-In this study, characteristics of reforming process of Automotive LPG fuel using plasma reactor are investigated. Because plasma reformer technology has advantages of a fast start-up and wide fuel/oxidizer ratio of operation, and reactor size is smaller and more simple compared to typical combustor and catalytic reactor, plasma reforming is suitable to the on-board vehicle reformer. To evaluate the characteristics of the reforming process, parametric effect of O2/C ratio, reactant flow rate and plasma power on the process were investigated. In the test of varying O2/C ratio from partial oxidation stoichiometry to combustion stoichiometry, conversion of LPG was increased but selectivity of H2 decreased. The optimum condition of O2/C ratio for the highest H2 yield was determined to be 0.8~0.9 for 20~50 lpm. The result can be a guide to map optimal condition of reforming process.

요 약 본 연구에서는 LPG자동차용 LPG 액상분사 인젝터의 분사구 앞에 장착할 수 있는 플라즈마 개질기의 개발을 진행하였다. 이 개질기는 플라즈마 방전이 발생하는 영역에 공기와 LPG 연료를 분사시켜 고분자 탄소연료를 열 해리시키고 추가로 수소를 발생시키기 위한 목적으로 개발되었다. 인젝터와 플라즈마 발생부와의 거리와 기하 학적인 방전길을 최적화하여 개질 반응이 일어나는 인젝터 개질기를 완성하였으며, 개질 결과 공급 전력 70 ~ 100 W 일 때 HC은 전체 개질가스의 약 0.7% 이며, 수소는 1.2 ~1.5% 발생하였다.Abstract -In this study, plasma reformer technology with a LPG injector was investigated. It was developed with injection of LPG fuel and air in a region where the plasma discharge to make the thermal decomposition carbon fuel and to generate additional hydrogen. As a result of reforming test, when power is 70 ~ 100W supply, about HC 0.7% of the full reformed gas and hydrogen was generated from 1.2 to 1.5 %. 에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있는데, 여러 연구 를 통해 수소를 기존연료에 첨가함으로써 연소성능 을 향상시키고 배기성능을 개선할 수 있음이 밝혀졌 다[4~6]. 천연가스 연료에 수소를 첨가하는 HCNG와 액화석유가스(LPG) 연료에 수소를 첨가하는 HLPG 에 대한 연구 등이 그것인데, 천연가스의 경우 CNG 의 형태가 연료탱크 내에 기상으로 존재하기 때문에 같은 기상인 수소와 직접 혼합하여 저장 및 사용이 가능한 특징이 있다. 하지만 LPG 연료의 경우, 연료 자체의 특성상 기상과 액상이 같이 존재하기 때문에 수소를 첨가하기 위해서 별도의 연료시스템이 필요 하게 된다[7,8]. 수소를 공급하기 위한 연료 시스템은 크게 수소스 테이션을 이용하는 충전소(on-site) 방식과 차량 내에 서 기존 연료를 개질하여 합성가스(syn. gas)를 생산

요 약 본 연구에서는 LPG자동차용으로 적용키 위한 플라즈마 개질에서 개질기 형상변화가 개질 특성에 미치는 영 향에 대해 실험을 하였다. 수소 수율을 향상시키기 위해, 2차 개질기는 1차 개질기에 비해서 개질기 후단부의 부 피를 증가시켜 플라즈마를 통과하는 개질가스의 반응시간을 증가시켰다. 각 개질기의 비교를 위하여 O2/C 비를 부분산화 조건에서부터 완전산화 조건까지, 총 유량은 20, 30, 40, 50 lpm으로 증가시키며 실험을 하였다. 각 개질기의 특성을 비교해본 결과, O2/C 비가 부분산화 조건에서 완전산화 조건으로 갈수록 LPG 전환율은 증 가하였고, 수소 선택도는 감소하였으며, 수소 수율은 증가하다 감소하는 최적조건이 존재하였다. 개질기는 4.5배 부피가 큰 2차 개질기가 1차 개질기에 비해 동일 유량에서 수소 수율이 4~14% 증가한 결과를 얻을 수 있었다.Abstract -In this study, characteristics of the geometric design changes of plasma reformer for LPG fuelled vehicles were studied. To improve the yield of hydrogen, reformer 1st, and 2nd were designed. Secondary reformer compared to the primary reformer to increase the volume of the rear part of reformed gas having passed through the plasma and increased reaction time. To compare reforming results of two reformers, various experimental conditions such as, from partial oxidation to total oxidation conditions O2/C ratios, and total flow rate of 20, 30, 40, 50 lpm conditions, were varied.Results showed that with increasing O2/C ratios, LPG conversion rate increased, decreased hydrogen selectivity and hydrogen yield optimal point existed and secondary reformer 4.5 times larger than the primary reformer at the same flow rate to 4~14% increase in the yield of hydrogen. 에 따라 전체 차량에 대한 배출가스 규제가 엄격해 지고 있다[1]. LPG 차량의 경우 규제에 대응하기 위 한 일환으로 LPG 연료시스템의 개선을 위한 연구가 진행되고 있으며, 가솔린과 동등한 수준의 출력을 가지면서 유해물질 배출량을 크게 저감할 수 있는 LPG 분사시스템을 장착한 차량을 보급하고 있는 실 정이다[2,3]. 또한 최근에는 LPG 직접분사식 시스템 (LPDi) 기술이 개발되어 곧 보급되어질 전망이다.