EGR(Exhaust Gas Recirculation) 배기가스 재순환 장치
안녕하세요. 아이꾸준입니다.
https://ikkujun.com/894 - DPF 디젤 미립자 필터란 무엇인가?
지난 포스팅에서 DPF에 대해 알아보았습니다. 배기가스 후처리 장치 중에 하나입니다. 오늘 알아볼 EGR과 거의 형제처럼 같이 사용되는 장치입니다.
오늘 포스팅에서는 배기가스 후처리 장치 중 하나인 EGR에 대해 알아보겠습니다.
EGR
Exhaust Gas Recirculation 배기가스 재순환 장치
EGR은 단어 그대로 배기가스 일부를 다시 엔진에 유입시키는 장치를 말합니다.
일반적으로 자동차 엔진은 공기와 연료를 연소시킨 후 발생한 에너지를 이용해 움직이게 되고, 연소 후 남은 배기가스는 배출하는 것으로 알고 있습니다.
근데 왜 배기가스 일부를 다시 엔진에 넣어주는 것일까요?
바로 질소산화물을 줄이기 위함입니다.
위 사진에 표시한 EGR 밸브를 잘 봐주세요. Combustion Chamber 연소실에서 나온 배기가스 일부를 흡기공기와 섞는 게 바로 EGR입니다.
이렇게 EGR을 통해 배기가스 일부를 연소시키는 이유를 앞서 질소산화물을 줄이기 위함이라고 말씀드렸습니다.
어떻게 질소산화물이 줄어들까요?
질소산화물은 고온, 고압의 환경에서 잘 형성됩니다. 질소($N_2$)라는 기체는 정말 안정적인 기체입니다. 웬만해서는 반응하지 않습니다. 하지만 엔진 연소실은 고압, 고온의 환경이기에 산소와 반응해서 질소산화물($NO_x$)를 형성하게 됩니다.
그러면 배기가스에는 질소산화물을 비롯한 이산화탄소, 수증기 등이 함유되어 있습니다.
흡기공기(Fresh Air)보다 이산화탄소 비율이 높은 배기가스 일부를 재순환시키게 되면 엔진 연소실의 고온 상태를 상대적으로 낮출 수 있습니다. 이산화탄소 비율이 높으면 높을 수록 엔진 연소실 온도는 낮아지게 됩니다. 반대로 산소가 많아지면 연소실 온도는 높아지게 됩니다.
결론적으로 EGR 덕분에 엔진 연소실 온도가 낮아져 질소산화물 발생량이 상대적으로 적어집니다.
EGR 단점
EGR도 정말 배기가스 질소산화물을 줄여주는 좋은 장치인 것 같지만 심각한 단점이 세가지가 있습니다.
1. 엔진의 출력 저하
2. 연비 감소
3. 배기가스 찌꺼기
첫번째 단점은 엔진의 출력 저하입니다.
자동차가 더 큰 힘으 내려면 그만큼 산소가 더 많이 필요합니다. 근데 EGR은 배기가스 일부를 다시 재연소시킨다고 말씀드렸었습니다.
그러면 흡기가스(Fresh Air)에 함유된 산소양이 적어져 연소가 제대로 일어날 수 없게 되고 자동차가 원래 힘을 낼 수가 없게 됩니다.
더 큰 문제인 연비감소는 1번 문제점인 출력저하와 연관된 문제점입니다.
엔진의 출력이 떨어지면 운전자는 그만큼 가속페달을 더 밟게 되고 재순환되는 배기가스량이 더 많아져 생각보다 출력이 더 올라가지 않게 되고 연비를 더 떨어지게 됩니다.
일종의 악순환입니다.
거기에 세번째 문제점인 배기가스 찌거기가 EGR 밸브에 쌓이게 되면 아래 사진처럼 됩니다.
이렇게 배기가스 찌꺼기가 EGR 밸브에 덕지덕지 달라붙게 되면 외부에서 들어오는 흡기공기량이 매우 줄어 들게 됩니다.
바로 이 부분에 쌓이게 되어 배기가스로만 연소를 시키는 불상사가 일어나게 됩니다.
배기가스 질소산화물 줄이려다 오히려 질소산화물을 늘리게 되는 꼴이 되어버린 겁니다.
이렇게 되면 엔진 출력과 연비는 거의 바닥이 되어 연료를 땅에 갖다버리는 꼴이됩니다.
예전 BMW 화재사건 기억하시나요? 그때 화재 원인이 바로 EGR 밸브때문이었습니다.
이런 EGR의 단점때문에 사실상 현재 디젤 엔진에는 사용하고 있지 않는 장치입니다.장점에 비해 단점이 너무나 치명적이기 때문입니다.
반면 전기차는 이런 문제점이 거의 없습니다.
우리가 어릴 때 가지고 놀던 RC카는 배터리만 잘 채워주면 정말 잘 움직였습니다. 전기차도 똑같습니다.
연료계통이 아예 없기 때문에 배기가스 등의 문제를 걱정할 필요가 없습니다.
아마 시간이 지나면 전기차의 가격이 내연기관과 비슷해지고 내연기관 자동차는 자연스레 시장에서 밀려날 것으로 생각됩니다.
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감사합니다.
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