ディーゼル機関車の排気ガスの特徴的な排出要因に関する研究

A Study on Characteristic Emission Factors of Exhaust Gas from Diesel Locomotives.

• Min-Kyeong Kim
• Duckshin Park
• Minjeong Kim
• Jaeseok Heo
• Sechan Park
• Hwansoo Chong

抄録

輸送におけるディーゼル機関車の利用は、電化や高速電気鉄道の導入により徐々に減少している。しかし、韓国では、旅客や貨物の輸送のうち、最大30％がいまだにディーゼル機関車やディーゼル車を利用している。ディーゼル機関車の排ガスが人の健康を脅かすことが多くの研究で明らかになっている。本研究では、ディーゼル機関車の排気ガス中の粒子状物質(PM)、窒素酸化物(NOx)、一酸化炭素(CO)、炭化水素の特性を調べた。排出濃度を評価し、現行の規制値と比較した。PMとNOxでは、エンジン出力の増加に伴って排出濃度が増加した。COはエンジン始動時や加速時に高濃度が検出されたが，炭化水素はエンジン出力に関係なく濃度上昇が弱くなった．本研究で観測されたPMとガス状物質の排出パターンは，燃料消費量とエンジン出力に基づいて，米国環境保護庁のTier基準や韓国の排出ガス基準よりもわずかに高い値を示した．ディーゼル機関車の排出ガス規制に対応するためには，継続的な監視・管理が必要である．本研究では，燃料消費量，エンジン出力，実際の運転パターンによって排出係数が異なることを明らかにした．本研究では，通常，ディーゼル車の排ガス計測に用いられているポータブル排ガス計測システム（PEMS）をディーゼル機関車の排ガス計測に初めて適用し，得られたデータを従来の結果と比較した．本研究は、ディーゼル機関車にPEMSを接続して排ガス濃度を測定した最初の事例として意義があり、今後は、PEMSを用いて走行特性や排ガスを測定する研究を行うべきである。

Use of diesel locomotives in transport is gradually decreasing due to electrification and the introduction of high-speed electric rail. However, in Korea, up to 30% of the transportation of passengers and cargo still uses diesel locomotives and diesel vehicles. Many studies have shown that exhaust gas from diesel locomotives poses a threat to human health. This study examined the characteristics of particulate matter (PM), nitrogen oxides (NOx), carbon monoxide (CO), and hydrocarbons in diesel locomotive engine exhaust. Emission concentrations were evaluated and compared with the existing regulations. In the case of PM and NOx, emission concentrations increased as engine output increased. High concentrations of CO were detected at engine start and acceleration, while hydrocarbons showed weakly increased concentrations regardless of engine power. Based on fuel consumption and engine power, the emission patterns of PM and gaseous substances observed in this study were slightly higher than the U.S. Environmental Protection Agency Tier standard and the Korean emission standard. Continuous monitoring and management of emissions from diesel locomotives are required to comply with emission standards. The findings of this study revealed that emission factors varied based on fuel consumption, engine power, and actual driving patterns. For the first time, a portable emission measurement system (PEMS), normally used to measure exhaust gas from diesel vehicles, was used to measure exhaust gas from diesel locomotives, and the data acquired were compared with previous results. This study is meaningful as the first example of measuring the exhaust gas concentration by connecting a PEMS to a diesel locomotive, and in the future, a study to measure driving characteristics and exhaust gas using a PEMS should be conducted.