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소개글

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목차

Ⅰ. 개요

Ⅱ. 내연기관(엔진)의 역사
1. 초기의 발전(1900년대말 ~ 1950년)
2. 자동차 대중화 시기(1950년 ~ 1970년)
3. 대기 오염과 연비(1970년 ~ 1990년)
4. 새로운 전환기(1990년대 이후)

Ⅲ. 내연기관(엔진)의 실용성 입증

Ⅳ. 내연기관(엔진)의 원리

Ⅴ. 내연기관(엔진)의 미래
1. 린번엔진
2. 가스터빈기관
3. LM 기관
4. 원자력 엔진
5. 이온엔진

참고문헌

본문내용

히 조절하면 부하의 특성에 가장 적합한 가스터빈을 구성할 수가 있어서 거의 모든 용도에 사용할 수 있지만, 고속회전용 원동기이기 때문에, 저속회전의 부하를 구동할 때에는 감속장치가 필요하고, 소음레벨은 일반적으로 높으나, 고주파수 성분이 많아 소음 기술은 비교적 쉬우며, 배기가스의 정화법도 다른 원동기보다 쉽다. 현재 가스터빈은 항공기의 제트 엔진으로 사용되고 있고, 발전에의 이용도 늘고 있으며 배에서는 상선용 주요기계로서의 사용은 거의 없으나, 그 기동성·소형·경량·고출력이란 특성 때문에 주로 군함용의 주요기계 및 부스터용으로서 사용되고 있고, 철도용으로는 1950년대 무렵부터 미국이나 유럽에서 기관차용 원동기로서 이용되고 있다. 자동차용 원동기로는 레이싱카용 및 중차량용(군사용)으로 일부 사용되고 있을 뿐이고, 승용차용으로 일반화되어 있는 것은 아직 없으나, 공해정도가 작기 때문에 버스나 트럭에는 앞으로 많이 사용될 것으로 예상된다. 이 밖에 가스터빈은 석유나 천연가스의 장거리 파이프라인의 펌프장의 동력원으로서도 널리 사용되고 있다.
3. LM 기관
97년 가을 미국 테네시주 오크 리지에 있는 국립 자동차연구소의 카스텐 할렌드 연구원은 혁명적인 자동차 엔진으로 불리는 자기체력학 액체형 엔진 (LM 엔진)을 설계하는데 성공했다고 발표했다. LM 엔진은 기존의 자동차 엔진에 비해 제작 및 작동시 비용이 크게 절감되고 가속의 필요에 따라 연소실의 용적을 바꿀 수 있다. 이 엔진이 실용화될 경우 연비는 1갤런(4.5l)당 80-90마일(130-150km)로 아주 뛰어나며, 주행거리 또한 적어도 50만마일(80만4천672km) 정도로 명실상부한 자동차 산업의 혁명을 가져올 것으로 전망 된다. 할랜드 연구원은 이 엔진의 개발로 연소실 용적을 0.06l까지 줄일 수 있으며 또 필요시 1초 이내에 최대 10l가지 확장할 수 있다고 발표했다. 이와 같은 미니 엔진을 장착할 경우 지속적인 경제속도 운행이 가능하며 보다 큰 엔진으로 경량 승용차를 7초 안에 시속 96km의 속력을 낼 수 있도록 만들 수 있다. 오크 리지 국립 자동차연구소는 최근 LM엔진의 실용특허를 제출한 것으로 알려졌다. 이 엔진의 원리인 자기체 역학이란 자장과 수은이나 액체 나트륨 등 전기를 발생시키는 액체 운동을 결합한 것이다. LM 엔진은 교류 형태의 전기 에너지를 만들어 교류형 모터들과 연결된 전선을 통해 자동차 바퀴로 보내는 것으로 기존 자동차처럼 회전장비가 없는 것이 특징이다. 전기에너지는 강한 자장에 의한 LM 엔진의 왕복운동에 의해 발생되는 것으로 이 엔진의 운동은 기존 자동차와 같은 연료 연소시의 확장력에 의해 생겨난다. 그러나 이 엔진과 일반 자동차 엔진의 가장 큰 차이점은 LM 엔진의 경우, 커넥팅로드나 크랭크 샤프트 또는 각종 벨트 등 각종 기계장비가 없이도 에너지를 만들어 낼 수 있다는 점이다. 또 이로 인해 운동 장비간의 마찰도 최소화할 수 있게 된다. LM 엔진은 운전 필요에 따라 각기 다른 에너지를 생산해 낼 수 있어 어떤 속도에서도 최상의 연비를 유지할 수 있는 최고급 자동차 엔진으로 클러치나 트랜스미션 등 주요 장비들도 필요 없어 제작원가나 수리비용도 크게 줄어들 것으로 보인다.
