자동차 매연저감장치 건식클리닝시스템 개발보급
SCR·DPF '담체 기공' 막히면 출력·연비저하
미세기공 누적카본이 '담체' 녹이고 깨트려
주기적 클리닝 필요한 매연후처리장치 담체
오프닝
삶의 에너지원은 깨끗한 지구와 맑은 공기입니다.
하지만 자동차들이 전 세계를 누비면서 지구는 서서히 자생능력을 잃어 몸살을 앓고 있는데요.
특히 경유 연료를 사용하는 디젤 엔진에서 나오는 매연이나 낙스(NOx)같은 물질들은 우리에게 큰 위협을 가하고 있습니다.
이러한 문제를 해결하기 위해서 저감장치들이 개발되고 있는데요, 이것이 우리가 정기적으로 클리닝을 해야 할 이유입니다.
오늘은 전문적으로 클리닝을 연구하고 있는 곳을 찾아왔는데요.
함께 만나보시겠습니다.
국토교통부 통계에 의하면 배기가스 저감장치를 장착한 차량은
무려 200만대가 넘는 다고 하는데요!
2008년 유로4 경유차량 인증에서 주력 기술로 등장한 ‘매연저감장치’는 현재 이보다
훨씬 강화된 유로6 인증 기준 저감장치를 장착 출고하고 있습니다.
하지만 엔진출력과 연비가 떨어진다는 문제가 자주 제기돼 취재진이 조사에 착수했고,
후처리장치 내벽에 흡착된 회색분진이 엔진 배기가스 토출을 막는 현상으로 이어진다는 단초를 찾게 됐는데요.
자동차 스스로 해결할 수 없는 문제가 있고, 이 단점을 해결하기 위해서는 반드시 주기적인 클리닝 작업이 필요하다는 결론에 따라 환경부 매연후처리장치 정책을 현실화한 교통환경연구소 전임소장, 현 교통환경정책연구소장 엄 명도 박사님을 만났습니다.
Int.
Q : 박사님! 자동차에 클리닝이 청소가 왜 꼭 필요할까요?
=>지금 최근에 나온 scr장치나 dpf장치들은 매연이 끼어서 막히게 되면 차량 출력이 떨어지고 연비가 아주 나빠집니다. 그래서 정기적으로 클리닝을 반드시 해줘야 합니다.
Q : 클리닝을 하기 전과 후 구체적으로 어떤 차이가 나는 건가요?
=>클리닝을 하게 되면 배압이 떨어지는 출력이 떨어지는데 원래대로 복원이 되고 연비나 출력이 차량출고시와 거의 같도록 복원 시켜 주는 기능이 되겠습니다.
Q : 고가의 장치 성능 유지를 위해서 어떻게 해야 할까요?
=>그래서 이제 배출가스 저감장치 scr이나 dpf장치는 가격이 비쌉니다. 그래서 지금 나오는 장치들은 최소한 천만원에서 천 삼백만원이 넘기 때문에 이건 정기적으로 클리닝을 해줘야 합니다. 안해주게 되면 안에 금이 가거나 또 촉매가 녹아내리는 경우가 있기 때문에 정기적으로 클리닝을 해서 출력을 원상태로 복원하지 않으면 망가지는 거에 대해서는 운전자 부담이 되기 때문에 관리를 잘해야겠습니다.
엄명도 박사께서는 정화과정에서 남게 되는 미세먼지들이 담체 벽에 소착되고 쌓여서 벌집 형 미세기공을 좁히고 막는 동맥경화 현상을 일으켜 엔진 배기 압을 차단시키는 장애가 이어지는 것을 사전에 차단하는 방법은 클리닝 뿐 이라고 했는데요.
정부에서 매연저감장치에 대한 주기적인 클리닝작업을 권장하는 것도 바로 자동차 배출가스 자정능력을 회복하기 위함입니다.
자동차 매연저감장치의 동맥경화 현상을 해결해서 출고 상태 성능으로 회복시켜 주는 클리닝장치를 전문으로 개발•생산하는 동아이엔씨를 찾았습니다.
