【배출가스 분석 정비② 배출가스 검사 결과 측정값 차이의 분석】
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【배출가스 분석 정비② 배출가스 검사 결과 측정값 차이의 분석】
  • cartech
  • 승인 2003.03.01 11:35
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배출가스 정밀검사(부하검사)가 실시되고 있다. 기존의 무부하 검사방법과 달리 도로 주행 모드를 재현하면서 질소산화물(NOx)과 CO, HC의 유해가스를 측정, 검사하고 있다. 이번호에는 질소산화물(NOx)의 생성원인과 유형 그리고 대책을 소개하고 이와 함께 유해가스 CO와 HC와의 상관관계 등을 그동안의 AMS 2525 모드 검사결과 자료 등을 분석한 것을 소개한다

송영배 「교통안전공단 충남 홍성 검사소 소장」

자동차 검사소에서 흔히 접하는 질문 중 하나가 배출가스 분석기의 정확도와 검사의 재현성 문제이다. A 검사소에서 배출가스 검사에 부적합된 자동차가 그 자동차에 어떤 변화를 주지 않은 상태에서 B 검사소에서 재검사를 했을 때 적합으로 판정받거나 다른 배출가스로 또 다시 부적합 판정을 받는 경우를 말한다.

자동차 소유자나 일반 정비업소에서는 검사소의 분석기가 정확하지 못해 이런 차이를 나타낸 것으로 여긴다. 그러나 이것은 논리적으로 정확한 결론을 내리기 어려운 것으로 자동차 엔진 자체의 변화와 주행상태 그리고 배출가스 제어 하드웨어의 여러 가지 복잡성을 고려할 때 연속 2회 검사가 동일하게 나올 수 없기 때문이다.

이러한 구성요소의 설명 목적은 자동차 자체 내에서의 변화 가능원인을 분류하고 분석해 보면 자동차 배출가스 측정치가 자동차와 관련된 문제로 인해 변화될 수 있음을 일반인이나 정비사들도 알고 있어야 한다는 것이다.

우선 이론적으로 자동차 배출가스인 HC, CO, NOx, CO2, O2가 공기와 연료 혼합비율(공연비), 촉매 변환장치의 유·무와의 상호관계 특성을 설명한다.

●배출가스 상호관계 특성

① HC, CO 배출량이 적을 때 일반적으로 NOx 배출량은 많으며 삼원 촉매장치가 설치되면 NOx 배출 곡선은 극단적으로 감소하는 모양을 나타낸다. 즉 농후하면 NOx는 거의 배출량이 없지만 희박하면 매우 많은 양으로 배출된다.

② HC와 CO는 촉매 변환장치와 상관없이 기본적으로 같은 경향을 나타내는데 이것은 삼원 촉매장치 이전의 생성량이 촉매 변환기에서 같은 비율로 정화한다는 뜻이다. 따라서 CO가 형성되는 과정과 촉매 변환장치가 배출가스를 정화시키는 과정을 고려한다면 특이한 사항은 아니다.

③ CO는 연소과정 중 산소 부족으로 인해 완전 연소가 이루어지지 않아 CO2 대신에 CO가 형성되는 것이다. 만약 혼합기가 농후하다면 더 많은 연료가 불완전 연소된 상태로 남게 되어 미연 탄화수소(HC)로 배출될 것이다. 그러므로 연소에 필요한 산소(O2)가 모자라게 되면 HC와 CO의 배출이 증가하게 되며 이때의 엔진 상태는 정상적으로 작동될 수 없다.

④ 이론 공연비가 14.7:1일 때 연료 1kg에 공기가 약 14.7kg이라면 연료 1kg은 1.3ℓ의 체적이고 공기 14.7kg은 11.36㎥ 또는 11.360ℓ이다. 그러므로 공연비(AF: Air Fule ratio)는 공기의 체적보다 연료체적의 변화에 의해 더 큰 영향을 받는다.

공기와의 혼합을 위해서 연료량이 감소되면 혼합기는 희박해지며 반대로 연료량이 많아지면 혼합기는 농후해진다. 따라서 연료는 공연비를 항상 이론 공연비 수준으로 적절히 유지하기 위해서는 적당한 양이 공급되어야 한다. 구형 자동차는 이러한 과정이 기화기식으로 이루어져 있으며 현재의 자동차는 전자제어 연료 분사방식이 적용되고 있다.


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