DPF란(Disel Particulate Filter)?
디젤 엔진의 DPF(Diesel Particulate Filter)는 디젤 자동차에서 발생하는 미세 입자물질을 포집하여 대기 오염을 줄이는 역할을 합니다. DPF는 배기 시스템의 일부로서 배출 가스 중에 포함된 입자들을 잡아내고 정화하는 필터입니다.
DPF의 작동 원리
- 입자 포집: 배출 가스가 DPF를 통과할 때, 세라믹 소재로 만들어진 DPF 내부에 있는 채널 구조에서 초미세 입자들이 잡힙니다. 이러한 입자들은 담지막으로 존재하는 벽면에 축적됩니다.
- 리젠레이션(Regeneration): 축적된 입자들은 정기적으로 연소되어 없어질 필요가 있습니다. 이를 위해 DPF 내부 온도를 증가시켜야 하는데, 이 과정을 리젠레이션(Regeneration)이라고 합니다.
- 패시브 리젠레이션(Passive Regeneration): 고속도로 주행 등 엔진 내부 온도가 충분히 높아지면 자연스럽게 발생하는 리젠레이션입니다.
- 액티브 리젠레이션(Active Regeneration): 엔진 제어 유닛(ECU)이 예열 장치나 연료 분사 조건 등을 조정하여 인위적으로 온도를 높여 리젠레이션을 유발합니다.
- 배출 가스 정화: 리젠레이션 과정에서 연소되어 없어진 초미세 입자들은 안전하게 대기 중으로 배출됩니다.
DPF 유지 및 문제 해결 방법
- 정기적인 주행: DPF의 효율적인 작동을 위해 주기적인 고속도로 주행 및 충분한 열량 발생이 필요합니다.
- 규정된 연료 사용: 품질 좋은 디젤 연료 사용으로 소모품 변화와 성능 저하를 최소화합니다.
- 정기적인 유지 보수: 자동차 서비스 센터에서 권장하는 주기에 맞춰 필터 청소나 교체 작업을 수행합니다.
DPF는 환경 보호와 대기 오염 저감에 큰 역할을 하며, 디젤 차량 운영 시 적합한 관리와 유지 보수가 중요합니다.
SCR란(Selective Catalyst Reduction)?
디젤 엔진에서 질소 산화물(NOx)을 감소시키기 위해 사용되는 배기가스 후처리 시스템으로, SCR 시스템은 주로 디젤 자동차에서 활용되며, 환경 보호와 대기 오염 저감을 위한 중요한 기술로 연소되지 못한 배기가스에 대해서 요소수를 분사하여 질소산화물을 정화해 주는 역할을 하는 것으로 요소수와 질소산화물이 만나면 질소와 물로 변하게 되며 정화되는 것입니다.
SCR 시스템의 주요 구성 요소
- SCR 캣컬레이터(SCR Catalyst): SCR 캣컬레이터는 특수한 촉매 물질로 구성된 장치로서, NOx를 처리하는 역할을 합니다. 일반적으로는 알루미나나 철분 등의 기체 표면에 청량제를 도포하여 제작됩니다.
- 액농축장치(Aqueous Urea Solution Tank): 액농축장치에는 수소화 아산 우레아(AdBlue, DEF 또는 요소수라고도 함)라고 하는 특수한 용액이 저장됩니다. 이 용액에는 고농도의 요소인 질산우레아가 포함되어 있으며, NOx 감소 반응에 사용됩니다.
- 에어 인젝터(Air Injector): 에어 인젝터는 엔진의 배기 파이프에서 나오는 배출 가스와 함께 액농축장치에서 공급되는 요소 용액을 혼합합니다.
- 제어 유닛(Control Unit): SCR 시스템의 작동을 관리하고 모니터링하기 위해 제어 유닛이 사용됩니다. 제어 유닛은 센서 데이터를 분석하여 정확한 액농축 및 에어 인젝션을 조정합니다.
SCR 시스템의 작동 원리
- 배출 가스 처리: 디젤 엔진에서 생성된 배출 가스가 SCR 캣컬레이터로 전달됩니다.
- NOx 감소 반응: SCR 캣컬레이터 내부에서 배출 가스와 액농축 장치에서 공급되는 요소 용액(AdBlue)이 혼합됩니다.
- 선택적 촉매 환원: 혼합된 요소 용액과 배출 가스 사이에서 선택적으로 질산우레아가 분해되면서 NH3(ammonia)가 생성됩니다.
- NH3와 NOx 반응: 생성된 NH3와 NOx 사이에서 화학반응이 발생하여 무해한 진짜(N2, 질산염)로 변환됩니다.
- 깨끗한 배출: 변환된 무해한 기체들은 차량의 배기 파이프를 통해 대기 중으로 안전하게 방출됩니다.
SCR 시스템은 디젤 차량에서 최신 환경 규제인 유로 6 등급을 준수하고 대기 오염 저감을 위해 필수적인 기술입니다.
EGR란(Exhaust Gas Recirculation)?
EGR(Exhaust Gas Recirculation)은 내연기관에서 발생하는 배기가스를 일부 재순환시켜 다시 흡입 공기와 혼합하여 연소에 참여시키는 시스템입니다. EGR은 주로 디젤 및 가솔린 엔진에서 사용되며, 환경 보호와 연비 향상을 위해 도입되었습니다. 하지만, 이 방식은 지속적으로 관리해야 하고 흡기라인이 막혀버리면 진동, 소음 등의 엔진 문가게 발생되기 때문에 정기적인 점검을 통하여 관리를 받아야 합니다.
EGR 시스템의 주요 구성요소
- EGR 밸브(EGR Valve): EGR 밸브는 배출 가스의 유량을 조절하는 장치입니다. 엔진 제어 유닛(ECU)의 신호에 따라 밸브가 개방 또는 폐쇄됩니다.
- EGR 쿨러(EGR Cooler): EGR 쿨러는 재순환되는 배기가스를 냉각하는 역할을 합니다. 이를 통해 열하중이 감소하고 실린더 온도가 낮아지며, NOx 생성을 줄일 수 있습니다.
- 배기 매니폴드(EGR Manifold): 배출된 가스를 수집하고 분배하기 위한 매니폴드입니다. 이곳에서 배출 가스와 흡입 공기가 혼합됩니다.
EGR 시스템의 작동 원리
- 일부 배출 가스 회수: 일정 비율의 배출 가스가 EGR 밸브를 통해 회수됩니다.
- 냉각: 회수된 배출 가스는 EGR 쿨러를 통해 냉각됩니다.
- 혼합: 냉각된 배출 가스와 흡입 공기가 매니폴드에서 혼합됩니다.
- 재순환: 혼합된 공기-배출가스 조합이 실린더로 재순환되어 연소에 참여합니다.
- 환경 보호와 성능 개선: EGR 시스템은 NOx 생성을 억제하여 대기 오염 저감에 기여하고, 동시에 내부 연소 온도를 낮추어 연비 개선과 엔진 내부 부속물 변화 감소에도 도움을 줍니다.
이상으로 유로 6 엔진에 적용되는 DPF, EGR, SCR 시스템에 대하여 알아보았습니다.
배기가스 규제와 연비향상을 위해 복잡한 시스템이 적용되었고, 이러한 시스템은 정기적인 검사를 필요로 하고 있습니다.
조금이나마 여러분들에게 도움이 되었으면 좋겠습니다.