바스프, 컴팩트한 4원 촉매 변환장치 개발

바스프가 기존의 장치에 비해 컴팩트하면서도 탁월한 배기가스 저감효과를 발휘하는 가솔린 자동차용 4원 촉매 변환장치를 개발했다고 25일 밝혔다.

바스프의 FWCTM는 가솔린 자동차 내연기관에서 주로 배출되는 유해 물질인 탄화수소(HC), 일산화탄소(CO), 질소산화물(NOx) 및 매연 입자상 물질 등의 고체 물질을 무해한 물(H2O), 이산화탄소(CO2), 질소(N2) 등으로 정화시키거나 저감시키는 장치를 말한다.

특히, 공해물질인 탄화수소(HC), 일산화탄소(CO), 질소산화물(NOx) 및 매연 입자상 물질이 동시에 제거돼, 4원 촉매 변환장치 FWCTM 라고 부른다.

한편, 유럽연합이 도입한 경유차 배기가스 규제단계인 유로6 규제에는 매연 입자 물질 저감에 대한 추가항목이 신설됐다. 가솔린 촉매 변환장치는 이론적으로 대기오염물질인 탄화수소(HC), 일산화탄소(CO), 질소산화물(NOx)의 3원촉매기능과 매연 입자상 물질 등의 고체 물질을 저감시키기 위해 별도의 필터를 장착해야 한다. 이는 소비자에게 추가 비용 및 별도 공간에 대한 부담을 야기한다.

바스프 자동차 촉매 변환장치 연구 담당 클라우스 하스 박사는 "이와 같은 문제를 해결하기 위해 FWCTM 가 매연 입자상 물질뿐 아니라 탄화수소(HC), 일산화탄소(CO), 질소산화물(NOx) 등 대기오염물질을 동시에 저감시킬 수 있는 필터 촉매물질 코팅 기술을 개발했다"고 밝혔다.

그러나 필터에 코팅된 촉매는 배기가스 유해물질에 의해 발생하는 배압 문제를 야기시킬 수 있으며, 높은 배압은 엔진의 성능과 연비를 저하시키는 부작용을 초래한다.

배압을 최소화하기 위해 바스프 전문가들은 혁신적인 코팅 기술을 개발했다. 다공성의 필터 내부 벽면 안쪽에 3원 촉매 기능을 갖는 촉매를 코팅하면, 촉매활성물질의 영향으로 미립자를 벽 내 흡수하고, 고온에서 이산화탄소로 연소할 수 있다.

바스프의 4원 촉매 변환장치는 촉매가 코팅되지 않은 필터 대비 탁월한 성능을 보여준다. 대부분의 미립자가 이산화탄소로 연소되며 촉매 변환장치의 내벽의 구멍을 막지 않아 자동차 부품이 제 기능을 발휘할 수 있도록 돕기 때문이다.

하스 박사는 "바스프의 촉매 기술은 다년간의 경험을 바탕으로 개발돼, 촉매시스템의 맞춤 생산이 가능하다"고 덧붙였다.

또한 바스프의 촉매 변환장치는 16만 킬로미터 주행 후에도 엄격한 배기가스 배출기준을 충족시켜 장기적 안정성을 입증했다. 이 장치는 2013년 4월 개발이 착수돼 현재까지 다수의 자동차 제조기업과 향후 출시되는 완성차에 적용되는 것을 목표로 개발 및 시험을 진행하고 있다.

하스 박사는 "4원 촉매 변환장치는 자동차 제조기업이 배기가스 배출기준인 유로6와 같은 엄격한 규제 기준을 준수할 수 있도록 돕는다"며, "수 년 내로 바스프의 4원 촉매 변환장치가 배기가스 정화기술의 일환으로 자리잡을 것"이라고 덧붙였다.

환경오염 배기가스는 자동차 내연기관 내 탄화수소 혼합물이 불완전하게 연소돼 발생한다. 질소산화물, 일산화탄소, 불완전연소 탄화수소와 미립자 등 오염물질의 배출을 방지하기 위해, 가솔린과 디젤 자동차에는 촉매 변환장치 또는 일부에 한해 미립자 필터가 장착된다.

이 제품들은 배기가스 유해물질이 배기 장치에서 공기 중으로 배출되기 전 정화하는 기능을 담당한다. 이를 통해, 지난 40년 동안 대기 오염수준이 대폭 낮아졌다.

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