(NH₃)를 연료로 사용합니다. 암모니아는 질소와 수소로 구성된 화합물입니다.

2. 연소:

• 탄화수소 연료는 공기와 혼합되어 불꽃점화로 연소됩니다.
• 암모니아는 자체적으로 연소하기 어렵습니다. 암모니아 엔진은 촉매 또는 고온을 사용하여 암모니아를 분해하여 연소를 가능하게 합니다.

3. 연소 과정:

• 암모니아 엔진의 연소 과정은 다음과 같습니다.
  • 암모니아는 촉매 또는 고온에 의해 질소와 수소로 분해됩니다.
  • 수소는 공기와 혼합되어 연소하여 열을 발생시킵니다.
  • 이 열은 엔진의 피스톤을 움직여 동력을 발생시킵니다.

4. 배출가스:

• 탄화수소 연료를 사용하는 엔진은 CO₂, NOx, 미세먼지 등의 오염 물질을 배출합니다.
• 암모니아 엔진은 연소 과정에서 CO₂를 배출하지 않습니다.
• 암모니아 엔진은 NOx 및 미세먼지 배출량을 줄일 수 있지만 완전히 제거하지는 못합니다.

5. 엔진 종류:

• 암모니아 엔진은 다양한 방식으로 설계될 수 있습니다.
• 가장 일반적인 유형은 다음과 같습니다.
  • 스파크 점화 엔진: 기존 가솔린 엔진과 유사하게 작동하지만 암모니아 연료를 사용합니다.
  • 압축 점화 엔진: 디젤 엔진과 유사하게 작동하지만 암모니아 연료를 사용합니다.
  • 연료 전지: 암모니아를 전기 에너지로 변환하여 엔진을 구동합니다.

 

 

암모니아 엔진, 미래 해운업의 새로운 동력? 🚢

암모니아 엔진의 개발과 전망

2024년, 암모니아 엔진 개발에 있어 중요한 전환점을 맞이하고 있습니다. MAN Energy Solutions와 Wärtsilä는 해운업의 탄소 배출을 줄이기 위해 암모니아를 연료로 사용하는 엔진 개발에 앞장서고 있습니다.

MAN Energy Solutions는 2019년부터 암모니아를 연료로 사용하는 2행정 엔진 개발에 착수하여, 2022년 10월부터 코펜하겐에서 해당 엔진의 설계 및 연소 과정에 대한 테스트를 시작했습니다. 이들은 암모니아 연료가 탄소 배출 없이, 다른 연료(메탄, 메탄올, 에탄, LPG)와 같은 디젤 원리를 사용하여 연소될 수 있음을 보여주었습니다. 첫 번째 암모니아 엔진은 2024년에 출시될 예정입니다.

Wärtsilä는 암모니아를 연료로 사용하는 최초의 상용 4행정 듀얼 연료 엔진인 'Wärtsilä 25'를 개발했습니다. 이 엔진은 기존의 LNG 시스템에 기반하여 설계되었으며, 디젤, LNG, 가스 또는 액체 형태의 탄소 중립 바이오 연료 외에도 암모니아를 연료로 사용할 수 있습니다. Wärtsilä는 이 엔진을 통해 환경 지속 가능성과 운영 효율성을 모두 달성하고자 합니다.

암모니아는 태양광과 공기에서 생산될 수 있으며, 해운업에서의 탄소 배출을 줄일 수 있는 중요한 대안으로 간주됩니다. 국제해사기구(IMO)는 해운업의 온실가스 배출량을 2050년까지 70% 감축하고, 이 세기 내에 완전히 배출량을 없애는 것을 목표로 하고 있습니다. 이러한 목표 달성을 위해 암모니아와 같은 신재생 연료의 사용이 중요하게 부각되고 있습니다.

암모니아 엔진의 도전과 기회

암모니아 엔진 개발은 몇 가지 중요한 기술적 도전과제를 안고 있습니다. 암모니아는 독성이 있고 부식성이 있어, 연료 탱크부터 엔진에 이르는 전체 시스템을 안전하게 설계해야 합니다. 또한, 암모니아 연소 과정에서 웃음가스(N2O)와 같은 온실가스를 방출하지 않도록 설계하는 것이 중요합니다.

이러한 도전에도 불구하고, 암모니아 엔진은 해운업에서의 탄소 배출을 줄이는 데 있어 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다. 암모니아 연료의 개발과 사용은 해운업의 지속 가능성을 향한 중요한 단계이며, 이는 국제 해운업계가 파리 협약에서 정한 목표를 달성하는 데 기여할 것입니다.

MAN Energy Solutions 2 stroke Ammonia engine – Ammonia Energy Association

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