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자동차 배출가스 정보 가볍게 알아보자~!

bingbingroom 2025. 5. 19. 09:00
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현대 자동차에서는 아래와 같은 배출가스 흐름에 따라 저감장치들이 설치되어 있습니다:
엔진 연소 DOC DPF SCR
각 장치는 연소 가스의 종류에 따라 순차적으로 유해 물질을 제거하며, 최종적으로 정화된 가스만이 대기로 배출됩니다.
예를 들어, DOC는 HC 및 CO를, DPF는 PM을, SCR는 NOx를 처리합니다.

🚦 각 저감장치 설명 카드

DOC (Diesel Oxidation Catalyst)

/디젤산화촉매장치

DOC(Diesel Oxidation Catalyst

HC와 CO를 이산화탄소와 물로 산화시켜 제거하는 장치입니다. 주로 디젤 차량에 탑재되며 초기 정화에 큰 역할을 합니다.

🔄 그림 설명

➤ 왼쪽: 배출가스 유입 (엔진 → DOC)

  • HC (Hydrocarbons, 탄화수소) : 연료가 완전 연소되지 않았을 때 나오는 유해 가스.
  • CO (Carbon Monoxide, 일산화탄소) : 유독성이 강한 가스.
  • O₂ (산소) : 산화 반응을 돕기 위해 외부에서 공급되거나 연소 후 남은 산소.

➤ 중앙: DOC 내부

  • 내부에는 벌집 구조의 촉매 표면(주로 백금, 팔라듐 등 귀금속으로 코팅됨)이 있습니다.
  • 이곳에서 산화 반응이 일어나고, HC와 CO가 O₂와 반응하여 무해한 물질로 전환됩니다.

➤ 오른쪽: 배출가스 정화 후 배출

  • H₂O (물) : HC의 산화로 생성.
  • CO₂ (이산화탄소) : CO의 산화로 생성.

📌 특징 요약

  •  디젤 차량 필수 배출가스 정화 장치
  •  화학적 산화 반응을 통해 유해가스를 무해하게 전환
  •  DPF, SCR 등의 장치와 함께 사용됨

EGR (Exhaust Gas Recirculation)

/배기가스 재순환장치

 

EGR 시스템은 엔진에서 배출된 일부 배기가스를 흡기 쪽으로 다시 순환시켜, 연소 온도를 낮추고 NOx(질소산화물) 발생을 줄이는 배출가스 저감 장치입니다.

EGR(Exhaust Gas Recirculation)

🔄 그림 설명

그림 속 구성 요소와 흐름은 다음과 같습니다:

▶ 왼쪽: 배출가스 유입

  • Exhaust gases (배기 가스)
    : 엔진에서 나오는 고온의 연소 가스. 여기에 NOx가 포함되어 있습니다.
  • NOx (Nitrogen Oxides, 질소산화물)
    : 고온에서 질소(N₂)와 산소(O₂)가 반응하여 생성되는 유해 대기오염 물질입니다. 인체 건강에 해로우며, 스모그의 주원인이 됩니다.

▶ 중앙: EGR 밸브

  • 그림의 금속 부품이 바로 EGR 밸브로, 전자식 혹은 진공식으로 제어됩니다.
  • 이 밸브는 엔진 상태에 따라 배기 가스의 재순환량을 조절합니다.

▶ 오른쪽: 흡기 유입

  • N₂ (질소)
    : 재순환된 배기가스는 주로 질소와 이산화탄소로 구성되어 있어 연소실 온도를 낮춥니다.

❌ EGR이 작동하지 않는 경우

  • 시동 직후(냉간 상태)
  • 급가속 또는 고부하 상태
  • 공회전 또는 정차 상태
  • EGR 시스템 이상 시 (ECU 감지 시 작동 차단)

DPF (Diesel Particulate Filter)

/ 매연미립자필터

 

미세먼지를 포집한 후 주기적으로 태워 제거하는 필터 시스템입니다. PM 저감에 핵심적인 장치입니다.

DPF(Diesel Particulate Filter)

🖼️ 그림 설명

▶ 왼쪽: 오염물 유입

  • HC (Hydrocarbons, 탄화수소)
    : 연소되지 않은 연료 성분, 유해한 대기 오염물질
  • CO (Carbon Monoxide, 일산화탄소)
    : 산소 부족 연소로 발생하는 유독성 가스
  • PM (Particulate Matter, 입자상 물질)
    : 매연이나 탄소 덩어리 등의 미세한 고체 입자
  • O₂ (산소)
    : 산화 반응에 필요한 산소

이러한 물질들이 배기구를 통해 DPF 내부로 유입됩니다.

