스파크 방전과 탄화수소 응축을 이용한 모형 디젤 입자 발생과 모형입자에 대한 오존 영향

Abstract

본 연구의 목적은 디젤 배기가스내 존재하는 입자와 유사한 모형의 입자를 발생시키고, 그 입자에 오존의 영향을 알아보는 것이다. 우선, 스파크 방전을 통해 물리적 특성(물리적 크기와 형태, primary 입자 크기)이 디젤 숯 입자와 유사한 탄소 응집체를 발생시켰다. 평균입경 크기는 30-70nm였으며, 입자의 크기는 15-200nm이고, 총 수농도는 $3-5 ×10^7#/ ㎠$였다. 그리고 입자의 평균크기와 총수농도는 방전장치내 스파크 방전 주파수와 탄소 전극봉사이의 간격을 변화시킴으로써 제거 할 수 있었다. 스파크 방전주파수와 탄소봉 간격이 증가할수록 크고 많은 입자가 발생하였다. SEM이미지 분석을 확인해 본 결과 입자의 크기와 형태가 soot입자와 유사하다는 것을 확인하였다. 탄화수소를 탄소 응집체에 응축시킴으로써 디젤 엔진에서 발생하는 입자상 물질과 탄화수소 입자를 발생시켰다. 응축 실험과정을 통해 응축성장 특성 뿐아니라, 서로 다른 탄화수소가 응축성장에 어떠한 영향을 미치는지 또한 확인하였다. 응축전 입자의 크기는 40,80nm의 입자를 사용하였으며, 응축물질로는 벤젠과 도데케인을 사용하였다. 응축실험을 통해 응축전 초기 입경크기(40,80nm)가 응축성장 후 입자크기와 무관함을 확인하였다. 그리고 벤젠을 응축물질로 사용하였을 경우 최대 성장 크기는 초기 입경의 3.25배인 반면, 도데케인의 경우 112배까지 성장하였다. 끝으로, 탄소응집체와 도데케인 응축을 이용해 발생시킨 입자에 오존 영향을 확인한 결과, 오존 반응전후에 입자의 평균크기가 감소하였다. 최대 8.8%의 크기 감소를 하였다. 그리고, 오존 반응 전 입자의 크기가 작을수록 그 영향이 크다는 것을 확인하였다.