분진 절감을 위한 노력 DPF (입자상 물질 여과장치)
분진 절감을 위한 노력 DPF (입자상 물질 여과장치)
  • 의사신문
  • 승인 2013.06.10 10:28
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

디젤엔진〈5〉

디젤 엔진의 발전이나 성능 개선은 대단했다. 파리다카르 랠리에 디젤차가 나와서 우승을 하는 것도 예전에는 상상도 못하던 일이다. 폭스바겐이 투어렉에 TDI 엔진으로 출전해서 우승을 한 정도가 아니라 1, 2위 모두 투어렉이 우승한 적도 있었던 것이다.

특히 모터스포츠를 좋아하는 사람들은 조금 더 놀란 소식이었던 것이다. 이후 TDI 엔진은 이미 폭스바겐의 가장 중요한 엔진으로 자리 잡았다. 그리고 사람들이 디젤에 대해 생각하는 인식도 바뀌어 이제는 별로 거부감이 없다.

하지만 엔진이 아무리 좋아도 약간의 불완전 연소가 일어나는 것을 막을 수는 없다. 그러면 매연이 나오게 된다. 이것은 디젤엔진 연소조건의 숙명 같은 것이다. 유럽에서는 디젤차가 많아지자 엄격한 규제안들이 나왔고 메이커들은 이 규정을 지키지 않으면 안 되었다. 유로 5부터 시작해서 거의 불가능할 것처럼 보이는 규정들을 준수하게 되었다. 일단 지난번에 적었던 DPF와 DDC를 둘 다 부착하는 것은 상식이 되었다.

우선 DPF를 먼저 적어 보아야 할 것 같다. 입자상 물질 여과장치(Diesel Particulate Filter Trap, DPF)라고도 불리며 배출가스가 다공성 벽을 가진 세라믹 필터를 통과하며 포집된 입자를 다양한 방법으로 재생한다. 여과효율은 아주 우수하지만 정확한 제어가 되지 않으면 재생에 의한 필터의 파손 위험이 있고 또 배압이 상승하면 기관의 성능을 저하시키는 단점도 있다. 그러니 아주 정교하며 언제나 조건이 맞지 않으면 파손되거나 성능저하가 일어날 수 있는 장비이기도 하다.

쉽게 말하면 DPF는 세라믹 필터에 입자상 물질이 붙으면 적정한 온도에서 이것을 태워 다시 엔진으로 되돌려주는 기능을 한다. 그래서 세라믹 필터의 온도를 맞추어주는 기능이 중요하다. 정확한 제어라고 했지만 온도가 아주 높으면 특별한 제어기술이 없이도 잘 작동한다. 문제는 엔진의 배기가스가 고온이 되지 않는 경우도 있다. 550도 정도의 고온이 되지 않으면 필터위에 붙은 매연은 그냥 필터를 막아 버리고 곧 막혀 버리고 만다.

그래서 DPF의 초기 구현들은 많은 방법들이 있었다. 어떤 구현은 연료에 첨가제를 배합해서 태워버리는 방식도 있었다. 일정한 시기마다 연료 첨가제를 넣으면 엔진은 고온의 배기가스를 만들어 DPF를 청소한다. 푸조의 607이 이런 방식으로 효율은 좋았으나 주기적으로 관리하는 것이 쉬운 일은 아니었다. 이 방법은 DPF의 성능이 조금 약하더라도 주기적인 청소를 하면 문제가 해결되는 것이었다.

전기 히터를 사용하여 일정한 온도를 맞추어 주는 방식이나 플라즈마를 이용하는 시도도 있었다. 토요타는 신촉매시스템(DPNR) 이라는 방식으로 엔진이 린번인 경우와 경유의 함량이 높은 경우를 구분해서 제어하는 방식을 도입하기도 했다. 버너를 설치해서 주기적으로 태워버리는 경우도 있었고 메이커마다 방식은 정말이지 다양했다.

유로 4부터 강화된 기준은 유로 5 이후로 계속 강화가 심해졌고 메이커들은 2∼3년마다 DPF를 재설계 했다. 메이커들의 리콜 댓수도 상당해서 포드의 F 시리즈같으면 37000여대의 차를 리콜해야 했다. 어떻게 보면 디젤의 원죄에 가까운 것을 메이커들은 갖가기 방법을 동원하여 극복한 셈이다. 엄청난 에너지가 들어가긴 했지만 분진의 발생은 크게 줄어들었다. 그래서 최근의 기준은 일단 DPF를 거치면 적어도 85%의 분진이 줄어들어야 한다고 명시했다. 실제로 이 기준은 달성되었다. 분진이 줄어 사람들의 건강이 좋아질 것처럼 보이지만 디젤 차량의 댓수 또한 크게 증가했다. 산수는 어떻게 될지 모른다.

결국 방식에 상관 없이 DPF는 미세한 먼지도 걸러내야 하고 , 필터를 거치면서 압력의 저하가 심하면 안된다. 이 둘은 서로 반대되는 성질이다. 저렴하고 대량 생산에 적합하고 제품의 내구성이 좋아야 한다. 실제로는 아직은 어느 정도의 만족밖에 없다.

예전에 꿈에 부풀어 산 차종중의 일부는 가끔씩 태워주는 관리를 못하여 DPF가 망가지기도 하고 시내만을 달리다보니 필터가 완전히 막혀서 기능을 상실하기도 하고 특별한 원인도 모르지만 갑자기 분진이 강하게 연소하면서 필터가 깨지기도 한다. 어떤 원인들은 연식과 차종에 따라 고질적이다. 그렇게되면 리터당 연비 몇 킬로의 차이로 벌어놓은 관리비 절감은 필터의 교체와 수리비로 모두 날아가 버린다. 문제를 악화시키는 것은 DPF가 망가지면 다른 부품들에도 데미지가 온다는 점이다.

디젤이 경제적이긴 하지만 반드시 그런 것은 아니다. 어느 정도의 운과 그 차에 대한 특성이 필요한 것은 분명하다.

안윤호 <제주시 미소의원장>


댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.