1) 일산화탄소
연료의 성분 중에서 가연성 탄소는 연소 시 CO2를 발생하지만 불완전연소의 결과 산소가 부족(공기 연료비가 이론 혼합비보다 과 농상태)할수록 CO가 증가된다. 기관운전조건과 설계에 따라 영향을 받는 것으로 공연비 이외에 연료 조성, 기관 회전수, 부하, 연소실 형상, 흡기 온도 등의 영향을 받는다. 또한, 사용 운전조건에 따라 저속 무부하 운전과 가, 감속 시에는 농후한 혼합비가 되므로 배출량이 많아지고, 정속 운전에서는 비교적 희박한 공기 연료비가 되어 감속됨을 알 수 있다. 이 배기가스는 인체에 가장 유해하여 혈액 중의 헤모글로빈과 결합하면 중독현상이 일어날 수가 있다.
2) 탄화수소
탄화수소 성분의 배기배출물은 배출가스 중에 50% 이상이지만 크랭크실 블로 바이 가스 및 연료 탱크와 기화기의 증발 손실로 이루어진다. 배출가스 중의 탄화수소는 불완전연소에 기인한다고 볼 수 있지만 여러 종류의 탄화수소를 포함하고 있다. 발생원인은 연소실 벽 근처에서 전열에 의한 급격한 온도 강하와 소염 작용 때문에 발생되며, 또한 연소실의 벽면적과 체적 비, 연소실의 벽 온도, 연소실 벽면에 쌓인 탄소 퇴적물 등이 있다. 운전조건으로 공기 연료비, 기관 회전수, 흡기 온도에 따라 발생량의 증감이 영향을 받게 된다. 또한, 연료계통에 의한 배출을 기화기와 연료탱크 및 공급장치에서 가솔린이 증발하여 대기 중에 방출되면 이 가스는 미연 탄화수소의 배출량에 가세하게 된다. 이 배 기물은 대기 중에서 광화학 반응의 원인이 되어 오존, 알데히드, PAN 등의 2차 유해 산화물을 형성하여 인체뿐만 아니라 식물 손상을 초래한다.
3) 질소산화물
NOx 성분은 기관의 연소시 발생하는 NO와 NO2로 구성되어 있으며, NO2는 극히 소량 포함되어 있다. 일반적으로 연소할 때 공기 중 질소(N2)는 산소(O2)와 잘 화합되지 못하지만 차량 기관 내에서 고온 연소 시는 화합하여 질소산화물이 생긴다. 따라서, NO는 연소 기간의 가스 온도와 공기 연료비에 크게 지배된다. 이외에도 기관 운전 변수, 즉 점화시기, 부하, 기관 회전수, 냉각수 온도, 흡기 온도, 연소실 내벽의 퇴적물 정도, 압축비, 배기관 내의 반응 등의 여러 인자의 영향을 받는다. 특히, NO2는 태양에너지의 의하여 활성 원소(NO, O)로 분해하여 오존과 알데히드, PAN, NO3 등의 Oxidants를 포함하는 광화학 스모그를 형성하여 인체와 식물에 해를 주게 된다.
4) 매연
차량의 배기에 함유되는 특히 압축점화엔진의 배기 매연, 스파크 점화 엔진의 옥탄가 향상을 위한 알킬 연에 의한 사화연 외에 차량 각부(회전부와 마찰부)로부터 마모에 의한 분진 등이 포함된다. 디젤차의 연소 시 배출되는 매연은 불완전연소로 인해 연료 중의 고유 탄소(C)가 유리되어 생기는 것으로 현재까지 생성 기구와 대책 등이 구체적으로 발표되어 있지 못하다. 이와 같은 배기 입자상 물질들은 연(Pb)을 함유하고 있으므로 혈액 중의 조혈작용을 방해하고 배기가스 및 촉매장치를 손상시킨다.
5) 알데히드
일반적으로 가솔린엔진의 경우 옥탄가 높거나 알코올계 연료 혼합사용 시 탄화수소계 연료와 연소 시 화학반응이 진행되어 가열에 따라 과산화물 또는 알데히드가 생성된다.
< 브로바이 및 증발가스 >
차량용 기관에서 블로 바이 가스 및 증발가스는 대기오염의 원인이 되므로 그 배출이 규제되고 있다. 즉 블로 바이 가스는 제어 밸브를 통해서 흡기 다기관으로 유입되고, 혼합기에 흡입시켜 재연소 시킨다. 또한, 연료 탱크로부터 증발가스는 기관정지 중에는 활성탄 등의 흡수제를 넣은 캐니스터로 흡수하고, 운전 중에는 약간의 공기를 통과시켜 흡수제를 세정하고 이탈된 증발가스를 공기와 합께 흡기관 내에 도입해서 혼합기로 흡입한다.
