매연

매연(煤煙, smoke)은 대기환경보전법에 따라 연소할 때에 생기는 유리탄소가 주가 되는 미세한 입자상 물질로, 각종 연료를 연소시키거나 원자재를 열처리하는 과정에서 발생하는 고체, 기체, 휘발성 증기 등과 같이 눈에 보이는 연기의 성분이다.

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특징

매연은 연료 또는 기타 물질의 연소 시에 발생하는 검댕, 입자상 물질 또는 황산화물이다. 검은 연기는 물질이 불완전 연소할 때 배출되는 덜 연소한 탄소 즉 검댕의 주된 원인 물질이며, 붉은빛의 연기는 산화철이 주된 원인 물질이고, 흰색 내지 회색 연기는 수증기와 회분이 주된 원인 물질이다. 특히 디젤 기관의 매연은 압축된 공기와 분무된 연료가 충분히 혼합되지 않아 국부적으로 불완전 연소가 일어났을 때 발생하는 것으로서, 부유하는 미립자와 기체로 구성되는 그을음이 혼합된 배출가스이다. 검은색 연기는 탄소의 미립자에서 발생하는 그을음이며, 일반적으로 가속 페달을 많이 밟았을 때 연료가 다량으로 연소실에 분사되었으나 완전 연소시키기 위한 산소가 부족할 때 발생하기 쉽다. 국내에서는 1966년까지 대부분의 화력발전소와 대단위 공장들이 유연탄을 연료로 사용하였기 때문에 검댕에 의한 환경오염이 크게 문제 되었으나, 그 후에는 연료를 벙커C유로 전환하였기 때문에 문제가 많이 해소되었다. 그러나 벙커C유를 연료로 사용한다고 하더라도 소각 장치의 연소효율이 낮으면 덜 연소한 탄소, 즉 검댕이 발생하므로 보일러 등 연소장치의 연소효율을 극대화하는 것이 매연 방지를 위하여 매우 중요하다.

매연저감장치

매연저감장치는 디젤엔진의 배기가스 중 매연을 여과기를 이용하여 물리적으로 포집하고 일정 거리 주행 후 매연의 발화 온도인 550도 이상으로 배기가스 온도를 상승 시켜 매연을 연소 시켜 공해 물질을 줄이는 장치이다. 배출가스 저감장치는 자동차 배출가스 중 입자상물질 등을 촉매가 코팅된 필터로 여과한 후, 이를 산화시켜 이산화탄소와 수증기로 전환하여 오염물질을 제거하는 장치이다. 배출가스 저감장치는 재생에 필요한 열 공급원으로 엔진 배기열을 이용하는 방식이자 고속주행 차량에 적용되는 자연 재생방식과 전기히터, 보조 연료 등을 사용하여 재생하는 방식이자 대부분 차량에 적용되는 복합재생방식이 있다. 또한 디젤엔진에서 배출되는 배기가스 성분 중에서 그을음을 저감시켜주는 장치로 경유 차량이 배출하는 미세먼지를 90% 이상 걸러내고 질소산화물도 80% 넘게 제거해준다. 배출가스 저감장치에는 제1종, 제2종, 제3종이 있다. 광주시의 경우 2021년 42억 원을 투입하여 노후 경유차 970여 대에 매연 저감장치 부착을 지원한다. 지원 대상은 광주에 6개월 이상 등록되고, 최초 등록일이 2001년 이후인 배출가스 5등급 경유차로, 자기부담금은 장치 가격에 따라 28만∼65만 원이며, 국민기초생활보장 수급 대상자는 전액 지원된다. 광주시는 2006년부터 이 사업을 추진, 2021년 3월까지 총 2,587대에 보조금 135억 원을 지원했다. 또한 경기 고양시도 68억 원의 사업비를 들여 올해 노후경유차 매연저감장치 부착 지원사업을 진행한다. 노후경유차가 배출하는 미세먼지 등의 대기오염 물질을 줄여 수도권 대기 질을 개선하기 위해 운행 경유차를 대상으로 추진하는 배출가스 저감 사업이다. 2020년 12월 기준으로 고양시에 등록된 저공해 미조치 5등급 노후경유차는 8,500대로, 자동차배출가스 등급제 누리집에서 본인 차량의 배출가스 등급을 확인할 수 있다. 노후경유차의 저감장치 부착 때 차종에 따라 약 90%까지 지원되며 개인 부담이 10~15%이며 2021년부터 저감장치의 원가 재산정이 이뤄져 자부담금이 복합 소형 기준 35만 1,000원, 소형화물차 28만 1,000원으로 2020년에 비해 낮아져 차주들의 부담이 한층 감소하게 됐다. 매연저감장치는 2년의 의무 운행 기간이 있으며 해당 기간 내 폐차나 장치를 탈거하면 부착 시 지원받았던 보조금 일부가 위약금으로 발생한다.

