디젤 엔진 배기 장치의 이해

디젤 엔진의 배기 장치의 필요성과 구성에 대해서 알아보겠습니다.

 

【디젤 엔진 배기 장치의 필요성】

산업 혁명 이후 차량에서 화석 연료의 사용이 빠르게 증가하여 배기가스에 의한 공기 오염이 사회적 문제로 대두되어 이로 인한 손실이 너무 커 이를 해결하고자 배기가스에서 나오는 유해성분을 저감하는 각종 배기규제를 강화하고 있습니다.
특히 각종 신 기술(커먼레일 직접분사, 전자제어 EGR, VGT 터보차저)이 개발되어 연비가 향상되고 배기 내 유해성분도 줄어들고 내구성이 증가하면서 대량 운송 및 이동 수단으로써 지속적으로 유해물질인 탄화수소(HC), 일산화탄소(CO), 질소산화물(NOx) 및 입자상 물질(PM)의 저감에 대한 요구가 증가하고 있습니다.
그래서 디젤 엔진을 장착한 트럭에서는 화석 연료를 사용하면서 나오는 유해물질을 최소화 하기 위하여 신기술 후처리 장치를 사용하게 되었습니다.

 

 

【화석 연료】

자동차에서 사용하는 화석 연료는 아래와 같은 종류가 있습니다.

• 원유(Crude Oil) : 탄소와 수소로 구성된 여러가지 탄화수소의 혼합물로 탄화수소는 크게 파라핀계, 나프텐계, 올레핀계, 방향족계로 나뉘며 원유로부터 석유제품의 생산과정은 증류(Distillation), 정제(Purification), 배합(Blending) 3단계로 구분됩니다.
• 휘발유(Gasoline) : 원유를 정제한 저비점(30~200℃)의 탄화수소 화합물이 수백종 모인 혼합물로서 불꽃 점화식 내연기관의 연료로 사용됩니다. 화학성분은 C4~C12 정도까지의 탄화수소 혼합물로 한 종류의 휘발유에 포함되어 있는 탄화수소는 수백 종류에 이릅니다.
• 경유(Diesel) : 비점 범위가 200~380℃이며 탄소수 10~20개 정도의 탄화수소 혼합물로 증류시 등유 다음으로 유출됩니다. 주로 디젤엔진 연료로 사용되나, 석유스토브의 연료, 기계 세척용, 기타 가스 흡수용 금속 가공유의 원료 등으로 사용됩니다.
• 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas) : 탄소유분중 탄소수가 1~4개인 가벼운 탄화수소는 상온, 상압에서 기체 상태로 존재하지만 인위적으로 액화시키기 좋은 프로판 및 부탄에 적정 압력을 가하면 액체로 변하는데 이를 액화석유가스라 합니다. 액화시키는 이유는 기체보다 부피가 약 1/240~1/280으로 작아 저장, 수송, 취급이 편리하기 때문입니다. 인화성이 높고, 공기보다 1.5~2배 무거우며 공기와 혼합된 가스의 화염 전파속도가 늦습니다. 프로판은 가정용 연료로, 부탄은 자동차용 연료로 주로 사용됩니다.

【디젤 엔진 배기 장치의 구성】

자동차의 환경 관련 배기가스 규제 법규가 점차 강화되면서 유해성분을 저감 하기 위하여 아래와 같은 다양한 배기가스 후처리 시스템이 적용되고 있습니다.

• 배기가스 재순환 장치 (EGR, Exhaust Gas Recircuration)
• 디젤 산화 촉매장치(DOC, Disel Oxidation Catalyst)
• 입자상 물질 필터(DPF, Diesel Particulate Filter)
• 질소산화물 흡장촉매(NSC, NOx Storage Catalyst)
• 선택환원촉매(SCR, Selective Catalytic Reduction Catalyst) 등

다음에는 다양한 배기가스 후처리 시스템에 대해 하나하나 알아보도록 하겠습니다.