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본 보고서는 O2 BAND의 효과 측정을 위한 보고서이다.
당사는 KTR 한국화학융합시험연구원*에 시험 측정 의뢰를 하여 O2 BAND 장착 여/부에 따른 차량의 배기가스 성분의 변화에 대한 시험성적서를 받았다.
(KTR은 대한민국 국가 공인 시험인증 기관으로 시험성적서 / 인증서 등을 평가 및 발급해주는 기관)

KTR의 시험성적서에 따르면 차량에 O2 BAND를 장착하면 차량에서 배출되는 가스의 농도 중 CO2(이산화탄소)의 측정치가 약 1.18% 상승하는 것으로 확인되었다.

이산화탄소 수치의 변화는 차량 엔진의 연소율과 관계가 있다. 차량 엔진의폭발행정에서 완전연소율에 가까울 수록 이산화탄소가 많이 배출되는 화학적 특징이 있다.
이는 차량의 배출가스에서 측정되는 이산화탄소의 수치(%)는 높지만, 엔진의 연소효율이 높아졌기 때문에 차량의 연비가 상승되어 실제 배출되는 이산화탄소 배출량(g/km)은 감소한다고 볼 수 있다.

이를 확인하기 위해, 차량에 O2 BAND를 미장착 & 장착하여 실제 도로주행 TEST를 진행하여 연비의 변화 값을 측정하였다.

실도로주행 결과

본 보고서는 위에서 언급한 KTR 시험성적의 이산화탄소 변화량에 대한 차이가 실도로주행에 서 차량의 연비값에 어떤 변화를 줄 수 있는지 확인하기 위한 TEST를 진행한 결과값에 대한 보고서이다.
각 측정 시험의 결과값을 요약하면 다음과 같다.

시험방법
- 총 3대의 차량에 대해 약 15km 이상의 시내 주행을 통해 O2 BAND 장착 유/무에 대한 연비값을 비교하였다.
- 3대의 동일 경로 및 시간대에 O2 BAND의 장착 유/무에 따른 연비 변화량을 아래 표로 정리하였다.

(1)테스트 차량 3대의 O2 BAND 장착 유/무에 따른 연비 변화량의 전체 평균을 계산해보면 +45.9% 의 연비가 향상된 것을 확인할 수 있다.
차량마다 차이가 있지만 O2 BAND를 장착하면 도심 주행을 기준으로 연비가 향상되는 것을 확인 할 수 있었으며, 차량의 배기량 및 출력에 따라 그 효과의 차이가 있는 것으로 보여진다.

(2)KTR 시험성적상 자동차 배기가스의 성분 중 이산화탄소 1.18%의 변화는 실제 도로주행에서 연비값에는 약 45% 상승의 효과를 주는 것으로 측정되었다.

(3)시험 차량의 모수를 늘려 더 많은 TEST를 통해 보다 객관적인 검증이 필요하겠지만, 당사에서 진행한 3종의 차량은 모두 같은 결과값을 보여주어 O2 BAND로 차량의 성능에 유의미한 변화를 준다는 것을 확인 할 수 있었다.

O2 BAND의 기능확인을 위해 KTR에 장착 전/후 배기가스 성분값 변화 측정을 진행하였다.
시험 결과, O2 BAND 장착 여부에 따라 CO2 값이 약 1.18%차이가 난다는 시험 성적결과를 받았다.

2. 배기가스 성분 측정

- 테스트 차량에 O2 BAND의 장착 유/무에 따른 배기가스 성분값 변화에 대한 측정을 진행하였다.
- 총 6 사이클 (총 12회) 측정한 데이터의 평균값을 계산 하였다.
2가지 시험방법을 토대로 O2 BAND의 장착 유/무에 따른 자동차 배기가스의 성분을 측정하였다. 평균값을 정리한 표는 아래와 같다.

- O2 BAND 미장착 -> 장착 한 방법으로 연속 측정한 배기가스 성분값은 평균CO는 -19.47%, NOx는 -70.41%, SO2는 -22.78%가 감소하는 것으로 나타났다.
- O2 BAND 장착 -> 미장착 한 방법으로 연속 측정한 배기가스 성분값은 평균CO는+17.31%, NOx는 +71.43%, SO2는 +51.44%가 증가하는 것으로 나타났다.