제1종 배출가스 저감장치

제1종 배출가스 저감장치는 매연여과장치로, 입자상물질 등을 80% 이상 저감하고 대형/중형 장치는 배기량 3,000~6,000㏄ 이상, 복합 소형은 3,000㏄ 이하 차량에 부착 가능하다. 보증기간은 3년 또는 16만km이고 대상 오염물질은 입자상물질 또는 질소산화물이다. 작동원리는 디젤엔진의 배기가스 중 발생하는 입자상물질을 촉매 필터에 포집한 후 일정한 조건에서 입자상물질의 발화온도인 550도 이상으로 배기가스의 온도를 높여서 제거한다. 디젤엔진에서 배출하는 배기가스 성분 중 그을음이나 검댕을 저감시켜주는 장치로는 일종의 카본이 포함된 매연 또는 그을음인데, 그을음이 과도하게 축적되면 차량 성능과 연비에 나쁜 영향을 줄 수 있다. 소형급은 3,000cc 미만이자 174마력 이하이고 중형급은 3,000~11,000cc, 235마력 이하이며 대형급은 8,000~17,000cc에서 460마력 이하이다. 중/고속 주행 차량용 자연 재생 배출가스 저감장치는 엔진 배기열을 이용한 촉매 재생 방식이고 저감율 목표에 따라 다양한 필터 솔루션이 가능하고 내황성 촉매를 적용하여 고유황 연료를 사용하는 차량에 부착할 수 있고 차량 설치 여건에 맞는 다양한 캐닝 형상 보유가 가능하다. 또한 입자상물질과 질소산화물을 동시에 저감하는 배출가스 저감장치는 자연 재생방식의 배출가스 저감장치와 요소수를 환원제로 사용하는 배기가스 저감장치가 결합한 장치로 엔진 배기가스에 요소수를 분무하여 촉매 반응을 통해 질소산화물을 무해한 질소와 물로 변환시키는 원리이다. 자체 개발한 펌프 모듈 및 제어 로직을 통해 제품의 다양한 적용이 가능하고 단위 부품의 치환 조립이 가능하여 차량 설치 여건에 따라 형상 변경이 가능하다.

장치구분

종류	열 공급방식	적용 가능 차량
자연 재생방식	엔진 배기열	고속주행 자동차
강제재생방식	전기히터 또는 보조 연료 분사	저속주행 자동차
복합재생방식	자연 재생 방식과 강제재생 방식의 혼용	저속 및 고속주행 자동차

제2종 배출가스 저감장치

제2종 배출가스 저감장치는 매연여과장치로, 입자상물질 등 50% 이상 저감하고 배기량 3,000㏄ 이하 또는 3,000~6,000㏄인 차량에 부착 가능하다. 보증기간은 3년에서 8만km이고 대상오염물질은 입자상물질 또는 질소산화물이다. 금속박막 평판과 돌출부가 있는 주름 박판의 한 쌍을 겹쳐 원기둥 형태로 말은 구조로 배기가스는 평판과 주름판 사이의 공간을 통과하는 부분개방형 구조의 부분적인 배출가스 저감장치로 월 플로 타입 필터에서 나타나는 과도 매연축적에 따른 차량의 연비, 출력 저하 및 필터사폰제가 없으며, 재축적에 따른 주기적인 유지관리가 불필요하다.

