디젤 엔진의 오염에 맞서는 무기, 미립자 필터

이제 우리는 디젤 엔진이 가솔린 엔진보다 더 많이 오염시킨다는 것을 잘 알고 있습니다. 적어도 인체를 공격하고 심각한 건강 문제를 일으킬 수 있는 유해 가스와 미립자와 관련해서는 그렇습니다. 하지만 디젤 엔진이 더 많이 오염시킨다고 해서 디젤 자동차도 그렇다는 뜻은 아닙니다. 디젤 자동차에 장착된 기술은 이러한 유해 요소들이 대기로 배출되지 않도록 막아 주며, 디젤 엔진의 작동 방식으로 인해 생기는 문제를 어느 정도 완화해 줍니다.

요즘 디젤 자동차에 장착되는 시스템 중에는 AdBlue가 들어간 촉매 장치가 있습니다. 이는 NOx 가스를 호흡기에 해가 없는 다른 물질로 바꿔 주는 액체입니다. 그러나 미립자 문제는 남아 있습니다. 이는 경유의 비효율적인 연소로 생기는데, 경유는 가솔린보다 정제도가 낮은 연료이며 디젤 엔진의 작동 방식 때문에 가솔린처럼 완전히 연소되지 않습니다. 이러한 미립자를 포집해 제거하기 위해 미립자 필터가 등장했습니다.

미립자 필터, 오염에 맞선 방벽

FAP(Filtro Anti Partículas, 미립자 방지 필터)로 알려진 이 장치는 엔진 배기관에 설치되어, 엔진 연소 후 남는 고체 미립자를 포집하는 트랩입니다. 이 미립자들은 차량의 컨트롤 유닛이 제거할 시점이라고 판단할 때까지 계속 쌓입니다. 이 과정을 재생(regeneración)이라고 하며, 미립자 필터의 온도가 섭씨 500도에서 750도 사이에 도달하면 시작되어 모든 미립자가 연소되고 제거됩니다.

센서가 입구와 출구의 가스 압력을 비교하며, 그 차이가 충분히 커지면 미립자를 태우고 필터를 청소하는 재생 과정이 활성화됩니다. 적절한 온도를 얻기 위해 차량은 엔진에 연료를 조금 더 분사하며, 이 때문에 과정 중 연료 소비가 약간 급증합니다. 재생은 약 15~20분 동안 진행되며, 엔진이 이상적인 온도에 도달하는 도로 주행이나 고속도로 주행 중에 대개 이루어집니다. 미립자 필터의 재생은 500~800킬로미터마다 발생하지만, 이는 상대적이며 필터에 포집된 미립자의 양에 따라 달라집니다.

미립자 필터의 종류

미립자 필터에는 두 가지 종류가 있습니다. 첨가제를 사용하는 것과 그렇지 않은 것입니다. 첫 번째 종류에서는 재생 온도를 낮추기 위해 첨가제가 필요하며, 이는 AdBlue와 혼동하면 안 됩니다. 재생 온도는 섭씨 550도에서 600도입니다. 두 번째 종류는 엔진 가까이에 위치해 엔진에서 발생하는 열을 활용해 온도를 높이고, 그 열이 배기관으로 빠져나가지 않도록 합니다. 이 경우 재생 온도는 650도에서 750도에 이릅니다.

미립자 필터는 2011년부터 의무적으로 사용되기 시작했으며, 이는 Euro5 규정이 발효되었기 때문입니다. 현재 모든 디젤 자동차에 이 필터가 장착되어 있으며, 이를 통해 이러한 유형의 엔진이 배출하는 오염물질을 줄여 그 영향을 낮추었습니다. 이 필터의 평균 수명은 80,000~120,000킬로미터, 즉 약 8년이며, 운전 방식과 발생하는 고체 잔여물의 양에 따라 달라집니다.

미립자 필터는 고체 잔여물을 모두 태우지 못하고, 일부 미립자가 필터에 쌓여 완전히 막히게 합니다. 그 결과 엔진이 최적으로 작동하지 않게 되며 결국 출력이 떨어져 교체가 필요해집니다. 그럼에도 이 장치는 우리 도시의 배출가스 측면에서 디젤 자동차가 계속 실용성을 유지하는 데 필수적입니다.

미립자 필터, 가솔린 엔진에도

올해부터 배출가스 분야에 새로운 국면이 열립니다. Euro 6c 규정이 발효되어 디젤과 가솔린 자동차의 미립자 배출량이 동일해집니다. 실제로 가솔린 엔진의 미립자 배출량이 더 많다는 것이 확인되었으므로, 유럽 당국이 가솔린 자동차에 주목하는 것은 시간문제였습니다. 이에 따라 이 연료를 사용하는 자동차도 가솔린 자동차용 미립자 필터를 갖추어야 하게 될 것입니다.

최신 가솔린 엔진은 연료를 적게 소비하지만, 이러한 과정으로 인해 엔진 내 가솔린의 연소가 몇 년 전 엔진보다 더 비효율적이 되었습니다. 이는 특히 직접 분사 엔진에서 나타나며, 연소 효율이 낮아짐에 따라 이러한 미립자가 더 많이 생성됩니다. 미립자 필터는 이러한 상황을 바로잡고, 디젤에서와 마찬가지로 이것이 대기로 배출되지 않도록 막아 줄 것입니다.

이는 우리에게도 도움이 됩니다. 앞으로 출시될 자동차들은 우리 건강에 미치는 영향이 훨씬 줄어들 것이기 때문입니다. 모두에게 해로운 이러한 유형의 배출을 통제하는 데 성공하고 있습니다. 자동차 산업과 무엇보다 도시의 공기에 큰 변화를 가져올 배출 분야의 진전입니다. 이것이 전기 자동차의 대중화에 앞선 궁극적인 해결책일까요?