3. 매연 측정

- O2 BAND의 장착 유/무에 따른 매연 성분값 변화에 대한 측정을 진행하였다.
- 국내 공인 자동차검사소에서 Lug-Down3 방식으로 매연값을 측정하였다.
결과표는 아래와 같다.

- O2 BAND를 장착하지 않은 상태에서 경유 차량을 측정한 결과, 장착 전에는 1모드:22%, 2모드:13%, 3모드:10%로 측정되었다.
- O2 BAND를 장착 후 재 측정을 한 결과는 1모드:15%, 2모드:13%, 3모드:3%로 전체 평균 약 34%의 매연 측정값이 감소한 것으로 나타났다.

4. 진동값 변화 측정

O2 BAND의 장착 유/무에 따른 엔진의 진동값 변화에 대한 측정을 진행하였다.

- O2 BAND의 장착 유/무에 따른 엔진의 진동값은 약 34%의 변화값을 나타냈다.
대기의 환경요인과 차량의 상태에 따라 측정된 진동 평균 수치는 차이가 났지만, O2 BAND 장착 전/후에 변화값이 동일한 패턴으로 측정된 것으로 보아 O2 BAND가 엔진의 진동값에 영향을 준다고 확인 할 수 있었다.

O2 BAND의 효과로 인하여 차량의 연비가 변화가 있는지 확인하기 위해 특정 경로를 설정하여 연비를 측정하였다.
*자동차의 연비는 곧 CO2 배출량을 의미한다. 연비값에 절대적인 영향을 미치는 요소는 이산화탄소(CO2)로 연비와 99.9% 정도의 상관관계를 가지고 있다. 연비가 높은 자동차는 이산화탄소를 적게 배출한다.
(출처: 에너지공단)

● Test 차량_A

○ Test 루트

· Test_A (XM3)

- 측정일 : 2023년 9월 12일
- 대기온도 : 28.9°C
- 대기습도 : 67%
- 측정시간 : 상행 - 13시 38분 ~ 14시 22분 / 하행 - 14시 26분 ~ 15시 30분
- 측정방법 : O2 BAND 미장착으로 시내주행

· Test_B (XM3)

- 측정일 : 2023년 9월 14일
- 대기온도 : 28.2°C
- 대기습도 : 64%
- 측정시간 : 상행 - 13시 34분 ~ 14시 18분 / 하행 - 14시 20분 ~ 15시 15분
- 측정방법 : O2 BAND 장착으로 시내주행

● Test 차량_B

○ Test 경로

· Test_A (300C)

- 측정일 : 상행 - 2023년 7월 24일 / 하행 - 2023년 7월 25일
- 대기온도 : 27.7°C
- 대기습도 : 95%
- 측정시간 : 상행 - 18시 57분 ~ 19시 37분 / 하행 - 20시 51분 ~ 21시 31분
- 측정방법 : O2 BAND 미장착으로 시내주행

· Test_B (300C)

- 측정일 : 상행 - 2023년 7월 25일 / 하행 - 2023년 7월 26일
- 대기온도 : 28.4°C
- 대기습도 : 93%
- 측정시간 : 상행 - 19시 02분 ~ 19시 39분 / 하행 - 20시 50분 ~ 21시 31분
- 측정방법 : O2 BAND 장착으로 시내주행

● Test 차량_C

○ Test 경로

· Test_A (Z4)

- 측정일 : 상행 - 2023년 9월 18일 / 하행 - 2023년 9월 19일
- 대기온도 : 28.4°C
- 대기습도 : 93%
- 측정시간 : 상행 - 15시 41분 ~ 16시 22분 / 하행 - 18시 41분 ~ 19시 19분
- 측정방법 : O2 BAND 장착으로 시내주행

· Test_B (Z4)

- 측정일 : 상행 - 2023년 9월 20일 / 하행 - 2023년 9월 21일
- 대기온도 : 20.1°C
- 대기습도 : 97%
- 측정시간 : 상행 - 14시 02분 ~ 14시 46분 / 하행 - 19시 11분 ~ 19시 53분
- 측정방법 : O2 BAND 미장착으로 시내주행

● 결과

· XM3 차량 연비 test 결과
XM3 차량의 경우 동일한 경로를 기준으로 O2 BAND의 장착 유/무에 따른 연비값의 변화는 상행 경로 35.2%, 하행 경로 40.2%가 증가한 것으로 확인 됐다.

