153-153 2021 [추계학술대회]
| 제목 | Euro-7 규제 대응 가솔린 엔진 NH3 저감 연구 |
|---|---|
| 분야 | 에너지 및 배기 |
| 언어 | Korean |
| 저자 | 이대형( 희성촉매), 김용술( 희성촉매), 이귀연( 희성촉매), 송진우( 희성촉매) |
| Key Words | Euro-7 규제, 암모니아(NH3), 2차 입자(Secondary particulates), 수성가스전이반응 (Water Gas Shift), 가솔린 차량, WCC(Warm-up Catalytic Converter), UCC(Underbody Catalytic Converter) |
| 초록 |
2025년 시행 예정인 Euro-7 강화 규제에는 지금까지 가솔린 차량에서 규제되지 않았던 대기 오염 물질인 암모니아(NH3), 아산화질소(N2O), 메탄(CH4) 등에도 규제가 새롭게 도입될 것으로 예상된다. 특히 암모니아는 초미세먼지(입자 지름<2.5㎛) 생성 원인 중 하나로써 황산화물(SOx)과 반응하여 황산암모늄(Ammonium Sulfate), 질소산화물(NOx)과 반응하여 질산암모늄(Ammonium Nitrate)과 같은 2차 입자(Secondary particulates)를 생성하며 이는 초미세먼지 중 약 75%를 차지한다. 가솔린 차량에서는 연료 연소 과정에서 암모니아 생성이 거이 없으나, 배기 가스가 삼원 촉매(Three Way Catalyst)를 거치며 암모니아가 생성되는데 가솔린 엔진이 연료 농후(Rich) 조건으로 운전 될 때 삼원 촉매 상에서 수성 가스 전이(Water Gas Shift) 반응과 수증기 개질(Steam Reforming) 반응으로 생성된 수소(H2)가 이산화탄소(CO), 질소산화물(NOx)과 반응하기 때문이다. 암모니아 배출량은 상대적으로 연료 농후 조건에서 운전되는 차량과 열화도 높은 촉매 적용 시 증가하며 삼원 촉매 구성 성분(귀금속, 지지체, 조촉매) 및 설계 최적화를 통해 감소될 수 있다. 그러나 WCC(Warm-up Catalytic Converter) 위치 삼원 촉매 개선을 통해서 예상되는 Euro-7 암모니아 규제(<10mg/km)를 만족하기 어려운 수준으로 확인되었다. 따라서, UCC(Underbody Catalytic Converter) 위치에 암모니아 저장 및 제거가 가능한 이중 기능 촉매를 적용함으로써 저온 영역에서부터 고온 영역까지 암모니아 배출량을 억제하고자 하였고 차량 평가 시 WCC 삼원 촉매 후단 암모니아 배출량 대비 감소되었다. 이러한 촉매 기술들은 향후 Euro-7 규제 대응에 기여할 것으로 기대된다. |
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