디젤 자동차 배기가스에 대한 규제 및 완화 방법 요소수란 무엇일까?

 

1992년부터 유럽 연합은 공기 질 개선을 목표로 자동차 배기가스 배출에 관해 기준을 제시했다. 질소산화물(NOx), 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 미세먼지(PM)의 배출량을 제한하며 기준을 점점 강화해 오고 있는데 이를 유로-x라 한다. 1992년 일반 승용차 및 경트럭을 대상으로 제안된 유로 1이 시행 되었고 이후 단계적으로 강화 되어 2013년에 유로 6이 도입되어 지금까지 기준으로 사용되고 있다.

 

유럽 배출가스 기준 유로-x는 다음과 같다.

단계	시행일	이산화탄소(CO)	총탄화수소(THC)	비메탄 탄화수소(NMHC)	질소산화물(NOx)	탄화수소+질소산화물(HC+NOx)	매연입자(PM)	(P[#/km])
경유
Euro 1	1992. 7	2.72(3.16)	-	-	-	0.97(1.13)	0.14(0.18)	-
Euro 2	1996. 1	1.0	-	-	-	0.7	0.08	-
Euro 3	2000. 1	0.64	-	-	0.50	0.56	0.05	-
Euro 4	2005. 1	0.50	-	-	0.25	0.30	0.025	-
Euro 5a	2009. 9	0.50	-	-	0.180	0.230	0.005	-
Euro 5b	2011. 9	0.50	-	-	0.180	0.230	0.005	6x1011
Euro 6	2014. 9	0.50	-	-	0.080	0.170	0.005	6x1011
휘발유
Euro 1	1992. 7	2.72(3.16)	-	-	-	0.97(1.13)	-	-
Euro 2	1996. 1	2.2	-	-	-	0.5	-	-
Euro 3	2000. 1	2.3	0.20	-	0.15	-	-	-
Euro 4	2005. 1	1.0	0.10	-	0.08	-	-	-
Euro 5	2009. 9	1.0	0.10	0.068	0.060	-	0.005**	- X
Euro 6	2014	1.0	0.10	0.068	0.060	-	0.005**	6x1011

 

유로5는 2009년에 도입되어 주로 이산화탄소 배출에 중점을 뒀는데, 2013년에는 모든 디젤 차량에 특정 필터(DPF)를 장착하도록 의무화 하기 시작했다. 그 이후 유로6 으로 개정되면서 NOx배출 측면에서 디젤 엔진에 더 엄격한 기준을 제시 했다. 유로5 디젤 차량의 NOx 제한이 180mg/km 였다면 유로6는 80mg/km로 제조업체가 차량을 제조할 때 반 이상 줄일 수 있도록 제한 했다.

 

한국은 2014년부터 이 기준을 적용하고 있어서 2015년 이후 출시되는 디젤차량에 유로6기준에 부합하는 신형 디젤을 탑재하고, 이전 출시 차량은 별도의 공해저감장치를 장착해야만 하기 때문에 내 차량이 어느 기준에 적용되는지 알고 있을 필요가 있다.

 

그럼 여기서 말하는 별도의 공해 저감 장치가 어떤 것인지 알아보면, 일반적으로 세가지 방법이 있다.

 

1. 디젤 미립자 필터(DPF: Diesel Particulate Filter)

 

유로5배기 가스 규제에 의해 의무화된 장치로, 디젤 자동차의 배기가스를 줄이기 위해 배기 그을음을 모아주는 필터다. 필터에 축적된 것들은 배기가스가 고온에 도달하면 태워 유해한 배기가스 배출을 줄이고 특히 가속 시 디젤 차량에서 볼 수 있는 검은 연기를 방지하는데 도움이 된다.

 단점이 있다면 DPF가 필터에 축적된 것을 연소하는데 필요로 하는 온도까지 올라가려면 장거리 주행을 하는데 적합하다는 것인데, 이것은 짧은 거리를 운전하거나, 중간중간 신호 및 대기 정차에 의해 열을 올릴 일이 많지 않을 경우, 태워서 배출하기 힘들다는 것을 의미한다.

