요소수는 왜 필요한가?

 

안녕하세요 자유로운쿤 입니다. 디젤 차량을 타다보면 요소수를 넣어라는 신호가 들어오곤 하는데요. 요소수는 디젤차에서 왜 필요할까요? 대부분 환경에 유해한 질소산화물을 환원하기 위해 필요하다는 정도는 알고 있을텐데요. 정확히 요소수가 필요한 이유에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

 

 

요소수란?

디젤 차량의 배출가스 저감장치인 SCR(Selective Catalyst Reduction)에 사용하는 촉매제입니다.

 

대기 오염의 원인이 되는 질소산화물(NOx)을 환경에 무해한 질소(N2)와 물(H2O)로 환원합니다.

 

질소산화물은 자동차 배기가스나 공장, 항공기 등에서 방출되어 산성비를 만드는 오염물질 입니다.

 

소수는 요소와 물(증류수)을 섞어 만드는데 요소수에서 요소가 차지하는 비율은 30%를 약간 넘는 정도입니다. 요소는 암모니아(NH3)가 희석된 형태로 열을 가하면 다시 암모니아로 변하며 암모니아는 질소산화물과 화학반응을 일으키며 질소산화물을 질소와 물로 환원합니다.

 

SCR 장치는 이 원리를 응용해 자동차에서 발생한 질소산화물을 정화시키며 SCR 장치를 통해 줄어드는 질소산화물은 약 70~90%이며 매연이나 일산화탄소 등의 유해가스를 저감하는 효과도 있습니다.

 

 

 

 

배출가스 저감장치

배출가스 저감장치는 자동차에서 배출되는 대기오염물질을 줄이기 위해 부착하는 장이며 경유를 연료로 사용하는 디젤 차량은 질소산화물과 미세먼지(PM), 일산화탄소(CO), 미연소된 탄화수소(HC) 등을 배출합니다.

 

매연저감장치 등를 통해 배출가스를 기준 이하로 줄인 디젤 차량은 '클린디젤' 이라고 합니다.

 

디젤 차량에서 배출되는 질소산화물과 미세먼지는 한쪽이 증가하면 다른 한쪽이 감소하는 이른바 ‘트레이드 오프(Trade Off)’ 관계이며 산소를 덜 넣고 온도를 낮추면 질소산화물은 줄어들지만, 불완전 연소로 인해 미세먼지가 늘어나는 식입니다.

 

따라서 대부분의 디젤 차량은 미세먼지를 줄이는 매연저감장치인 DPF(Diesel Particle Filter, 디젤입자필터)와 질소산화물 저감장치를 별도로 장착합니다.

 

 

ECR과 SCR

질소산화물을 줄이는 배출가스 저감장치로는 크게 EGR(Exhaust Gas Recirculation)과 SCR(선택적 촉매 환원)이 있습니다.

 

EGR은 배기가스 재순환 장치의 약자이며 연소 온도를 낮추는 방식으로 질소산화물의 발생을 줄입니다.

 

오염물질의 발생을 미리 줄일 수 있으나, 연소 온도가 낮아지면서 엔진의 출력이 감소하고 연비가 높아진다는 한계가 있으며 SCR은 이미 발생한 질소산화물을 촉매제(요소수)를 통해 인체에 무해한 질소와 물로 환원하는 방식입니다.

 

EGR과 달리 엔진의 연소 온도와 산소 농도를 높이는 방식을 사용하며 온도를 높이고 산소를 많이 공급하면 미세먼지는 줄어드는 대신 질소산화물이 다량으로 생성됩니다. SCR은 생성된 질소산화물을 중화하기 위해 배기가스에 암모니아(NH3) 성분의 수용액(요소수)를 분사하며 요소수는 질소산화물(산화질소)과 반응하여 질소산화물을 질소와 물 등으로 환원합니다.

 

 

 

 

특징

SCR 장치를 사용하려면 요소수를 저장하는 탱크가 필요합니다.

 

또한, 주기적으로 요소수를 보충해줘야 하며 따라서 SCR 방식을 사용하는 자동차는 제작 가격이 상승하며 사용 중에도 요소수 보충으로 인한 유지비가 들어가게 됩니다. 이런 이유로 SCR은 소형차보다는 트럭이나 버스 등 대형 차량에 부착하는 사례가 많습니다.

 

SCR 장치에 사용하는 요소수는 유럽의 품질 표준인 애드블루(AdBlue) 규격에 맞추는 것이 일반적이며 애드블루는 요소수 표준 규격이자 브랜드로 유럽을 포함해 전 세계적으로 통용됩니다.

 

애드블루 요소수의 요소 함유량은 32.5%입니다. 한국에서도 애드블루 요소수나 애드블루 인증을 받은 요소수 상품들이 판매되고 있습니다.

 

 

이상으로 요소수에 대해 알아보았습니다. 혹시라도 도움이 되셨다면 좋겠습니다. 감사합니다.