4. 원자력 엔진
출력은 약 800~1000초의 비추력 (1kg의 연료로 1ton의 추력을 얻음), 엔진의 최고 온도는 약 2800℃, 최대 가동 시간은 약 1시간 20분(65년 당시의 수치)이고 작동방식은 핵분열 원자로(원자력 발전소랑 같음) 핵융합 원자로(태양과 같은 원리), 방사선 동위원자로(방사선 동위원소를 분해하면서 생산되는 방사선의 열에너지를 이용)의 3가지 방식이 있다. 현재까지의 연구를 보면 미국과 러시아를 주축으로 로켓용으로 연구하고 있으며, 아직까지는 핵분열 원자로만 실험되었다. 연료로는 연료는 U235를 사용하면 추진제로는 액체산소를 사용하며 최고출력은 약 150만 kW이다. 실용화 하는데 문제점으로는 원자로의 엄청난 온도를 견딜 가벼우면서도 강력한 소재의 개발, 엔진의 내구성 향상(현재는 약2시간정도 사용할 수 있음), 엔진의 경량화, 완벽한 안전장치의 장착, 액체수소를 대신 새로운 간편한 추진제 개발(액체수소의 온도는 -190℃, 수소를 사용하는 이유는 수소의 폭발성이 아니라 가장 가벼운 원소이기 때문이다.), 자유로운 출력조절 장치의 개발 등이 과제로 남아있다.
5. 이온엔진
이온 엔진의 기원은 1906년 고다드 박사의 첫 생각에서부터 시작되었다. 이온 엔진의 특성으로는 출력이 대단히 크고, 분출 가스의 속도가 무지무지 높으며, 장치의 무게가 무겁다. 따라서 큰 출력은 상쇄되어 버린다. 현재까지의 기술로는 분출 가스량의 한계가 있어서 약 1.5kg 정도이다. 이온 엔진의 원리는 고속의 이온 입자를 분출하여 이의 반작용으로 전진하며, 일반적으로는 알칼리계 금속인 새슘(Cs)를 사용 하는데 그 이유는 세슘은 상대적으로 낮은 온도에서 녹는다. 녹은 세슘을 분무기를 이용하여 백금 망에 뿌린다. 세슘은 백금망을 통과하면서 전자를 하나 잃는다. 세슘의 원자 모형을 보면 맨 마지막 껍질에 전자가 하나 있다. 백금망을 통해 마지막 껍질의 전자 하나를 잃고 이온화 되어 Cs 1+ 가 된다. 이때 로켓의 노즐에서 강력한 (-) 전기장을 발생시키고 세슘 이온으로 전기장 쪽으로 고속으로 빨려 들어간다. ( + → -) 전기장을 통과하면서 이온은 계속 가속되어 엄청난 가속도를 갖은 채로 노즐을 통해 분사된다. 현재는 이론적으로 대기권 내에서는 사용이 불가능하며 우주정거장에서의 로켓 발사나 인고위성의 자세 제어 등에 사용하고 있다. 순간 실효 출력은 적지만 꾸준한 가속력 덕분에 이론적으로는 최대 500000km/h 라는 어마어마한 속도를 낼 수 있다. 그리고 비추력은 원자력 엔진보다 좀더 큰 5000~2000초 정도이다.
참고문헌
- 김동진 외 3명, 내연기관, 문운당, 서울, 2001
- 강형수 외 5명, 내연기관, 오토테크, 2003
- 이성렬, 내연기관, 보성각
- 이재순, 보문당, 최신 내연기관
- 이찬규·이철승·오동진, 미전 사이언스, 내연기관연습
- Richard stone, 내연기관, 희중당

키워드

내연기관,   엔진,   내연기관엔진,   가솔린엔진,   디젤엔진