정비기술 강의 - 현대.기아차 뉴 메커니즘 분석
Euro-Ⅳ 디젤엔진과 CPF(배기가스 후처리장치)
현대?기아차에 적용되는 승용형 디젤엔진은 Euro-Ⅳ 엔진인데, 엔진의 종류가 3가지이며 이에 따른 시스템 상의 차이가 있다. 정비사들이나 차 소유자들이 이 부분에서 적지 않은 오해가 있는데, 이 3가지 엔진에 적용된 시스템의 차이를 정리했다. 특히 CPF(배기가스 후처리장치)는 대다수의 사람들이 Euro-Ⅳ 디젤엔진이면 무조건 CPF가 적용된 것으로 잘못 이해하고 있는데, 스포티지, 투싼, 쏘나타에 적용된 D-2.0 엔진에만 적용되어 있다는 점을 이번 호를 통해 이해하기 바란다
김홍현 「현대,기아차 천안정비연수원」
◆ 개요
강화된 배기가스 규제(EURO-Ⅳ)에서는 PM과 Nox 성분에 대한 규제치가 EURO-Ⅲ 대비 절반 가까이 낮아졌기 때문에 이에 대응하기 위한 배기가스 후처리장치가 필요하게 되었다. 물론 후처리장치가 반드시 있어야만 EURO-Ⅳ 규제를 만족할 수 있는 것은 아니다. 그렇지만 친환경, 저공해차를 제작하기 위한 노력과 계획의 일환으로 현대?기아자동차에는 2005년 후반부터 단계적으로 후처리장치를 적용하고 있다.
CPF란 디젤엔진의 배기가스 중 PM(Particulate Matters)을 필터를 이용해 물리적으로 포집하고, 일정거리 주행 후 PM의 발화 온도(550℃) 이상으로 배기가스 온도를 상승시켜 연소시키는 장치이다.
◆ Euro-Ⅲ와 Euro-Ⅳ
① 경유승용차의 배기가스 규제
고압 연료분사장치(커먼레일-Common Rail), 전자제어 장치 등을 적용하고 경유승용차의 엔진 제작기술이 급속히 발전됨에 따라 경유승용차에서도 매연을 거의 볼 수 없는 수준(10년 전과 비교 때 거의 1/10 수준)으로 기술이 개발되었다.
하지만, 휘발유 차와 비교해 볼 때 CO/HC의 배출량은 적으나 PM/Nox 등의 유해물질은 여전히 많이 배출되기 때문에 아직까지도 환경오염의 주범으로 인식되고 있는 실정이다.
☞ CO/HC : 휘발유 차 대비 1/2~1/5 수준
☞ Nox : 휘발유 차 대비 6~8배 배출(Euro-Ⅳ 만족 차는 3~4배)
이에 경유차 환경위원회에서는 경유승용차 허용으로 인한 추가적인 대기오염물질 증가가 없도록 보완적 대책을 수립해 추진하고 있다. 그 가운데 하나가 하이브리드카, 매연 여과장치(CPF) 부착 경유차, CNG, LPG 등 저공해 연료를 사용하는 차에 대해 세제감면, 보조금 지급 등을 통한 매연저감장치의 보급 확대이다.
이러한 대책이 추진된다는 전제 하에 환경위원회에서는 2005년 매연 여과장치(CPF)를 50% 이상 부착되도록 해 Euro-Ⅲ와 Euro-Ⅳ 차를 50:50 비율로 판매(또는 CPF 부착한 차 100% 판매)하고, 2006년 이후에는 Euro-Ⅳ 차만 판매하도록 하는 안을 검토하게 되었다.
② Euro-Ⅳ 대응 기술
환경부는 2006년부터 적용되는 자동차 배출가스 허용기준을 휘발유자동차는 미국 캘리포니아, 경유자동차는 유럽연합 수준으로 대폭 강화하는 내용을 주요골자로 하는 대기환경보전법시행규칙을 2004년 12월 10일자로 개정, 공포했다.
이 가운데 경유승용차 규제는 이미 2005년부터 유럽연합에 적용하고 있는 Euro-Ⅳ 배출가스규제로 현 기준 대비 일산화탄소(CO)는 21~47%, 질소산화물(NOx)은 30~67%, 미세먼지는 40~80% 강화되었다. 다만, 경유승용차는 현행 기준이 유럽보다 강해(미세먼지는 5배, 질소산화물은 25배) 통상마찰을 야기하고 있는 점을 고려해 2005년 1년간 Euro-Ⅲ 기준(유럽연합국가에서 2000~2004년 적용)을 한시적으로 도입하고, 2006년부터 Euro-Ⅳ 수준으로 강화하기로 했다.
이에 발맞춰 현대·기아자동차에서는 디젤차의 배출가스에서 가장 문제가 되는 질소산화물(Nox)과 입자상 물질(PM)의 배출량을 현저히 낮춘 새로운 엔진 및 제어시스템을 도입했으며, 이 엔진이 바로 Euro-Ⅳ 디젤엔진으로 양산 차에 적용하고 있다.
<그림 1> Euro-Ⅳ 엔진 적용 시스템
③ Euro-Ⅳ 엔진의 종류와 적용 차종
Euro-Ⅳ 엔진은 현재 세 종류로 나눌 수 있다.(그림 2 참조)
그 첫 번째는 기존 D-2.0 엔진의 연료장치 등을 대폭 개선한 신형 D-엔진으로 현대·기아자동차의 2006년형 투싼, 스포티지와 쏘나타 디젤에 적용한 엔진이다.
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