동아이엔씨는 현대모비스 DPF 클리닝 협력사로 출발한 동아이엔씨는
현대•타타대우 상용차 서비스용 클리닝 장비를 공급하는 기업인데요.
2006년부터 현재에 이르기 까지 약10만 건 이상의 DPF 클리닝 수행 실적과
환경부 친환경자동차 기술개발사업 참여 등의 내실을 쌓아 왔습니다.
국내 대기환경 개선에 책임을 다해 온 동아이엔씨는
고객만족을 넘어, 일본과 싱가폴, 북유럽 수출 등, 지구촌 대기환경을 개선하는
세계적 기업이 됐다고 합니다.
Int.
Q : 클리닝은 어떤 주기로 해야 가장 효과적인지 말씀 좀 부탁드릴께요?
=>대형차 그러니까 상용차로서 dpf같은 경우에는 약 20만km에 한 번씩 해 주는 것이 좋고 scr장치 같은 경우는 30만 주기 그리고 작업차량이나 건설기계 등 장비차량들도 일년 주기로 청소를 해 주시는 게 좋습니다.
그리고 저부하운전이나 저속 운전하는 차량도 출력이나 연비가 떨어 졌을 때 그때 맞춰서 청소를 해주셔야 됩니다.
2008년 유로4 배기가스 인증기준 이 후 현재의 유로6 기준 경유 차량에는 이런 클리닝 작업을 필요로 하는 DPF와 SCR 배기가스 저감장치가 부착돼 있고, 사용 매뉴얼에 DPF 클리닝 주기를 명시하고 있는데요~
주기적인 클리닝도 필수지만 저속 주행이나 저 부하 운전이 반복되는 운행에서는 일반적인 클리닝 주기보다 훨씬 앞 당겨지는 사례가 많다고 합니다.
엔진출력이 급격하게 낮아지거나 매연 배출이 심한 상태는 일반적 클리닝 주기와 무관한 클리닝 상태를 경고하기 때문인데요.
이 때 자동차 자동 재생과 유사한 방법으로 미세기공 내 매연을 태워 에어로 블로잉하는 공법이 중요합니다.
그래서 환경부 클리닝 공법이 물이나 약품 세정이 아닌 재생과 에어블로잉을 활용한 건식 클리닝을 택한 이유와, 습식 클리닝이 담체 미세기공과 귀금속 촉매코팅 막에 상대적으로 미치는 영향에 대해 전문가 견해를 구했는데요.
Int. 대덕대학교 자동차공학과 이호근 교수
=>DPF는 세라믹 형태의 담체에 귀금속 코팅이 되어 있는 것인데 미국 배출가스저감장치제조사협회인 MECA의 보고서에 의하면 이 담체의 경우에는 물이나 약품이 접촉 했을 때 영구적인 손상이 있을 수 있다고 보고가 되어 있습니다.
결국은 세 가지 방법 중에서 자동차가 운행하면서 자동적으로 파티클을 태워 주는 건식소거법 이것이 가장 올바른 방법이라고 말씀드릴 수 있습니다.
아울러 환경부 친환경 자동차 기술개발사업의 고복원율 DPF 클리닝 기술개발에 관한 최종보고서 연구내용에도 물과 약품 세척에 대해 우려를 나타낸 미국의 MECA 보고서를 뒷받침하고 있는데요.
수압이나 약품을 이용하는 습식 클리닝은 건식 클리닝 공법보다 담체에 코팅된 백금(Pt) 양을 1/4정도 더 감소시키는 것으로 조사됐습니다.
뿐만 아니라 습식과 건식 클리닝 이후 담체 압축강도 시험에서도 습식은 16% 정도의 강도 약화 원인이 되는 것으로 확인됐는데요.
이는 내습성 강한 물 마찰과 화학제품이 담체 벽 구조를 약하게 하는 뜻이고, 더 중요한 건, 엔진 동력계를 이용한 공인연구기관에서 비교한 엔진출력과 배기가스 상관관계 시험 결과입니다.
PM의 저감율, 즉 가장 중요한 매연포집비율 또한 습식 클리닝이 건식 클리닝보다 낮다는 시험결과가 있습니다.
