기아차의 SUV 모하비의 디자인이 공개됐습니다. 국내에선 보기 드문 각진 남성적 외관에 프레임 바디구조로 높은 인기를 구가하고 있는 모델입니다. 더구나 유로6 배기가스 기준까지 맞췄다고 합니다. 최근 공개되고 있는 디젤엔진 자동차들은 한결같이 탑재하고 있는 시스템은 바로 선택적환원촉매(SCR : Selective Catalystic Reduction, 이하 SCR)라는 오염물질 제거 기술입니다. SCR을 쉽게 풀어봅니다.

SCR은 사실 승용형 디젤에 사용하기 위한 목적보다는 대형트럭의 배기가스를 저감하기 위한 것이 주목적이었지요. 디젤엔진이 SUV와 승용차에 까지 광범위하게 퍼지고 각국의 배기가스 저감기준이 강화되다 보니 SCR의 활용범위가 넓어지고 있습니다. SCR은 엄격한 디젤엔진 NOx 배기가스 요구사항을 충족하기 위해 즉시 활용할 수 있는 기술이기 때문이지요.

디젤엔진은 연소 시 반응온도와 연료에 포함되어 있는 질소량에 따라 유해한 산화질소(NOx)가 다량 발생합니다. SCR은 이 가스에 우레아수용약(NH2)2CO)이나 암모니아(NH3)와 같은 환원용액을 뿌려서 NOx를 인체에 무해한 질소(N2)와 수증기(H2O)로 만들어 줍니다. SCR은 NOx를 비롯해 CO(일산화탄소), CmHn(탄화수소류), OCDD/PCDE(다이옥신/퓨란) 같은 대기오염 물질을 제거할 수 있습니다. 비교적 간단한 과정만으로 만들어 낼 수 있는 친환경 기술입니다.

SCR 기술에서는 기본적으로 배기 시스템으로 액상요소를 주입해야 합니다. 좋은 SCR 시스템은 높은 NOx 변환 효율과 긴 수명을 가지는 동시에 혼합을 방해하는 암모니아 슬립이 없어야 합니다. SCR 작동의 핵심 단계는 두 단계입니다. 첫 단계는 암모니와 배기가스를 혼합하여 노출하기 전에 균일한 혼합기를 얻는 것이고, 두 번째는 암모니아 사용량과 슬립을 최소화하면서 NOx 변환을 최적화하는 촉매 NOx 환원단계입니다.

기체가 액체와 상호작용을 하는 것이 물리적 환원의 핵심단계이니 분사기의 역할이 상당히 중요합니다. 혼합을 잘 해야하니까요. 일반적인 SCR은 5가지로 구성됩니다. 촉매가 들어있어 환원반응이 일어나는 반응기, 요소용액이 담긴 반응제 준비장치, 반응기로 용약을 공급하는 반응제 공급장치, 그리고 인젝터를 통해 배기가스 중앙에 반응제를 뿌려주는 반응제 분사장치, 마지막으로 이런 시스템 전체 운행상태를 조절하는 자동조절장치로 구성됩니다.

SCR의 가장 중요한 구성품은 역시 반응제 분사장치입니다. 반응제 분사를 얼마나 고르게 미세한 입자로 뿌려 주느냐에 다라 효율에 지대한 영향을 주기 때문이지요. 다시 말하자면 배기가스와 균일한 혼합을 일정하게 유지하는 것이 SCR의 관건입니다. 또 촉매도 중요합니다. NOx를 분해하는 과정에서 촉매가 막히거나 파손되면 고가의 정비료가 들어갈 뿐 아니라 성능도 상당히 저하되기 때문입니다.

유로 6 배기가스 기준을 맞추기 위해 신규 디젤엔진 모델들이 SCR을 탑재하면 가격은 상승할 수 밖에 없습니다. 그래서 디젤엔진을 탑재한 자동차를 자주 운행하지 않는 다면 가솔린엔진 자동차 역시 구매리스트에서 지우기 전 다시 한번 고려해 봐야 합니다.