제3종 배출가스 저감장치

제3종 배출가스 저감장치는 산화 촉매 장치로, 입자상물질 또는 질소산화물 25% 이상 저감하고 보증기간은 3년 또는 8만km이다. 대상오염물질은 입자상 물질과 질소산화물이다.

입자상물질 질소산화물 동시 저감장치

입자상물질 질소산화물 동시 저감장치는 배출가스 저감장치에서 입자상물질을 저감시키고 선택적 촉매 환원 장치에서 배기가스에 요소수를 분사하여 질소산화물을 저감한다. 8,000cc~17,000cc 이하, 460마력 이하에 적용되며 매연농도 적용조건은 부하검사 60%, 무부하검사 35% 이하이다. 이 장치의 장점은 디젤엔진에서 배출되는 배기가스 중 입자상물질과 질소산화물을 동시에 저감하는 장치이며 강제재생방식 채택으로 장착 제한 조건 없다. 성능은 입자상물질 80% 이상 저감하고 질소산화물을 80% 이상 저감하며 실차 조건에서는 질소산화물을 60% 이상 저감한다. 기타 배출가스 증가율이 5% 이내이고 출력 연비 저하도 5% 이내이다.

배출가스 저감 사업

배출가스 저감 사업은 대기환경보전법 제 58조에 의거 오염물질을 다량 배출하는 노후 경유차와 노후 건설기계를 대상으로 조기 폐차, 매연저감장치 부착 등에 드는 비용을 지원하는 사업이다. 배출가스 저감 사업 참여 시, 운행 제한 단속대상, 100억 이상 관급 공사장 건설기계 사용 제한 대상에서 제외되고 서울시 혼잡 통행료 50% 감면, 자동차 배출가스 검사 3년 면제, 환경개선부담금 3년 또는 영구 면제가 된다. 저감장치 부착 차량의 의무사항은 장치 및 엔진 무단 탈거 및 임의 변경이 금지되며 자동차관리법 제81조에 의해 고발될 수 있다. 또한 의무운행 기간 2년을 준수해야 하며 지급된 보조금 일부 반납을 해야 할 수 있다. 10개월 또는 10만km 운행 시마다 필터 클리닝을 주기적으로 실시하고 PM-NOx 동시 저감장치 부착 차량은 요소수도 주기적으로 주입해야 한다. 차량은 정기적으로 정비를 받아 엔진오일 누유, 연료 필터 분사 노즐 막힘 등 주기적으로 확인하고 배출가스 자가진단 장치 경고 표시 및 소음, 진동, 매연 발생 시 제작사에 사후관리를 신청한다. 더불어 양도인은 해당 차량의 저감장치 부착 사실과 필터 클리닝 등 유지관리 의무사항을 양수인에게 반드시 알려야 하며 차량 등록 말소 시, 저감장치를 반납한다.

• 조기 폐차 : 사업대상은 배출가스 5등급 경유 자동차 및 2005년 이전 배출허용기준을 적용하여 제작된 도로용 3종 건설기계이다. 대상자는 5개의 기준을 충족시켜야 하는데, 조기폐차 신청 지역에 6개월 이상 연속하여 등록했는지, 자동차 관능검사 또는 건설기계 정기검사 결과 적합 판정을 받았는지, 지자체장이 발급한 조기 폐차 대상 차량 확인서상 정상 가동 판정을 받았는지, 저감 사업에 참여한 적이 없는지, 최종 소유자의 소유 기간이 보조금 신청일 전 6개월 이상인지 확인해야 한다. 저소득층 차량의 경우, 상한액 내에서 차량 기준가액의 10% 추가 지원하고 저감장치 장착 불가 차량은 기본보조금 상한액 내에서 60만 원 추가 지원한다. 단, 총중량 3.5t 미만 차량 중 저감장치 장착 불가, 저소득층, 소상공인, 영업용 차량은 상한액 600만 원을 적용한다.