담체를 약화시키고 소손시킬 가능성까지 제기한 이호근 교수님 지적은 동아이엔씨와 환경부 친환경자동차 기술개발사업단지원 공동사업에서 확인됐다고 합니다.
습식클리닝 단점을 재확인하고, 보다 안전하고 가성 비까지 좋은 건식 클리닝 방법을 택했다고 하는데요.
세라믹 재질의 DPF를 습식 클리닝하면 내벽에 코팅된 귀금속 촉매의 이탈과 손상을 비롯 강도가 약화지고 마지막으로는 폐수 발생에 의한 2차적 오염원을 발생한다는 지적이 있었습니다.
게다가 폐수까지 정상적으로 처리 할 경우, 클리닝 비용은 건식 보다 비쌀 수밖에 없는 단점까지 있다고 하는데요.
세계적으로 활용되는 건식 클리닝공법은, 안전성과 2차적 오염발생이 적은 차별화된 동아이엔씨의 독보적 기술이라고 합니다.
세라믹 DPF 클리닝의 효율적 공법인 건식은 비용까지 저렴한 이점까지 있어, 경제와 환경까지 생각하는 차주라면 반드시 챙겨야 할 과제가 아닌가 싶은데요.
지금부터, 담채에 꽉 차 있는 블랙 이물질들이 가열과 송풍 작업 후에는 어떻게 달라지는지 각 공정마다 꺼내서 자세히 살펴보겠습니다.
카본과 오일 등의 찌꺼기가 꽉 차, 배기는 물론 정화능력까지 상실한 DPF를 ‘후처리장치 자동 클리닝 하우징에 넣어서 고정’한 다음, 내부 온도를 제어하는 시스템 공정에 따라 클리닝 재생장치 가동시켰습니다.
DPF 재생 클리닝 작업이 시작되자, 버너 불길이 담체 내부에 누적된 카본과 오일에 파고들면서 착화되기 시작하는데요.
점화 후에는 자연연소에 가까운 조건 유지를 위해, 담체 내부에 길고 짧은 온도센서가 삽입되고, 열량을 자동 조절하는 제어 프로그램과 연동되는 2중 안전시스템이 가동됩니다.
열을 가하는 재생 클리닝 작업공정을 마친 DPF를 꺼내 보니, 표면 색상부터 달라졌습니다. 기공마다 가득 찬 카본 때문에 검은 색으로 보였던 표면이 원래의 색으로 변했기 때문인데요.
표면을 확대해 보니, 마치 혈관장애 덩어리인 기름기가 분해되듯 검은 소착물 질은 사라지고, 담체 내부 미세기공 주변에 붙은 회색분진 흔적만 보이는데요.
마지막 작업은 바로 이 미로 같은 미세기공 요소요소에 깊숙이 박혀 있는 있던 잔재를 털어내는 에어 블로잉 공정입니다.
본 공정은 블라스팅과 노즐링 이라는 2개의 공정으로 이뤄지는데요.
에어블로잉이 가동되자 압축공기가 내벽과 기공에 달라붙었던 미세 회색분진이 분리,
배출되면서 DPF 기공은 물론 외형까지도 깨끗하게 원상복구 됐습니다.
Int. 충북 제천 거주 차주
=>차가 힘이 없어서 AS를 몇 번 받았는데 불이 뜨는 게 없고 아무 이상이 없다고 그래서 동료에게 물어보니 DPF를 청소하면 연료도 덜 먹고 힘을 잘 쓴다고 해서 여기까지 찾아 왔습니다
이해를 돕기 위해, 클리닝 공정을 다시 정리해 보겠습니다.
차량에서 탈거한 DPF 담체 표면은 이렇게 검은 색입니다.
기공 내부를 확대해 보니 누적된 카본과 찌꺼기들이 꽉 차 있습니다.
클리닝 작업이 시급한 상태임을 뜻합니다.
후처리장치 재생 시스템’에 넣고 내부온도를 제어하며 열을 가해 보니, 담체는 표면 색상부터 달라졌습니다. 담체 내부 미세기공 주변에도 회색분진 흔적이 보입니다.
