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배기가스
배기가스(exhaust gas)는 물질이 연소·합성·분해될 때 발생되는 기체성 물질이다. 배출가스에 포함된 개념으로, 일반적으로는 내연기관이 배출하는 기체, 즉 이산화탄소·일산화탄소·탄화수소·황산화물·황화수소·질소산화물·암모니아·오존·옥시던트 등을 말한다. 내연기관은 밀폐된 실린더 속에 연료와 공기의 혼합기(混合氣)를 가두고, 압축·점화하여 연료 속의 탄소를 급속히 연소시킨다. 연소 후 가스는 외부로 배출하고, 다시 신선한 혼합기를 흡입하는데, 이 외부로 버리는 기체가 배기가스이다.
배출되는 가스의 양이 많은 것은 자동차의 가솔린 기관이다. 자동차 배기가스 속에는, 대기를 오염시키고 인체에도 해로운 성분이 포함되어 있어, 1950년대 미국에서 새로운 공해로 사회문제가 되었다. 배기가스를 규제하기 위한 머스키법이 1970년 9월에 제정되었으며, 한국에서도 1978년 6월 대기환경보전법에 의한 배기가스 규제가 실시되고 있다.
배기가스 배출량 조작 혐의로 아우디폭스바겐의 한국법인이 1심에서 260억원에 달하는 벌금을 선고 받았다 2심에서 상당 부분 감형을 받았다.
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주요 성분[편집]
배기 가스는 석유, 석탄 연료의 연소로 인해 발생되는 가스다. 자동차 엔진 같은 경우는 배기계통을 통해 단순히 방출될 뿐이지만, 제트 엔진의 경우는 추진 노즐을 통해 추진력을 얻는 형태로 방출된다.
무해 성분[편집]
- 질소 : 혼합기에는 연료와 질소, 산소가 결합되어있는데, 산소가 연소용으로 쓰이며 남은 질소는 그대로 배출된다.
- 이산화탄소 : 연료의 완전연소에 의해 발생된다. 연로의 탄소가 산소와 결합하여 생기며, 이산화탄소는 혈액의 산소운반에 도움을 준다.
- 수증기 : 연료의 완전연소에 의해 발생된다. 이쪽은 수소가 산소와 결합하여 생기며, 머플러에서 물방울이 맺히고 떨어지는건 다 수증기 때문이다. 엔진이 완전연소를 하고있다는 증거로 지극히 정상이다.
유해 성분[편집]
- 가솔린 엔진 - 엔진 특성상] 불완전연소가 자주 일어난다.
- 일산화탄소 : 연료의 불완전 연소에 의해 발생된다. 혈액의 헤모글로빈과 매우 빠른 속도로 결합해서 혈액의 산소 운반 능력을 급격히 떨어뜨린다. 따라서 많은 양에 노출되면 생명이 위험하다.
- 탄화수소 : 연료가 타지 않고 남아서 생기며, 독성 물질이다. 블로바이 가스(Blow-by Gas)로 불리기도 하며, 도시 주민의 건강을 해치는 스모그의 주 원인이다. 장기간의 노출은 천식, 간질환, 폐질환, 암을 유발할 수 있다. 그나마 다행인건 일산화탄소보다 훨씬 알아차리기 쉽다는 것.
- 디젤 엔진 - 경유의 유황산에 의한 유해성분들이 주류다.
- 매연 :미세 먼지로 이루어진 검댕이나 연기. 우리나라 환경 보전법에서는 검댕, 또는 황의 산화물로 정의하고 있다. 호흡기 질환이나 암을 유발할 수 있다.
- 황산화물 : 연료에 포함된 황이 산화되어 생성된다. 연료에서 황을 제거하면 당연히 줄어들지만, 연료의 정제 비용이 높아지는 문제점이 있다. 우리나라의 경우 10ppm을 요구하는데, 세계적으로 봐도 높은 규제를 매기는 편이라고.
