요소수, 물 같은 건가요? 그게 뭔데요?

최근 자동차에 대한 환경규제가 강화되면서 디젤 차량이 설자리가 점점 좁아지고 있는 상황이다 유럽의 유로 6 환경규제가 가장 대표적이며 질소산화물, 일산화탄소, 미세먼지 등 배출량을 줄일 것을 요구하고 있다.

 

자동차 제조사들은 환경규제에 대응하기 위해 다양한 방법을 강구하며 새로운 기술을 선보이고 있다. 그중 요소수 방식이 각광받고 있다.

 

최근 주유소를 보면 ‘요소수’라고 적혀있는 팻말이 있어 점차 익숙해지고 있지만, 어떤 역할을 하고 왜 필요한지 잘 모르는 경우가 많다. 단순히 '요즘 디젤 차에 넣는 물 같은 것.'으로 표현하기도 한다.

EGR과 DPF    

사실 유로 5 규제까지만 해도 배기가스재순환(EGR)방식과 디젤분진필터(DPF)방식을 통해 충분히 통과 가능했다. 

EGR은 ‘Exhaust Gas Recirculation’의 약자로, 엔진 내 연료 연소 온도를 낮춰 질소산화물(NOx) 생성량을 낮추는 방식이다. 

 

좀 더 살펴보면, 한 번 연소되어 배출된 배기가스에 공기를 섞어 연소실 내부에서 다시 태워 질소산화물을 줄인다. 이때 배기가스에 포함된 이산화탄소가 연소실에서 발생한 열을 흡수해 연소가스의 온도를 낮춘다. 

하지만 배기가스를 순환시켜 다시 태우는 방식이기 때문에, 흡기관에 카본 찌꺼기가 쌓여 막히는 문제가 발생해 진동소음 및 연비 하락이 발생할 수 있다. 때문에 5만~10만 km 누적 주행거리 마다 카본 찌꺼기 청소가 필요하다.

다른 방식으로 DPF가 있다. DPF는 ‘Diesel Particulate Filter’의 약자로, 미세먼지 입자를 DPF 장치 내에서 붙잡아 태운 후 제거하는 배기가스 후처리 방법이다. 

 

구체적으로, 백금촉매를 통해 매연 입자를 붙잡은 뒤, 매연 입자들이 DPF 필터에 많이 쌓일 경우 500~600도 고온으로 해당 장치를 가열하여 쌓인 매연 입자들을 태운다. 

한 가지 주의할 점은, DPF를 관리를 얼마나 잘 하는가에 따라 차량 성능과 연비가 달라지기 때문에 정기적인 청소가 필요하다.

   

요소수를 사용하는 SCR?

DPF와 EGR 방식을 통해 유로 5를 통과한 제조사들은 잠시 한숨 돌리는 듯했으나, 유로 5보다 배 이상 강력한 유로 6 규제가 등장하면서 발등에 불이 떨어지게 되었다. 

질소산화물만 보자면, 유로 5에서는 0.18g/km였던 기준이 유로 6에서는 0.08g/km으로 급격히 강화되었기 때문이다. 

 

제조사들은 유로 6에 대응하기 위해 SCR 방식을 선택하기에 이른다.

SCR 방식은 ‘Selective Catalyst Reduction’의 약자로, ‘선택적 촉매환원’으로 부르기도 한다. 이 방식은 ‘요소수’로 부르기도 하는 ‘NH3(암모니아)수’또는 ‘우레아(Urea : (NH2(2CO))수용액’을 전용 분사 제어장치를 통해 분사한 후 질소산화물과 반응을 일으켜 물과 질소로 변환하여 내보낸다.

 

구체적으로 질소산화물, 일산화탄소, 탄화수소 등 유해물질 배출량을 크게 줄인다. 이를 화학식으로 살펴보면 다음과 같다. 

4NH3 + [4NO] + O2 → 4N2 + 6H2O

4NH3 + [2NO + 2NO2] → 4N2 + 6H2O

화학식의 결과 부분을 보면 질소산화물(NOx)가 분해되면서 질소와 물이 배출된다. 수치로 보면 65~85% 저감효과를 가지고 있어 최근 출시되는 디젤 차량에 대폭 적용되고 있는 추세다. 

  

요소수와 관련된 주의사항?

최근 출시되는 디젤 차량들은 연료 주입구 옆에 요소수 주입구가 따로 있다. 이를 잘 구분하여 넣어야 하는데. 반대로 주입하게 될 경우 심각한 문제가 발생한다. 

 

요소수를 연료통에 주입하게 되면, 연료에 물이 섞인 것과 같은 현상이 나타나 주행 중 꿀렁거리거나 시동이 꺼질 수 있다. 

 

또한 경유를 요소수 통에 넣고 운행하면, 요소수가 분사되는 고온 배기 부분에 경유가 분사되면서 차량 화재가 발생한다는 점 참고하자.

특히 요소수를 주기적으로 넣지 않아 바닥을 드러낸 채로 운행을 하게 되면, 요소수 분사 장치가 열에 그대로 노출되면서 열변형을 일으키고, 질소산화물을 제대로 제거하지 못하게 된다. 덤으로 비싼 돈을 들여 분사 장치를 새로 교체해야 하는 수고가 발생한다.

 

요소수 보충 시기는 차량마다 다르며 계기판 내 디스플레이를 통해 부족 알림이 출력되므로, 이를 확인한 뒤 주유소에서 충전하면 된다.

   

마치며...

이전 디젤 차량들은 SCR 방식을 채택하지 않은 경우가 많아 단순히 경유만 주유하면 됐다. 하지만 환경 보호가 글로벌 트렌드로 잡은 오늘날, 요소수를 주입해야 하는 디젤 차량들이 점차 늘어나고 있는 추세다.

 

모든 운전자들에게 해당되는 내용은 아니지만, 자동차에 관련된 정보인 만큼 알아두면 언젠가 쓸모 있지 않을까? 또한 요소수 적용 차량 차주라면 차량 관리에 큰 도움이 될 것이다.