마지막 작업은 요소요소에 깊숙하게 박혀 있던 잔재를 털어내는 블로잉 공정입니다.
블로잉 공정을 마친 DPF는 신품과 유사하게 깨끗한 상태입니다.
이렇게 검었던 담체표면이/ 달아오르면서 담체기공을 막았던 매연이 타기 시작하는데요./ 검은색에서 회색으로 변해서 미세기공 내벽에 달라붙어 있던 재는/ 공기압이 가해지자 분리되고 밀려나가면서/ 담체기공과 내부는 깨끗하게 원상복구 됩니다.
시커멓던 담채가 클리닝 공정을 마치자 뽀얀 원래의 색상과 촘촘한 담체 입구표면까지 본 모습 그대로 드러내고 있습니다.
거의 신품처럼 완벽하게 재탄생 됐다는 얘기인데요.
만일 제 때 클리닝을 안했을 경우는 어떻게 되는지 파손된 대형 화물차 담체를 통해 알아봤습니다.
이처럼, 대형 화물차 DPF담체가 파손되면, 고가부품을 교체하는 비용부담까지 안게 되는데요.
새 담체와 소손된 담채를 비교해 보면서 어떤 문제로 이어지는지 살펴봤습니다.
수많은 국가 공인기관 검증시험 성적서와 실험결과에 근거한 건식 클리닝 효과를 확인위해 자동차부품연구원을 찾았는데요.
매연분진이 꽉 찬 상태의 엔진출력과 클리닝 후 원상 복구차이를 엔진동력계 비교 실험으로 확인해보겠습니다.
엔진출력이 낮아지면 담체 기공에는 어떤 이상이 시작되는지를 CT촬영으로 확인하고, CT촬영비교 평가에서 약15만km를 주행한 차 담체기공에 고착돼 있던 1/3 정도의 재가 건식클리닝을 하자, 대부분 배출된 것으로 나타났습니다.
강 정호 센터장께 왜 이런 차이가 있는지에 대한 설명을 들었습니다.
Int. 자동차부품연구원 강정호센터장
=>엔진에서 배출되는 매연은 DPF 내부에서 포집 및 재생이 되면서 재로 조금씩 쌓이게 됩니다.
이러한 재가 많이 쌓이게 되면 엔지 배기가스 흐름에 저항을 줌으로써 엔진 출력 및 연비가 나쁘게 됩니다. 그래서 클리닝을 하게 되면 배출가스의 흐름을 원활하게 할 수 있어서 나빠진 엔진 출력 및 연비를 향상 시킬 수 있습니다.
지금까지 탐방한 건식클리닝 공정과 공인연구원 비교실험에서 확인 사실은
과학에 기초한 안전하고 신뢰성 있는 클리닝 특징입니다.
아울러 깨끗해진 DPF는, 매연저감 능력회복은 물론 배압성능까지 좋아지게 하고, 출력과 연비 개선효과는 곧 유지관리비용 절감과 맑은 공기에 일조하는 일석이조 효과로 이어지게 됩니다.
주요 배기 후처리장치 부품인 DPF와 SCR을 동시에 청소할 수 있는 전문 기술과 장비를 갖춘 유일한 독보적 기업이라는 것도 알 수 있었는데요.
최근 SCR 장착까지 크게 늘어나는 배기규제 강화에 따라 동아이엔씨는 환경부 친환경자동차 기술개발사업단 지원 등의 관련 클리닝기술 사업화에 착수했습니다.
클로징
보이시는 이 검정 매연을 태우고 나면 회색의 재로 변하게 되는데요.
이 회색 재에는 여전히 여러 가지 유독물질이 남아있다는 사실을 아실 수 있었을 겁니다. 이것이 여러분들이 주기적으로 자동차 클리닝을 해야 하는 이유입니다.
자동차의 연비와 성능을 높이고 환경오염을 줄일 수 있는 클리닝, 꼭 기억하시길 바랍니다.
지금까지 교통뉴스 손영주였습니다.
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