평균적으로 약 37.7%의 연비가 향상 된 것으로 측정되었다.

· 300C 차량 연비 test 결과
300C 차량의 경우 동일한 경로를 기준으로 O2 BAND의 장착 유/무에 따른 연비값의 변화는 상행 경로 17.7%, 하행 경로 35.9%가 증가한 것으로 확인 됐다.

평균적으로 약 26.8%의 연비가 향상 된 것으로 측정되었다.

· Z4 차량 연비 TEST 결과
Z4 차량의 경우 동일한 경로를 기준으로 O2 BAND의 장착 유/무에 따른 연비값의 변화는 상행 경로 64.7%, 하행 경로 81.9%가 증가한 것으로 확인 됐다.

평균적으로 약 73.3%의 연비가 향상 된 것으로 측정되었다. 고출력의 차량에는 효과가 더욱 크게 나타나는 것으로 보인다.

· O2 BAND의 장착 유/무에 따른 연비의 변동값은 약 32%의 증가량을 나타냈다.
차종과 엔진의 종류에 따른 변화의 폭이 일정 차이는 났지만, O2 BAND 장착 전/후에 변화값이 동일한 패턴으로 측정된 것으로 보아 O2 BAND가 연비 개선에 도움을 준다는 것을 확인 할 수 있었다.

차량의 흡기 기관에 부착하여 사용하는 O2 BAND를 실제 차량에 설치하여 설치 전/후에 대한 배기가스 성분 변화를 측정하였다.
배기가스 성분 변화량을 비교하여 O2 BAND 제품의 성능을 확인하는데 목적이 있다.

● Test 장비

● Test 차량

● Test 개요

- 측정성분 : O2, CO2, CO, NOx, SO2
- 보조값 : 배출가스 온도(T.Gas), 배출가스 압력(Draught), 대기온도(T.Air), 가스 풍속(Flow), 로스율(Losses)
- 시험 시간 : 1회당 약 30분, 총 2회 진행

● Test A 방법

T본 시험법은 차량의 최대 RPM (4000) 상태에서 2분간 배출되는 가스의 성분을 측정한 데이터를 5분 간격으로 4회 반복하여 배출가스 성분을 측정하는 방법을 1사이클로 하며, 각각 반복된 값의 평균값을 기준으로 비교 분석하는 방식으로 진행합니다.

4회 중 2회는 O2 BAND를 장착하여 측정하고, 2회는 O2 BAND를 탈착하여 측정 하는 교차 방식으로 진행합니다.
*이는 차량의 연속적인 측정에서 O2 BAND의 장착 전/후의 차이를 가장 유사한 환경에서 비교하기 위함입니다.

시험은 총 2사이클(Test A, Test B) 진행하여 O2 BAND의 장착 전/후, O2 BAND의 장착 후/전 으로 교차하여 진행하며 2사이클의 값을 비교합니다.

대기환경의 온/습도가 ±5%의 오차범위 안, 최대한 유사한 환경에서 제품의 장착 전/후 에 대한 측정값을 기준으로 Test를 진행합니다.

(1사이클 시험 방법)

(시험 전 준비 단계)

① 배기가스 측정 장치를 자동차 배기구에 장착한다.
- 이때 배기구에 외부 공기가 들어가지 않도록 보루천으로 배기구 빈 공간을 막아준다.
② 배기가스 측정 장치를 액상 연료(Fuel Oil)로 셋팅하여 준비를 한다.

(상세 시험 방법)

① 시동을 켠후 1분을 대기한다.
② 기어를 P에 놓은 상태에서 엑셀레이터를 밟아 RPM 2500~3000사이로 약 10초간 유지한다.
③ 풀 엑셀을 눌러 RPM 4000 (최대치) 유지한 채 2분간 유지한다. (배기가스 측정 데이터는 ③번의 RPM 4000인 상태의 것을 사용합니다.)
④ 시동을 OFF 한다.
⑤ 4분간 시동을 OFF 한 상태를 지속한다.
⑥ 1~5번까지의 방법을 1회 반복한다.
⑦ 총 2회 진행 후 자사 시제품을 장착/탈착 합니다. (O2 BAND)
⑧ 1~5번까지의 방법을 2회 반복한다.

