경유차를 운전하는 운전자들의 고민이 요즘 이만저만이 아닙니다. 휘발유보다 비싼 경유값으로 유류비 부담이 증가하고 있을 뿐 아니라 환경규제 강화로 인해 유로6 차량들의 경우 요소수를 주기적으로 주입해야 하므로 추가적인 비용이 들어가기 때문인데요.
국내 경유가격은 지난해 6월 전국 평균 2158원까지 치솟은 이후 지속적으로 하락세를 이어오고 있지만 요즘 1722원(2022년 12월 31일 기준)으로 여전히 높은 가격을 유지하고 있습니다. 요소수는 지난 2021년 겨울부터 지난해 초까지만 해도 원자재 공급부족으로 인해 요소수가 부족해 차량을 운행하지 못하는 사태까지 벌어졌지요.
현재 ℓ당 약 1000~1500원선에 거래되고 있는 요소수 가격은 안정화 추세이지만 요소수 대란 이후 원자재인 요소 가격이 2배가량 오르면서 제조사 부담이 커졌습니다. 요소수는 디젤 배출가스 후처리 장치인 선택적 촉매환원시스템(Selective Catalytic Reduction, 이하 SCR)에 사용하는 환원제로 경유차의 질소산화물(NOx) 배출을 줄여주는 역할을 합니다.
SCR은 촉매장치에 요소수를 분사해 질소산화물을 질소가스(N2)와 이산화탄소(CO2), 물(H2O)로 변환시켜주지요. 지난 2019년 9월부터 디젤차의 배출가스 허용기준이 유로6d Temp로 강화됨에 따라 2020년 이후 출시하고 있는 모든 경유차에는 현재 SCR을 적용하고 있습니다.
요소수는 32.5%의 요소와 62.5%의 탈이온화수로 구성되어 있으며, 요소수의 농도가 기준값인 32.5%보나 낮으면 배출가스 정화능력이 떨어지고 이보다 농도가 높으면 요소가 결정화되어 끈적끈적해지면서 SCR 촉매나 요소수 인젝터 노즐이 막히는 등 각종 부작용으로 이어지기 때문에 세심한 주의가 필요합니다.
또 요소수는 영하 11℃ 이하에서 동결돼 결정화되는 물리적 특성을 가지고 있어 가급적 햇빛이 비치지 않은 그늘진 상온에서 보관하는 것이 좋습니다. 동결되더라도 온도가 올라가면 자연 용해돼 성능에 지장이 없게 되지요. 하지만 제조일로부터 2년 이상 지나거나 25℃ 이상의 고온에 노출된 경우 암모니아가 증발되어 요소수의 농도가 떨어질 수 있으므로 사용하지 않는 것이 좋습니다.
요소수는 일반적으로 생수처럼 맑고 투명한 상태를 유지하지만 뿌옇게 백탁현상이 생기거나 결정화 등 이물질이 보이면 사용하지 않아야 합니다. 특히 지난해 요소수 대란이후 요소수 공급업체가 폭발적으로 증가하면서 불량 요소수가 중가하고 있어 소비자들의 주의가 요구되고 있습니다.
요소수 대란 이전 유통되는 요소수는 약 60여 종에 불과했지만 대란 이후에는 1000여 종에 가까운 요소수가 판매되고 있습니다. 요소수 제조업체 대부분은 환경부와 석유품질관리원으로부터 인증받은 99.9%의 고순도 요소수를 공급하고 있지만 정제과정에서 콜타르나 트리우렛, 인산염, 구리, 아연, 철, 칼슘, 클레이 등 다양한 불순물이 함유될 가능성이 있습니다.
특히 차량 제작사의 권장사양과 다른 제품이나 인증을 거치지 않은 저가 제품들은 불순물로 인해 요소수 인젝터나 SCR 촉매의 막힘 또는 촉매 깨짐현상이 발생하고, 산화환원(화학반응) 과정에서 발생하는 요소수 고분자물질(멜라닌 등), 금속염 등으로 인해 SCR 내부는 물론 배기머플러 등에 쌓여 배압을 형성, 엔진 출력 및 연비를 떨어트리는 부작용으로 이어지게 됩니다.