< 소음 >
자동차의 소음원은 엔진 관련 장치(연소, 흡배기, 냉각장치), 구동장치, 타이어 및 기타로 나눈다. 자동차 동력 발생장치의 소음은 연소에 의하여 발생되는 연소소음(정상연소 시 압력 변동과 이상 연소 시 노킹 노음)과 작동부에서 발생하는 기계 소음(피스톤, 크랭크 축, 기어, 벨트, 펌프, 밸브 등)이 있다. 차량의 구동 및 타이어 소음은 동력전달계에서 발생되는 소음, 타이어와 노면의 상호 작용에 의하여 발생되는 패턴 노이즈, 도로 소음, 진동 및 공기 마찰에서 발생되는 소음 등이 있다. 자동차 소음이 공기 중에 전파되는 동안 변동 압에 의하여 진동수가 다르기 때문에 음압레벨(dB)의 정도에 따라서 소음계 또는 차량의 실내에서 측정하여 음향학적으로 감압 또는 차음 시킨다. 그리고 차량의 개발 과정에서 전문가들은 실차 무향 실내에서 새시 동력계 상에서 시험하여 평가하고 있다. 또한 실내 소음의 개선 방법으로는 진동원의 자체를 감소, 부품의 동특성을 변경, 방음 소재의 적용 및 엔진룸의 차음시설의 성능을 향상하는 기능이 개발되고 있다.
< 저감 >
유해 배기가스 배출대책은 자동차의 동력 발생장치 즉 엔진 자체에서 유해가스의 발생을 적게 하기 위해 엔진 내에서 연소 시 처리하는 선처리 방법과 배출되는 유해가스를 대기 중에 방출하기 전에 처리하여 정화하는 후처리 방법이 있다. 일반적으로 양자를 병행하여 사용하고 있다. 배기의 저감 기술로는 사전에 발생원인을 제거하여 배출량을 감소시키는 선처리법이 있다. 여기에는 연소실 내의 연소상태를 개선하거나 조정하는 것이며, 주로 점화시기 제어, 압축비, 흡배기 밸브 중합, 연소실 형상 및 연소 향상(2차 공기, 2단계 연소, 혼합기 유동 형성)시키는 방법과 흡입 혼합기의 조정, 즉 합기 가열, 초크 제어, 스로틀 밸브 제어, 연료공급 제어, 희박 연소방식, 바이패스 공기 제어 및 EGR 등이 해당된다.
그리고 선처리법에 반하여 비교적 낮은 온도에서 농도가 희박한 배기 중의 CO, HC를 산화시키거나, 또는 NOx를 환원시켜 제거하는 것이며, 이것을 후처리법이라 한다. 후자의 구체적인 방법으로는 다음과 같은 방법이 오래전부터 연구되어 왔다.
첫째, 공기분사방식으로 2차 공기공급장치를 이용하여 HC와 CO를 2차 연소시키는 경우 산화효율이 높아져 배기 배출물이 저감 되는 방식이다. 이 원리는 배기밸브 근처에서 배기 온도가 높기 때문에 공기 분사기를 통하여 2차 공기를 공급하는 것으로 소형 기관과 같이 배기 온도가 낮은 경우에는 효과가 적다
둘째, 촉매변환기 사용으로 저감 시키는 방법이다. 촉매 물질을 이용하여 배기 중의 낮은 농도의 CO, HC를 비교적 낮은 온도에서 연소를 촉진시켜 배출량을 변환시키며, 구성은 촉매 펠릿, 즉 가스의 접촉면적을 크게 하도록 얇은 코어판을 사용하여 외통 셀에 내장시켜 만든 것이다. 그리고 NOx에 대해서 촉매는 배기 중의 산소가 남지 않도록 배기 온도를 충분히 유지하고 작용시키면 저감이 되며, HC, CO와 동시에 변화 작용되므로 이것을 3원 촉매 변환 방법이라 한다. 배기장치에 산소 검출기를 설치하여 배기 정화 촉매 역할을 향상하도록 연료 공급량을 ㅈ어하며, 동시에 공기 연료비를 일정하게 유지하는 역할을 한다.
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