(시험 종료)

· Test A_1회차

- 측정일 : 2023년 8월 8일
- 대기온도 : 36.1°C
- 대기습도 : 50%
- 측정시간 : 15시 29분 ~ 17시 52분
- 측정방법 : O2 BAND 미장착 4000RPM으로 2분간 총 4회 연속측정

[1회차 A] O2 BAND 미장착 2회 >>> 장착 2회
O2 BAND 장착 후 CO 14.51% 감소, NOx 98.90% 감소, SO2 3.75% 감소.

[1회차 B] O2 BAND 장착 2회 >>> 미장착 2회
O2 BAND 탈착 후 CO 18.00% 증가, NOx 7.30% 증가, SO2 9.43% 증가.

· Test A_2회차

- 측정일 : 2023년 8월 9일
- 대기온도 : 31.7°C
- 대기습도 : 69%
- 측정시간 : 16시 18분 ~ 17시 41분
- 측정방법 : O2 BAND 미장착 4000RPM으로 2분간 총 4회 연속측정

[2회차 A] O2 BAND 미장착 2회 >>> 장착 2회
O2 BAND 장착 후 CO 19.81% 감소, NOx 26.06% 감소, SO2 0.00% 변화없음.

[2회차 B] O2 BAND 장착 2회 >>> 미장착 2회
O2 BAND 탈착 후, CO 7.09% 증가, NOx 199.88% 증가, SO2 0.00% 변화없음.

○ 결과

· O2 BAND를 장착 후 변화_CO) 차량의 배기가스 성분 중 CO는 1회차 A 시험에서는 14.51%, 2회차 A 시험에서는 19.81% 가 감소하여 평균적으로 약 17%가 감소하는 것으로 측정됐다.
반대의 방식으로 측정한 1회차 B 시험과 2회차 B 시험에서는 18%, 7.09%가 증가한 것으로 측정됐다.

· O2 BAND를 장착 후 변화_NOx) 차량의 배기가스 성분 중 NOx는 1회차 A시험에서는 98.90%, 2회차 A 시험에서는 26.06% 감소한 것으로 측정됐다.
반대 방식의 시험 1회차 B와 2회차 B에서는 각각 7.3%, 199.88% 증가한 것으로 측정됐다.

· O2 BAND를 장착 후 변화_SO2) 차량의 배기가스 성분 중 SO2는 1회차 A 시험에서는 3.75% 감소, 2회차 A 시험에서는 0.0%로 측정됐다.
반대 방식의 시험 1회차 B에서는 153.84% 증가, 2회차 B에서는 0.00%로 측정됐다.

· 유해 배기가스 CO, NOx, SO2의 측정 변화량에서 CO의 값은 O2 BAND의 장착 유/무에 따라 약 15%의 변화량을 보였다.
NOx와 SO2는 O2 BAND의 장착 유/무에 따른 변화량의 편차가 약 150~200%로 크게 측정되었으며, 평균적인 값을 계산하는 것은 의미가 없어 보였다.

다만, 3가지 측정 성분 모두 O2 BAND를 장착하면 감소하고, O2 BAND를 탈착하면 증가하는 것으로 측정되어 모두 동일한 패턴으로 측정됐다.

● Test B 방법

본 시험법은 차량의 최대 RPM (4,000) 상태에서 2분간 배출되는 가스의 성분을 5회 연속 측정하는 방법입니다.
일정 RPM상태를 2분간 유지한 배기가스 성분을 연속 5회 측정하여 Test A 보다 많은 측정값으로 평균 데이터를 구하는 방식으로, O2 BAND의 장착 여부에 따른 배기가스 성분 변화에 대한 정량적인 데이터를 확보하는데 그 목적이 있다.

5분 간격으로 5회 반복하여 배출가스 성분을 측정하는 방법을 1사이클로 하며, 각각 반복된 값의 평균값을 기준으로 비교 분석하는 방식으로 진행한다.

시험은 총 2사이클(Test A, Test B) 진행하여 O2 BAND의 장착 전/후, O2 BAND의 장착 후/전 으로 교차하여 진행하며 2사이클의 값을 비교다.

