디젤 엔진의 유해배출가스와 저감장치

1. EGR (배기가스 재순환장치 : Exhaust gas recirculation) 란?

- 질소산화물(NOx)을 저감하기 위해 배기가스 일부를 다시 엔진으로 재순환하여 연소시키는 매연저감장치

   * 2015년 9월부터 디젤자동차 환경기준이 유로6로 바뀌며, NOx, PM의 배출기준에 미달시 판매할 수 없음.

 

1) EGR 장치

- 연소된 배기가스 일부를 다시 흡기관으로 보내어 혼합기(연료+공기)에 혼합시켜 다시 연소실로 유입시키는 기술이다.

 

- 효과

• 배기가스가 재순환되면 연소실 온도가 낮아지고 이 과정에서 NOx 배출도 줄어든다.
• 디젤엔진의 연소효율이 낮아지면 질소산화물 발생이 감소하는 원리를 응용함.

- EGR율

 

 

 

 

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2. 질소산화물(NOx)

- 질소산화물(NOx)는 일산화질소(NO)와 이산화질소(NO2)로 이산화질소(NO2)가 대부분이다.

- 디젤 엔진의 질소산화물은 대부분Thermal NO이다.

- 이산화질소(NO)는 공기과잉 연소시에 질소분자가 해리하여 생성된다. (N2 + O -> NO + N)

- 대기 중으로 배출된 질소산화물은 각종 탄화수소(HC)와 반응하여 오존을 생성한다.

 

- 생성원인

• 연소영역에서 높은 산소농도
• 고온영역에서 연소가스의 장시간 체류시간
• 높은 연소온도
• 연료에 높은 질소성분의 포함

- 저감대책

  (a). 배기가스 후처리 장치(Diesel particulate filter : DPF)

 

    (b). 선택적 환원 촉매 장치(Selective Catalytic Reduction : SCR)

       요소수라 불리는 우레아(암모니아 수용액)를 분사하여 질소산화물과 반응시켜 질소와 물로 변환하여 저감시키는 장치

 

 

 

3. 입자상 물질(PM)

- 연료 중의 탄소성분이 완전 연소되지 못하고 검은 매연으로 나오는 것

 

- 생성원인

• 디젤연소의 특성상 부분적으로 일정하지 않은 공연비에 의한 불완전 연소 // *공연비 : 공기와 연료의 질량비
• 정압연소에 따른 산소가 부족한 부분에 의한 불완전 연소
• 연소실 내 행정에 따른 빠른 냉각에 의한 불완전 연소

- 저감대책 : 배기가스 재순환장치(Exhaust gas recirculation : EGR)

• 매연 입자상 물질(PM)을 제거 및 분진을 최소화하고, 소음/진동을 억제하는 매연저감장치(유해물질을 필터링 후, 550℃ 고온으로 연소 배출)