만약, 시내주행으로 DPF가 미세먼지를 연소할 환경이 이뤄지지 않는다면 적어도 한달에 한두번은 고속도로 주행을 해 DPF 내부에 미세먼지를 연소시키거나 클리닝을 하는게 좋다.

만약 필터가 그을음으로 막히거나, 시스템에 결함이 발생하면 대시보드에 경고등이 뜨기 때문에 알고 있으면 도움이 된다. (제조업체마다 모양이 조금씩 다를 수 있다.)

 

2. 선택적 촉매 환원(SCR: Selective Catalytic Reduction)

1957년 미국 회사인 Engelhard Corporation(현재 BASF)에 의해 개발된 기술로 산업 공장, 보트, 기차 및 기타 여러 부분에서 NOx배출량을 줄이기 위해 사용되고 있다.

자동차의 경우 액체 환원제(요소수)가 디젤 차량의 배기 가스에 주입이 되어 촉매 변환기에서 유해한 NOx과 반응하여 무해한 물과 질소로 변환해 배기관을 통해 배출하는 방식이다. 일찍이 대형트럭에 도입이 되었고, 기준이 강화되면서 디젤 승용차에도 자리잡게 되었다. 이 기술로 NOx 뿐만 아니라 엔진에서 다량 발생하는 일산화 탄소를 줄이는데 약 65~85% 저감 효과가 있는 것으로 알려져 있다.

다른 방식들과 달리 주기적으로 요소수를 보충해줘야 하기 때문에 수시로 경고등 확인 및 충전 시기를 잘 확인 해둬야 한다.

 

*요소수란?

요소수란 무엇일까?? 차량용 요소수, Diesel exhaust fluid의 약자로 DEF라고 부르며 주로 석탄이나 납사등을 통해 만들어지는 ‘요소’라는 화합물과 극도의 순수한 물과 섞여 요소수가 된다. 요소수는 차량 연료와 별도로 주입하는 촉매제로, 질소산화물(NOx)과 만나면 질소와 물로 나눠주는 성질을 가지고 있다. 이 원리를 이용해서 디젤 자동차에서 배출되는 유해한 질소 산화물을 물과 질소로 분해하는 역할을 하는 것이다.

요소수란 자동차 외에도 농기계, 건설기계, 선박, 발전소와 같이 질소산화물을 배출하는 곳에 많이 사용이 되는데, 농도가 조금씩 다르다. 자동차 요소수의 요소 함량은 32.5%인데 간혹 요소 함량이 부족하거나, 국제 표준규격에 미치지 못하는 요소수를 넣게 되면 효과적으로 질소산화물을 제거하지 못할 수 있고, SCR시스템에도 영향을 주게 된다.

보통 요소수를 가득 채우면 5,000~6,000km를 달릴 수 있는데, 연료와 달리 잔량이 30%정도 되면 요소수 부족 경고등이 켜진다. 그 이유는 불순물이 발생하거나, 온도에 따라 요소수 농도가 달라질 수 있는 부분을 감안 하고 있기 때문이다.

자동차는 엔진, 변속기, SCR시스템을 차량제어시스템 ECU가 제어를 하게되는데, 요소수를 넣지 않으면 SCR시스템이 역할을 하지 못하게 되고, 질소 산화물의 농도를 센서가 감지해 ECU에 SCR시스템 이상을 보고 하게된다. 그러면 당장 차가 멈추거나 하진 않지만, 재시동이 안 걸리거나 출력의 제한이 있을 수 있다.

따라서 늦지 않게 주기적으로 보충을 해주는 것이 좋으며, 요소수는 주유소에서 직접 보충할 수 있고, 온라인을 통해 구매할 수도 있다.