- 두 엔진 공통으로 생기는 유해성분
- 질소산화물 : 두 엔진 모두 고압분사방식이 주류가 된 현재에 가장 큰 문제가 되는 성분으로, 이론공연비보다 살짝 옅을때와 엔진 내부의 높은 온도와 압력 때문에 공기 중의 질소가 산소와 결합한 것. 산소원자의 수에 따라 여러 종류가 있고, 보통 NOx로 통칭한다. 광화학 스모그와 산성비의 원인 물질이며, NO2의 경우에는 직접적으로 호흡기 염증을 일으킨다.
- 중금속 : 엔진 부식, 연료 첨가물, 엔진 오일 등에서 기인하는 것으로 알려져 있다.
우리나라에서도 일산화탄소, 탄화수소, 질소산화물, 매연을 "자동차 배기 가스 농도기준"에 따라 휘발유/경유/LPG의 연료별로 규제하고 있다. 이는 1978년 6월에 시행된 대기환경보전법에 의한 배기가스 규제에 의한 것이다.
자동차 배출가스 줄이기[편집]
- 친환경차는 하이브리드, 플러그인 하이브리드, 전기차, 수소차 등을 말하는데 질소산화물(NOx) 등 대기오염물질을 기존 휘발유차ㆍ경유차에 비해 적게 배출하므로 친환경적이다.
- 2020년까지 국내 자동차 등록대수의 약 10%인 220만대를 친환경 자동차로 보급할 계획이다. 이를 위해 행정ㆍ공공기관의 저공해차 의무 구매율을 현행 30%에서 매년 5%씩 늘려 2020년에는 50%까지 높이고 의무구매 대상 기관도 단계적으로 확대해 나갈 것이다.
- 전기차 충전소 7만기, 수소연료전지차 충전소 120기 등 충전인프라를 구축하여 운행 편리성을 높이는 한편, 친환경차에 대한 주차요금ㆍ통행료 할인 등 운행혜택도 점차 확대할 예정이다.
자동차 배출허용 기준[편집]
자동차에 대한 오염물질규제 기준도 중요하다. 국내 휘발유ㆍ가스차의 배출허용 기준은 세계 최강 기준인 미국의 초저배출차량(ULEV) 기준으로 적용하여 2009년부터 2015년까지 관리해 왔다. 2016년부터 2025년까지는 초저배출 기준보다 오염물질을 70%이상 감소시킨 극초저배출차량(SULEV) 기준을 적용하여 배출가스를 단계적으로 줄여 나갈 것이다.
- 한편, 2024년까지 전기차 등 오염물질 무배출차(ZEV, Zero Emission Vehicle)* 를 비롯한 친환경 자동차 기술개발에 정부예산 1천억원을 투입할 예정이다.
- 국내 경유차의 배출허용기준은 유럽연합(EU)의 기준을 적용한다. 대형 경유차의 경우 2009년에 Euro 5 기준을 적용하였고, 2014년부터는 Euro 5 대비 미세먼지는 66%, 질소산화물(NOX)은 77%까지 줄인 Euro 6 기준을 적용하고 있다.
- Ultra Low Emission Vehicle의 약어로 미국 캘리포니아 배출가스 초저배출차량 기준으로, 기존 모델보다 50% 공해를 감축시키는 것을 목표로 함
- 기존 모델보다 90% 공해를 감축시키는 것을 목표로 함
- 휘발유 · 경유 등 화석연료를 사용하는 차량과 달리 전기차, 연료전지 자동차 등 배기관을 통한 대기오염물질과 온실가스 배출이 전혀 없는 차
- 유럽연합이 도입한 경유차 배기가스 규제 단계의 명칭이며 1992년 Euro 1이 최초로 도입되었음
- Euro 6가 적용되면 질소산화물 배출허용량은 2.0g/kWh에서 0.46g/kWh 이하로 낮아지고, 미세먼지는 0.03g/kWh 이하에서 0.01g/kWh 이하로 강화되어 이 기준을 충족하지 못하면 2015년부터 국내에서 생산되는 차량과 해외에서 들어오는 수입차는 판매할 수 없음
- 경유차 배출허용기준(g/kWh, 대형 · 화물차 기준)
종전에는 경유차의 배출허용기준 준수여부를 실내에서 검사하여 실제 도로 조건에서의 배출상태와는 거리가 있었다. 이에 따라 실도로 조건에서의 검사제도* 를 2016년부터는 3.5톤 이상 대형경유차, 2017년부터는 3.5톤 미만 중소형차에 대해 적용한다.
