자동차 정보 채널 - 디젤 엔진 후처리 기술 알아보기

                                                                     

 작년 9월부터 판매가 중지된 유로 5 디젤에 비해 유로 6에서는 질소산화물 배출량이 180㎎/㎞에서 80㎎/㎞로, 입자상 물질 배출량이 5㎎/㎞에서 4.5㎎/㎞로 한층 더 강화되었다. 단순히 엔진 성능 향상만으로는 유로 6의 강력한 배기가스 규제를 만족하기 어려운 상황이다. 이번 호에서는 디젤엔진과 관련된 유로 6을 충족에 도움을 주는 기술들에 대하여 알아보고자 한다. 

디젤 엔진의 특징과 후처리 기술

타이틀 입력 부분 디젤엔진은 가솔린 엔진에 비해 열효율이 높고 이산화탄소(CO2) 배출량이 적다는 등의 장점이 있으나, 소음과 진동이 심하고 오염물질의 배출량이 많다는 단점이 있다. 유럽연합의 배기가스 환경기준인 유로 방식의 적용에 따라, 유로 6 기준 적용 이전에는 이런 오염물질의 배출을 줄이기 위해 백금 등의 필터를 이용해 탄화수소(HC)를 감소시키는 산화 촉매(DOC :Dissel Oxidation Catalyst) 방식과 1차로 필터를 통해 걸러 진입 자상 물질을 엔진에 투입해 연소시키는 디젤 분진 필터(DPF :Dissel Particulate Filter) 방식이 주로 이용되어왔다. 

                                                                            ▲디젤 엔진 후처리 기술

유로6 기준 만족을 위한 후처리 기술

 유로 6 기준에서 보다 강화된 배기가스 기준을 만족시키기 위해 입자상 물질뿐 아니라 질소산화물도 필터에 흡수 후 연소시키는 희박 질소 촉매(LNT : Lean NOx Trap) 방식과 촉매를 이용하여 질소산화물을 물과 질소로 무해화하는 선택적 촉매 (SCR: Selective Cataltic Reduction) 방식이 이용되고 있다. 희박 질소 촉매 방식은 질소산화물의 일부를 내보내지 않고 필터에 묶어두었다가 연소시키는 방식이다. 극적인 감소는 아니지만 배기가스 재순환 시스템과 결합하면 유로 6 기준을 만족시킬 수 있게 된다. 선택적 촉매 방식과 달리 별도의 촉매 나 적재공간이 필요치 않아 비용이 저렴하지만 저감효과가 낮아 현재는 2000cc 이하의 승용차에만 효과적이다. 선택적 촉매 방식은 요소수를 배기가스 중에 주입하여 암모니아를 생성, 질소산화물과 반응시켜서 물과 질소로 무해화하는 기술이다. 촉매(요소수)의 저장공간 및 지속적인 공급이 필요하다는 단점이 있지만 저감효과가 탁월하여 비교적 적재공간의 제약이 덜한 대형차량이나 상용차량에 많이 사용되고 있다.  질소 산화물은 질소와 산소로 이루어진 여러 가지 화합물의 총칭이다. 입자상 물질은 물질의 파쇄와 선별 등의 기계적인 처리나 연소 합성 등의 과정에서 생기는 고체 또는 액체 상태의 미세한 물질이다.