요소수 주입과정에서 요소수 주입구로 먼지나 이물질 등 불순물이 유입돼 관련시스템이 고장을 일으키거나, 요소수의 누수 또는 동결, 요소수의 과다소모, 요소수 분사소음 및 이음발생하는 시스템 고장 또는 품질불량 사례도 종종 발생하고 있는데요.
교통환경연구소에 따르면 지난해 3월 461종의 요소수 품질을 분석한 결과 무려 110개 제품이 부적합 판정을 받은 것으로 나타났습니다. 이처럼 불량요소수를 사용할 경우 운전자들이 적게는 20만 원에서 많게는 200~500여 만원, 최대 1000만 원까지 수리비용을 지출해야 하기 때문에 가급적 품질이 검증된 제품을 사용해야 합니다..
일반적으로 SCR을 적용하고 있는 SUV는 20~25ℓ, 대형 상용차나 버스의 경우 40~60ℓ 용량의 요소수탱크를 갖추고 있습니다. 차종별로 상이하지만 자동 제조사들은 대부분 주행거리 6000~8000km(일부 차종은 2만km)마다 보충해 줄 것을 권장하고 있습니다.
주행가능거리가 약 2400km, 요소수 잔량이 대략 5ℓ정도 남았을 때부터 계기판에 경고메시지를 표출하거나 경고음(알람)을 울리고, 경고메시지와 경고음을 동시에 표출하거나, 요소수 시스템 경고등(요소수 충전램프)이 점등됩니다. 이 때 요소수를 보충하지 않으면 최악의 경우 재시동을 할 수 없도록 해 운행을 제한하는 등 단계적으로 부족 상태를 알려주고 있기도 합니다.
요소수 사용량을 절약하기 위해서는 평소 엔진관리가 중요합니다. 요소수의 과다분사가 발생하지 않기 위해서는 흡기시스템과 연료분사시스템이 엔진이 정상 연소될 수 있도록 해야함은 물론 배기가 원활하게 이뤄지도록 해야 합니다. 어느 한곳이라도 문제가 생기면 연소상태가 안 좋아질 수가 있고, 정상적이지 못한 인젝션 반응으로 인해 배출가스가 증가하게 되고 매연 증가 또한 많아질 수밖에 없기 때문입니다.
매연의 증가는 DPF의 재생주기와 관련이 많습니다. DPF는 매연을 걸러내고 걸러진 매연을 태워내는 과정을 통해 재생을 하는데, 매연 증가량에 비례해 DPF의 재생주기가 달라지게 됩니다. 매연이 증가하거나 차량 운행거리가 증가하면 할수록 DPF의 애쉬(ASH)가 많이 쌓여 DPF의 체적이 감소하게 되며, DPF의 재생이 더욱 자주 일어납니다.
DPF 재생과정 중 NOx의 양이 자연스럽게 증가할 수밖에 없지요. 또한 연료 인젝터의 성능저하로 인해 DPF의 재생시간이 길어지게 되는데, 이 또한 NOx의 발생량과 비례합니다. 이로 인해 요소수 분사량이 더욱 증가를 하게되고, 최적의 조건보다 더 많은 요소수를 분사하게 됩니다. 따러서 배출가스 억제를 위한 기본적인 제어시스템의 점검과 관리는 필수적이라 할 수 있습니다.
특히 요소수 분사는 질소산화물의 환원반응이 주목적인데, 필요 이상의 요소수 분사는 SCR에 요소수 결정이 남게 되어 SCR의 환원작용을 방해합니다. 이로인해 SCR 효율이 떨어져 질소산화물과의 화학반응이 저하되면 SCR 후단 검출 센서의 NOx 검출량이 증가하게 되고 이로 인해 요소수 분사량을 더욱 늘리게 되면서 필요이상의 요소수를 분사하게 되지요.ﾠ
경유차의 연료분사 균형 및 DPF 재생주기의 최적화는 적은 연료로 최대의 엔진효율을 발휘해 줍니다. 즉, 연료소비의 최적화는 요소수 분사를 최적화함으로써 연료비와 요소수 사용을 줄일 수 있습니다. 제때 품질을 인정 받은 요소수 사용을 적극 권장하며 그런 제품도 제조년월일 등을 세심하게 살펴봐야 하겠습니다.