 

3. 배기 가스 재순환(EGR: Exhaust Gas Recirculation)

엔진 컴퓨터 PCM이 EGR밸브를 조절해 배기 가스의 일부를 엔진 공기 흡입구로 재분사 하는 연소 방식으로 엔진에 온도가 올라가면 밸브를 열어 연소 온도를 낮추는 것이다. NOx는 고온에서 연소 중에 공기중의 질소 및 산소 가스가 반응해서 만들어지기 때문에 온도를 낮추면 발생율이 줄어들고, 배기가스를 재 연소해서 배출되는 양이 줄어드는 원리다. 또한 과한 열에 의해 엔진 부품에 부담이 가는걸 방지해 준다.

EGR밸브 사용시 탄소 침전물이 쌓여 밸브 및 EGR통로가 차단되어 배기가스 재순환 작동에 문제가 생길 수 있는데, 이럴경우 연료 소비가 증가 하거나 배기가스를 줄이는 성능 저하가 일어날 수 있다. 차량 내부에서 강한 연료 냄새가 나거나, 대시보드에 엔진 경고등이 켜지면 점검을 해 봐야 한다.

 

 

환경검사

 배기가스 규제 및 기준을 법으로 정해 놨기 때문에 이를 잘 지키고 있는지 확인하기 위해 국가에서 모든 자동차를 정기적으로 검사를 받도록 하는 사업을 실시하고 있다. 신규 등록 후 정기적으로 운행중인 자동차의 안전 적합 여부 와 배출가스 허용 기준 준수 여부등을 확인하는 검사로, 검사소에서 자동차 상태를 검사 받아 합격, 불합격 여부를 받게 된다. 검사시 디젤 자동차의 경우 매연 수치 기준 초과로 불합격을 받는 경우가 많아 주의 해야 한다.

 만약 불합격을 받았다면 우선, DPF장치를 확인해야 한다. DPF시스템은 대부분의 매연이 이곳에서 걸러지기 때문에 꼭 필요한 장치이다. 장치가 없거나, 파손되었는지 검사전 확인해보는 것이 좋다.

 관리면에서는 직접적으로는 정비소에서 저감장치 내부를 클리닝을 하는방법, 간접적으로는 연료 첨가제를 넣어 검댕, 카본 같은 이물질이 생기는걸 줄이는 방법이 있다.

 

매연방지에 넣을 수 있는 연료 첨가제는?

-독일 브랜드 리퀴몰리 검댕방지제&매연방지제

 저감장치 클리닝시 시간이나 비용적인 면에서 부담이 갈 수 있다. 이럴 때 독일 브랜드 리퀴몰리에 검댕 방지 연료 첨가제를 사용하면 쉽고, 저렴하게, 빠르게 관리를 할 수 있다.

 검댕방지제는 디젤 연료가 연소할 때 발생하는 매연, 검댕 같은 입자성 공해물질의 생성을 줄여주는데 효과적인 첨가제이며 흡기, 배기밸브의 카본 퇴적물을 제거해주고, 디젤 특유의 냄새를 감소시켜준다.

 연료통에 직접 주입 후 30분정도 고속주행을 하고 나면 매연 수치를 떨어트리는데 효과가 있어 검사전 급하게 사용하기에 편리하며, 검사 전과 같이 일시적인 매연 감소뿐만 아니라 지속적으로 사용하면 DPF내부 클리닝에 도움을 주고 매연을 발생시키는 불완전 요소를 어느정도 해결하는 효과를 볼 수 있다.

 또 CRDI, TDI, VGT, WGT등 다양한 디젤 엔진에 모두 사용 가능하고, 70L의 디젤 연료에 150ml 한병 주입 권장으로 용량면에서도 경제적인 편이다.

 

자동차로 인해 편리성을 얻은 만큼 자동차가 환경에 미치는 영향에 대해 조금만 관심을 가지고 관리를 하면 내 자동차의 수명도, 환경오염에도 도움이 될것이다.

 

 

 

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