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엔진 배기가스용 직렬 2실형 NOx 센서

전문가 제언: ○ 전 세계적인 지구환경 문제로 자동차 분야에 있어서도 연비개선과 CO2 배출량 감소를 위해 친환경적인 기술개발이 활발하게 진행되고 있다. 자동차 연비개선에는 자체의 경량화, 공기저항 감소, 연료 분사량을 줄이는 희박연소 기술이 있다.

○ 일반적으로 디젤엔진은 연소온도를 내리고 NOx를 감소시키면 부유입자상 물질(PM) 배출량이 많아지고, 완전연소를 위해 고온고압 연소로 하면 NOx가 증가한다. 따라서 연소기술 향상과 혁신적인 NOx 저감기술 확립이 중요한 과제가 되고 있다. NOx를 제거하기 위해서는 고온의 배기가스 환경에서 NOx 농도를 정확히 측정하여 실시간으로 전달할 수 있는 NOx 센서가 필요하다.

○ 희박연소의 경우 과잉 산소를 함유한 배기가스로 인하여 NOx 정화가 과제가 된다. 이 과제를 극복하기 위해 선택환원형 촉매시스템(SCR :Selective Catalytic Reduction System)이나 NOx 흡장촉매(NSC: NOx Storage Catalyst) 시스템이 개발되어 유럽의 디젤자동차를 중심으로 탑재되고 있다. 이 시스템에서 배기가스의 NOx 농도를 감시하여 촉매의 재생과 NOx 정화효율을 제어해야 한다.

○ 상기 시스템에서 공통점은 NOx의 양에 적합한 환원성분 주입이 필요하다. 따라서 시스템의 가동상황과 배출되는 NOx 농도를 정확하고 빠르게 측정할 수 있는 센서가 요구된다. 이 문헌은 NGK사가 NOx 농도를 측정하기 위해 개발한 지르코니아 NOx 센서에 대해 설명하는 내용이다.

○ 각종 센서는 미국, 일본 등 선진국이 핵심기술을 가지고 있으며, 일본은 많은 시장을 가지고 있다. 국내의 경우 학계나 연구소에서 활발한 연구를 진행하고 있으나 산업화는 활성화 되지 못하고 있는 실정이다. 우리나라도 환경문제 대응은 물론이고 수출산업으로서 자동차 산업의 경쟁력을 감안하면 고효율의 NOx 센서개발과 자동차에의 확대 적용은 필수적이다. 상용화가 가능한 촉매와 센서개발이 확대되어야 할 것으로 생각된다.

저자: Kunihiko Nakagaki
자료유형: 니즈학술정보