- 2006년 당시 전체 자동차 등록대수의 37%가 경유차이고, 이 중 10년 이상 운행된 노후 경유차량은 전체 경유차의 25.3%에 달했다. 지금보다 자동차 제작기술이 덜 발달되었던 과거에 출고된 경유차는 대기오염물질을 더 많이 내보낸다.
- 이에 따라 이들 노후 경유차를 대상으로 수도권 지역에서 2005년부터 배출가스 저감 장치(DPF, DOC) 부착, LPG 엔진으로의 개조, 조기폐차 등의 조치를 취해왔다. 현재는 전국 5대 광역시와 제주도까지 확대하여 조치 중이다.
- 이동식 배출가스 측정장비(PEMS, Portable Emission Measurement System) 이용
- 디젤 입자상 물질 여과장치(DPF)란 Diesel Particulate Filter의 약어로 디젤 엔진의 배기가스 중 입자상 물질을 물리적으로 포집하고 연소시켜 제거하는 배기가스 후처리장치의 일종임
- 디젤산화촉매장치(DOC)란 Diesel Oxidation Catalyst의 약어로 배출가스가 촉매 유로를 통과하는 동안 촉매의 활성반응에 의해
유해배출물질을 산화시켜 입자상 물질 뿐만 아니라 가스상 물질(CO, THC, NOX)을 제거하는 배기가스 후처리장치임
자동차 배출가스 저감장치[편집]
- DPF 필터에 매연 연소로 발생한 재가 쌓이게 되면 차량의 출력이 떨어지고 매연을 저감시키는 효율도 떨어지게 된다. 이를 방지하기 위해서는 10개월 또는 10만km 주기로 정기적인 DPF 필터청소(클리닝)가 필수적이다. DPF 필터청소를 장려하기 위해 청소비용을 지원하는 한편, 현재 군포시 한국복합물류센터에 설치되어 있는 통합클리닝센터를 향후 고속도로 휴게소 등 차량 소유자들이 편리하게 이용할 수 있는 지역으로 확대할 계획이다.
- 앞으로 노후 대형버스ㆍ화물차를 대상으로 입자상 물질(PM)과 질소산화물(NOx)을 동시에 저감하는 장치를 부착하고, 노후화된 휘발유ㆍ가스차를 대상으로 삼원촉매장치를 교체할 것이다.
자동차 검사기준 강화[편집]
- 운행차 검사기준도 강화해 나가고 있다. 경유차는 종전에는 매연 검사만 받게 했으나, 향후에는 질소산화물(NOX)도 검사 받게할 계획이다. 또한 2016년부터 휘발유ㆍ가스차의 운행차 탄화수소(HC) 배출허용기준을 미국 등 선진국 수준으로 강화하였다.
- 한편, 그간 상대적으로 관리 사각지대에 있었던 이륜자동차와 건설기계, 농기계, 선박 등 비(非)도로이동오염원에 대한 관리도 강화하고 있다. 2014년 4월부터 260cc 이상의 이륜차에 대해 정기검사를 받게 하고 검사대상을 확대해 나갈 것이다.
- 비(非)도로이동오염원인 건설기계와 농기계에 대한 배출허용기준을 강화하고, 기준 적용대상 범위도 건설기계의 경우 6종에서 30종으로 확대하여 미세먼지와 질소산화물 배출량을 90% 이상 줄여나갈 예정이다.
- 선박도 2016년부터 국제해사기구(IMO, International Maritime Organization)의 배출허용기준 중 가장 강한 수준을 적용하여 질소산화물(NOX) 배출량을 현재보다 75% 정도 줄여나갈 것이다.
- 수도권 등 대도시 지역은 인구밀도가 높고 자동차가 많아 이로 인한 미세먼지를 줄이는 노력이 더욱 중요하다.
참고자료[편집]
같이 보기[편집]