지원 금액

구분		상한액(기본+추가 지원)	지원율
			기본 지원	추가 지원
총중량 3.5t 미만		300	70%(최대 210)	30%(최대 90)
총중량 3.5t 이상	3,500cc 이하	440	100%	100%
	3,500cc 초과 5,500cc 이하	750
	5,500cc 초과 7,500cc 이하	1,100
	7,500cc 초과	3,000
덤프트럭/콘크리트믹서/콘크리트펌프 트럭		4,000

• LPG 화물차 신차구입 : 사업대상은 경유차를 폐차한 후 신차로 LPG 1t 화물차를 구입하는 차량 소유자 또는 기관으로, 기존에 소유한 경유차를 조기 폐차 하는 경우 우선 지원한다. 지원금액은 대당 400만 원 정액 지원하고 조기 폐차 후 LPG 화물차를 신차 구입한 경우 조기 폐차 기본지원금에 400만 원을 지급한다.

• 배출가스 저감장치 부착 및 저공해엔진 개조 : 사업대상은 배출가스 5등급 경유차에 해당한다. 또한 저소득층의 생계형 차량은 자기 부담금 없이 전액 지원한다.

지원금액

구분	장치비			유지관리비
	계	보조금	자기부담금	보조금
배출가스 저감장치 부착	3,727~10,327	3,262~9,295	372~1,032	462
p-배출가스 저감장치 부착	1,986	1,650~1,738	248~336	12
LPG 엔진 개조	4,432	4,012~4,122	310~420	47

• PM-NOx 동시 저감장치 부착 : 사업대상은 배기량 5,800~17,000cc, 출력 240~460PS인 배출가스 5등급 경유 사용 대형 화물차와 대형 버스이다. 저감장치 성능 유지를 위한 클리닝 비용 연 1회, 요소수 비용 연 500l 무상 지원한다. 또한 저소득층의 생계형 차량은 자기 부담금 없이 전액 지원한다.

지원금액

구분	지원액			차주 부담금
	계	유지관리비	장치비	장치비
자연대형	13,175	2,262	10,913	100
복합대형	15,665		13,403	130

• 건설기계 배출가스 저감장치 부착 : 사업대상은 2005년 이전 배출허용기준을 적용하여 제작된 도로용 3종 건설기계이자 덤프트럭에 해당한다. 지원금액은 자기부담금 없이 전액을 지원한다.

지원금액

구분	장치비	유지관리비
대형	6,834	462
중형	4,786	462

• 건설기계 엔진 교체 : 사업대상은 티어 1 이하의 엔진을 탑재한 비도로용 2종 건설기계 안 지게차 또는 굴삭기, 2004년 12월 31일 이전에 제작된 건설기계, 2005년에 제작된 건설기계 중 출력이 130kW 미만인 건설기계, 2006년에 제작된 건설기계 중 출력이 75kW 미만인 건설기계가 해당한다. 지원금액은 자기부담금 없이 전액을 지원한다.

지원금액

구분	지게차						굴삭기
	2톤급		4톤급		6톤급		5톤급		14톤급
	티어 3	티어 4	티어 3	티어 4	티어 3	티어 4	티어 3	티어 4
장치비	9,366	11,493	14,996	18,000	16,620	19,295	12,992	14,386	20,354

참고자료

• 〈매연〉, 《네이버 지식백과》
• 〈매연〉, 《네이버 지식백과》
• 에코 전도사, 〈디젤엔진 매연저감장치(DPF)의 종류 및 성능〉, 《네이버 블로그》, 2020-04-21
• 장덕종 기자, 〈광주 노후경유차 970대 매연 저감장치 지원〉, 《연합뉴스》, 2021-03-16
• 노승혁 기자, 〈고양시, 노후경유차 매연저감장치 부착에 68억원 지원〉, 《연합뉴스》, 2021-03-04
• ㈜에코닉스 공식 홈페이지 - https://www.econix.kr/pm-nox-%EB%8F%99%EC%8B%9C%EC%A0%80%EA%B0%90%EC%9E%A5%EC%B9%98/
• 환경부 수도권대기환경청 공식 홈페이지 - https://www.me.go.kr/mamo/web/index.do?menuId=591

같이 보기

• 석탄
• 기체
• 폐차
• 배기량

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