대기환경의 온/습도가 ±5%의 오차범위 안, 최대한 유사한 환경에서 제품의 장착 전/후 에 대한 측정값을 기준으로 Test를 진행한다.

○ Test B (1사이클 시험 방법)

(시험 전 준비 단계)

① 배기가스 측정 장치를 자동차 배기구에 장착한다.
(이때 배기구에 외부 공기가 들어가지 않도록 보루천으로 배기구 빈 공간을 막아줍니다.)
② 배기가스 측정 장치를 액체 연료에 맞게 셋팅 하여 준비를 합니다.

(상세 시험 방법)

① 시동을 켠후 1분 동안 대기한다.
② 기어를 P에 놓은 상태에서 엑셀레이터를 밟아 RPM 2500~3000사이로 약 10초간 유지한다.
③ 풀 엑셀을 눌러 RPM 4000 (최대치) 유지한 채 2분간 공회전을 유지한다. (배기가스 측정 데이터는 ③번의 RPM 4000인 상태의 것을 사용합니다.)
④ 2분 공회전 후 시동을 OFF 한다.
⑤ 4분간 시동을 OFF 한 상태를 지속한다.
⑥ 1~5번까지의 방법을 4회 반복한다.

(시험 종료)

· Test B_1회차

- 측정일 : 2023년 8월 17일
- 대기온도 : 33.5°C
- 대기습도 : 56%
- 측정시간 : A - 14시 04분 ~ 14시 34분 / B - 17시 35분 ~ 18시 05분
- 측정방법 : O2 BAND 미장착 4000RPM으로 2분간 총 5회 연속측정

[1회차 A] O2 BAND 미장착 5회

[1회차 B] O2 BAND 장착 5회

[변화량]

O2 BAND 장착 후 CO 23.26% 감소, NOx 46.72% 감소, SO2 0.00% 변화없음.

· Test B_2회차

- 측정일 : 2023년 8월 18일
- 대기온도 : 34.5°C
- 대기습도 : 59%
- 측정시간 : A - 14시 41분 ~ 15시 11분 / B - 18시 08분 ~ 18시 38분
- 측정방법 : O2 BAND 미장착 4000RPM으로 2분간 총 5회 연속측정

[2회차 A] O2 BAND 미장착 5회 [2회차 B] O2 BAND 장착 5회

[변화량]

O2 BAND 장착 후 CO 30.83% 감소, NOx 81.86% 감소, SO2 25.00% 감소.

· Test B_3회차

- 측정일 : 2023년 9월 8일
- 대기온도 : 30.7°C
- 대기습도 : 46%
- 측정시간 : A - 17시 02분 ~ 18시 02분 / B - 18시 07분 ~ 18시 46분
- 측정방법 : O2 BAND 미장착 4000RPM으로 2분간 총 5회 연속측정

[3회차 A] O2 BAND 장착 5회

[3회차 B] O2 BAND 미장착 5회

[변화량]

O2 BAND 탈착 후, CO 26.84% 증가, NOx 7.11% 증가, SO2 0.48% 증가.

· Test B_4회차

- 측정일 : 2023년 9월 11일
- 대기온도 : 28.5°C
- 대기습도 : 64%
- 측정시간 : A - 17시 02분 ~ 18시 02분 / B - 18시 07분 ~ 18시 46분
- 측정방법 : O2 BAND 미장착 4000RPM으로 2분간 총 5회 연속측정

[4회차 A] O2 BAND 미장착 5회

[4회차 B] O2 BAND 장착 5회

[변화량]

O2 BAND 장착 후, CO 8.98% 감소, NOx 98.51% 감소, SO2 85.18% 감소.

○ 결과

· O2 BAND를 장착 후 변화_CO) 차량의 배기가스 성분 중 CO는 1회차 시험에서는 23.26%, 2회차 30.83%, 4회차 8.98% 가 감소하여 평균적으로 약 21%가 감소하는 것으로 측정됐다.
반대의 방식으로 측정한 3회차 시험에서는 26.84%가 증가한 것으로 측정됐다.