▶ 중앙: 필터 내부

  • 벌집 구조의 세라믹 필터가 내부에 위치하여 PM을 걸러줍니다.
  • 이 과정에서 고온 또는 촉매의 도움을 받아 일부 물질이 연소되며, 필터에 쌓인 PM은 주기적으로 재생(regeneration) 과정을 통해 제거됩니다.

▶ 오른쪽: 정화 후 배출

  • N₂ (질소)
    : 정화된 배출가스의 주요 구성 성분 중 하나이며, 무해합니다.
    • (PM 등 유해 입자는 거의 제거됨)

LNT (Lean NOx Trap)

 / 희박 질소산화물흡착장치

 

NOx를 일시적으로 저장한 후 연료를 주입해 고온에서 질소와 수증기로 환원하는 촉매 장치입니다.

LNT(Lean NOx Trap)

 

🔧 LNT와 DPF의 외형이 비슷한 이유
금속 원통형 하우징 두 장치 모두 배기 시스템 중간에 설치되며, 고온의 배기가스를 견뎌야 하므로 내열성이 강한 스테인리스 스틸 등의 금속 외형을 사용
벌집 구조 세라믹 필터 내부는 세라믹 소재의 벌집(honeycomb) 구조를 가지고 있으며, 촉매 또는 필터 역할을 함
배기 가스 정화 장치 둘 다 배출가스를 정화하는 역할을 하며, 같은 라인에 장착되므로 공간 구조상 비슷한 형태를 가짐
후처리 계통 장비 디젤 차량에서 DOC → DPF → LNT 또는 SCR 순으로 장착되므로, 일체형 또는 유사 설계가 많음

⚙️ 하지만 역할은 다름

                           LNT                                DPF

 

주요 기능 NOx(질소산화물) 흡착 및 환원 PM(입자상 물질, 매연) 포집
작동 원리 흡착 → 환원 → 정화 필터링 → 재생(연소)
대상 오염물질 NOx PM (매연)

LNT와 DPF는 역할이 다르지만,
📦 금속 외형, 🔳 벌집 구조, 🔧 배기라인 설치 형태
설계상의 공통 조건이 많아 자연스럽게 흡사한 외형을 갖게 되는 것입니다.

LNT와 DPF의 내부 구조 비교

 LNT는 NOx를 대상으로 촉매층(catalyst)에서 흡착 후 환원 하는 방식이다.

반면에 DPF는 PM(입자상 물질)을 대상으로 세라믹 필터에서 포집 후 재생하는 방식이다.

SCR (Selective Catalytic Reduction) / 선택적 환원촉매

SCR은 요소수를 주입하여 배출가스 내 NOx를 무해한 질소와 물로 환원시키는 고효율 시스템입니다.


SCR(Selective Catalytic Reduction)
  • 🔧 구성요소 및 흐름 설명
    • NOx (질소산화물)
      : 디젤 엔진 연소 시 생성되는 유해 대기오염물질
      → SCR에서 제거 대상
    • O₂ (산소)
      : 배기가스에 포함된 산소로, 반응 촉진에 필요

    🔷 상단: AdBlue 주입
    • AdBlue (요소수)
      : 요소(Urea)와 정제수로 구성
      → 고온의 SCR 장치 내부에서 **NH₃(암모니아)**로 분해
    • 주입 노즐과 분사선 표시
      : 실제 차량 구조처럼 요소수가 분사되어 반응을 유도하는 모습이 시각적으로 표현됨

    ⚗️ 내부 반응
    • NOx + NH₃ + O₂ → N₂ + H₂O
      : 암모니아가 NOx와 선택적 환원 반응을 통해
      → 무해한 **질소(N₂)**와 **물(H₂O)**로 전환

    🟦 우측: 정화된 배출물
    • N₂ (질소) : 무해한 기체, 대기 중 78% 구성
    • H₂O (물) : 수증기 형태로 배출
      물방울 아이콘으로 시각적으로 표현
  • 🔶 좌측: 배출가스 유입
✅ 요약 정리
🎯 목적 NOx 저감 (질소산화물 → 질소 + 물)
⚗️ 사용 물질 요소수 (AdBlue)
🔁 반응 방식 화학적 환원 반응
🧪 결과 N₂, H₂O로 무해화
🚗 사용 디젤 승용차, 상용차, 대형 트럭 등

🌱 일상에서 할 수 있는 저감 방법

  • 정기점검을 통해 차량 상태 유지
  • 부드러운 운전으로 연비 향상
  • 공회전 줄이기
  • 하이브리드 또는 전기차 고려

✅ 마무리

배출가스 저감은 단순히 환경을 위한 일이 아니라 우리 건강과 미래 세대를 위한 필수 과제입니다. 함께 실천한다면 맑은 하늘과 깨끗한 공기를 되찾을 수 있습니다.

 

다음 시간에는 각 장치에 대해 세부적으로 더 알아보자.
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