- 상위 문서: 자동차 관련 정보
1 정의
배기가스 재순환 장치(Exhaust Gas Recirculation)[1]의 약자.
점차 강해져가는 유럽 디젤엔진 오염물질 배출 기준을 달성하기 위해 만들어진 장치. 주로 산화질소 저감을 목적으로 설계되었으며, 장착시 배기가스 일부분을 냉각시켜 실린더로 다시 보내 연소되도록 만든다.
언뜻 보면 불완전연소된 연료를 재사용하는 동시에 흡기온도를 낮춰 출력증가에 도움이 될 것 같지만 EGR을 통해 들어오는 가스는 이미 한번 연소되어 연소에 필요한 산소가 없는 것이나 다름없으므로 그만큼 연소에 방해가 된다. 즉 EGR을 달게 되면 출력이 떨어지는 것이다.
2 문제점
질소는 가장 안정적인 기체 중 하나로, 산화반응이 발생하려면 고온 고압이 필요하다. 운행중인 자동차 엔진 실린더 내부가 최적의 조건을 갖추고 있는 셈이다. 그러므로 산화질소를 줄이기 위해서는 고온이나 고압 둘 중 한 조건을 없애야 하는데, 엔진 특성상 고압을 포기할 수는 없으므로 이미 한번 연소되어 산소가 부족한 공기를 섞어 연소시 고온에 도달하지 못하게 하고, 산소량도 줄여 질소 산화물의 생성을 줄이는 방식이다. 연소실 내에 공기 외에 배기 가스를 섞음으로써 연료와 반응 가능한 산소를 줄이고, 배기 가스에 포함된 이산화탄소가 연소 반응 중 발생하는 열을 흡수하여 전체적인 연소 가스의 온도를 낮춘다. 추가로 일부 차량의 경우 EGR이 작동하지 않을 때 ECU에서 엔진 출력에 제한을 걸어서 근본적으로 오염물질의 발생 가능성을 떨어트린다. EGR밸브를 막는 것은 배기가스에 오염물질이 섞인 그대로 배출되므로 추천하지 않는다. 환경따윈 모르겠다고 아예 가스켓이나 용접으로 막아버리는 용자들도 있다.
문제는, 이런 EGR의 작동이 연쇄 반응을 일으킨다는 것이다.
EGR이 순환시키는 가스는 이미 연소가 된 배기가스다. 여기에는 당연 매연성분인 탄소 덩어리들과 연소되면서 생성된 이산화 탄소등이 가득하고, 이것을 다시 흡기라인을 통해 집어 넣으면 연소실 내로 신기(흡입 공기)와 같이 유입되어 연료와 반응가능한 산소량이 줄기 때문에 출력이 떨어지게 된다. 엔진 연비는 사용한 연료 자체가 줄어들어 올라가지만, 차량 운전자 관점에서는 부족한 출력 때문에 액셀레이터 페달을 더 밟을 수 있으므로 사용하는 연료량이 늘어나 차량 연비는 나빠질 수가 있다. 문제는 이 매연성분이 흡기다기관에 덕지덕지 달라붙어 흡기 다기관과 흡기 밸브를 오염시킨다. 그러면 어떻게 되냐고? 흡입되는 공기량이 더 줄어들어 연소 안정성이 저하되어 연소가 완전히 되지 않는 상태가 되는 것이 문제. 이 폭증한 매연이 다시 흡기다기관으로 돌아가 더더욱 흡입되는 공기량을 줄여 매연이 더 늘어난다는 무한 루프를 이루게 된다는것. 간혹가다 EGR이 완전 오픈된 상태로 고착되어 버릴경우, CRDI 차량인데도 매연검사시 매연량이 90% 를 초과하는 이유가 여기에 있는것이다.
NOX 저감은 좋지만, 그 외에는 불완전한 기술일수 밖에 없는것이 EGR방식의 한계이며, 전자제어가 제대로 도입되기 이전에는 이렇게 오염된 흡기라인으로 줄어든 공기량을 계측할 방법은 없고, 연료분사기구가 기계식이다 보니 흡기량이 줄어들어도 분사량이 줄어들지 않아 매연이 더 늘어나는 악숙환이 계속될수 밖에 없었다. 지금은 전자제어 디젤 엔진은 MAF(mass air flowrate)센서가 붙어있어 흡입 공기량을 계측하여, 페달 각도를 입력으로 하여 연료분사량을 조절하고 있다. 그러나 일정량 이상 흡기라인이 막힐경우엔 매연을 엄청나게 뿜게되고 이게 DPF를 막아 후분사로 DPF재생이 들어가 연비를 하락시키게 된다. 만약 EGR이 고착되어 정상적인 연소가 불가능할 정도로 리턴량이 많은 상태인데 DPF장착차량이라면? DPF재생으로 버틸수가 없다! 하고 DPF가 사망하는 사태까지 벌어진다.
저온 디젤 연소 등이 연구 중에 있지만, 현재까지 EGR만한 NOx 저감 성능을 보여주는 후처리 기술이 현재까지는 양산 적용이 되지 않은 상태이므로 앞으로 SCR방식이 더더욱 개선되고 발전해 나간다고 하더라도, EGR이 줄어들지는 않는다.
이미 FPT 그룹의 ONLY SCR엔진으로, 유로6를 대응하는 엔진이 대우 프리마에 장착되어 나오고 있다. EGR을 없애고, 연소온도를 최대한 높여 매연을 저감하고, 이로 발생되는 다량의 NOx 를 SCR로 처리하는방식.