· O2 BAND를 장착 후 변화_NOx) 차량의 배기가스 성분 중 NOx는 1회차 시험에서는 46.72%, 2회차 81.86%, 4회차 98.51%가 감소하여 평균적으로 약 75% 크게 감소한 것으로 측정됐다.
반대 방식의 시험 3회차에서는 7.11% 증가한 것으로 측정됐다.

· O2 BAND를 장착 후 변화_SO2) 차량의 배기가스 성분 중 SO2는 1회차 시험에서는 0.00%로 성분이 측정되지 않았으며, 2회차는 25.00% 4회차에서는 85.18% 가 감소 된 것으로 측정됐다.
반대 방식의 시험 3회차에서는 0.48% 증가 된 것으로 측정됐다.

· 유해 배기가스 CO, NOx, SO2의 측정 변화량에서 CO의 값은 O2 BAND의 장착 유/무에 따라 약 22%의 변화량을 보였다.
NOx와 SO2는 O2 BAND의 장착 유/무에 따른 변화량의 편차가 약 0~98%로 크게 측정되었으며, 성분이 측정되지 않는 경우가 있어 평균값의 의미는 없어보인다.
다만, TEST A와 마찬가지로 3가지 측정 성분 모두 O2 BAND를 장착하면 감소하고, O2 BAND를 탈착하면 증가하는 것으로 측정되어 유해 배기가스 성분이 O2 BAND에 동일한 패턴으로 반응된다는 것을 확인했다.

자사에서 보유한 배기가스 정밀 측정기기 MK-3000은 경유 차량의 매연 수치를 측정할 수 없기 때문에, 휘발류 차량 외 경유차량의 배기가스에도 효과가 있는 확인하기 위해 국내 포천에 위치한 자동차검사소에서 경유 차량의 배기가스 매연값을 측정하였다.

(자동차 검사소 공인 검사 방법 진행)

- 검사방법 : Lug-Down3
- 차대동력계 상에서 자동차의 가속페달을 최대로 하여 엔진정격회전수에서 1모드, 엔진정격회전수의 90%에서 2모드, 80%에서 3모드로 주행하며 매연농도, 엔진출력(1모드) 측정

· O2 BAND를 장착하지 않은 상태에서 Lug-Down3 방식으로 경유 차량을 측정한 결과, 장착 전에는 1모드 : 22%, 2모드 : 13%, 3모드 : 10%로 측정되었다.
· O2 BAND를 장착 후 재 측정을 한 결과는 1모드 : 15%, 2모드 : 13%, 3모드 : 3%로 전체 평균 약 34%의 매연 측정값이 감소한 것으로 나타났다.

O2 BAND의 효과로 인하여 엔진 연소행정에서 발생하는 진동값의 변화를 측정하기 위해, 진동계를 사용하여 O2 BAND 장착 유/무에 따른 진동값을 측정하였다.

● Test 장비

● Test 개요

측정값 : VEL mm/s (초당 밀리미터 단위로 이동하는 진동의 속도를 측정하는 단위)

● Test 방법

본 시험법은 위에서 소개한 ‘차량 배기가스 측정’을 진행할 때 엔진에 진동계를 설치하여 동시에 진행하였다.

● Test 전경

● Test 결과

- 측정일 : A - 2023년 9월 8일 | B - 2023년 9월 12일
- 측정시간 : A - 17시 22분 ~ 18시 45분 / B - 14시 25분 ~ 15시 44분
- 측정방법 : O2 BAND 미장착&장착 후 4000RPM으로 2분간 총 5회 연속측정

· O2 BAND의 장착 유/무에 따른 엔진의 진동값은 테스트 A (장착하여 5회 측정 후 탈착하여 5회 연속 총 10회 측정) 에서는 평균 약 40%의 진동값이 증가한 것으로 측정됐다.
반대 상황의 테스트 B에서는 약 27%가 감소한 것으로 측정됐다.

· O2 BAND의 장착 유/무에 따른 엔진의 진동값은 약 34%의 변화값을 나타냈다. 대기의 환경요인과 차량의 상태에 따라 측정된 진동 평균 수치는 차이가 났지만, O2 BAND 장착 전/후에 변화값이 동일한 패턴으로 측정된 것으로 보아 O2 BAND가 엔진의 진동값에 영향을 준다고 확인 할 수 있었다.