배기

배기(exhaustion, 排氣)는 내연기관 등에서 연료를 연소 사용한 뒤 발생하는 기체를 배출시키는 조작을 가리킨다. 전에는 기관의 효율을 낮추지 않고 배기하는 기술에 중점이 두어졌으나 최근에는 배기가스 중의 일산화탄소, 탄화수소, 질소산화물, 황화수소 등에 따른 대기오염이 심각해지면서 이들의 배출이 줄이는 기술에 중점을 두고 있다.

배기중에 포함된 유해물질과 발생원인

자동차의 배기는 엔진에서 연료가 연소하면서 발생하는 부산물이다. 이상적인 상황에서 연료와 산소가 만나 완전연소를 하게 되면 이산화탄소와 물만 배출된다. 배기에는 THC(미연소 탄화수소), CO(일산화탄소), NOx(질소산화물) 등 성분이 들어 있다. 이 중에서 미연소 탄화수소는 연료의 불완전연소로 발생하며 일산화탄소도 불완전연소로 발생한다. 질소산화물은 공기중의 질소가 엔진에 들어가서 강한 압력과 열에 의해 산소와 결합되면서 생성된다.

유해물질이 인체에 미치는 영향

□ 질소산화물 - 질소산화물은 식물보다 사람이 피해를 받기 쉽고, NO₂는 NO보다 독성이 5∼10배 정도 강하나 도시 대기중에 존재하는 정도의 저농도에서는 폐기능과 생리반응에 거의 영향이 없으며 고농도에서는 점막을 심하게 자극하고 메타헤모글로빈을 형성하고 기도와 폐에 영향을 준다. 질소산화물의 형태인 질산기(NO₃)는 어두운 곳에서 형성되어 야간에 대기에서 일어나는 화학반응을 조절하며 미세먼지를 유발하며 물과 반응하여 질산(HNO₃)으로 된다. 질산은 산성비의 주요 원인이며 산성비로 인해 피부염이나 탈모 등이 유발하기도 한다.

□ 일산화탄소 - 헤모글로빈과의 결합력이 높아 CO중독시 저산소증으로 질식을 유발할 수 있다. 산소공급을 저해하고 구통 및 현기증을 일으킬 수 있다.

□ 탄화수소 - 인체에 발암성 물질 생성한다.

저감대응 기술

□ EGR(Exhaust gas recirculaion, 배기가스 재순환 장치) - 배기가스 내의 NOx를 저감하는 한 방법으로, 불활성인 배기가스의 일부를 흡입 계통으로 재순환시키고, 엔진에 흡입되는 혼합 가스에 혼합되어서 연소 시의 최고 온도를 내려 NOx의 생성을 줄인다.

□ 산소센서 - 배출가스중의 산소농도를 측정하여 ECU에 그 값을 보내주는 장치이다. ECU는 접수된 값을 가지고 맵핑값과 비교하여 엑추에이터를 조절하는 방식으로 공급하는 연료량을 조절한다.

□ 삼원촉매장치(TWC: Three Way Catalyst) - 엔진 작동에서 발생하는 배기가스 중 유해한 3가지 성분(CO, HC, NOx)을 감소시키는 장치로서 배기관 중간에 부착되어 있다. 촉매로는 백금과 로듐이 사용된다. 삼원촉매장치는 배기가스 정화장치라고도 한다. 삼원촉매장치는 일산화탄소나 탄화수소를 산화시키고 질소산화물에서 산소를 분리하여 무해한 질소(N₂)나 산소(O₂)로 변화시킨다.

같이 보기

• 배기장치
• 배기밸브

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