7. 배기가스 절감 장치: DPF(매연 여과 장치)

7. 배기가스 절감 장치:  DPF(매연 여과 장치)

1. 기능

DPF는 PM을 포집하여, PM이 적정량 축적이 되면, 미연 배기가스 또는 첨가제를 이용하여 촉매를 고온으로 활성화 시켜 PM을 재연소하여 재생하는 기능을 말한다. 이후 DPF는 다시 PM을 포집한느 구조로서 DPF를 계속적으로 사용하며, DPF는 PM 70% 이상 절감할 수 있다. DPF는 매연 저감 성능면에서는 아주 우수하나 고가이고 내구성이 부족하고, 필터에 PM이 포집됨에 따라 엔진에 배압이 걸리고 이로서 출력과 연료 소비율이 다소 희생되기 때문에 이를 최소화 하는 관리가 필요하다. DPF 기술은 크게 PM 포집(Trapping)기술과 재생(Regeneration) 기술이 중요하다.

2. 종류

1) 1세대 DPF 기술(강제재생방식)

필터내의 PM을 일정량 포집하고,이를 전기히터나 버너 등을 이용하여 강제적으로 태우는 방식으로 장치 구조가 복잡하고, 고장 잦은 단점이 있다. 강제 재생에서는 배출 가스 중의 산소 농도가 중요하다.

2) 2세대 DPF 기술(자연재생방식)

촉매 또는 연료 첨가제를 사용하여 PM의 재생 온도를 300℃ 수준으로 낮추고(PM의 자연 재생 온도는 약 650℃이다), 엔진 배출 가스 온도를 이용해서 연속적으로 PM을 태우는 기술이다. 이 기술은 구조가 간단하고, 고장이 적은 장점이 있다.

3) 3세대 DPF 기술(복합재생기술)

①전기히터 보조 복합방식

Passive와 Active를 조합한 DPF 기술이다. 전기히터를 보조로 사용하는 방식이 가장 유력하며, PM 핕터 전방에 전기히터를 설치하는 방법이지만 전기 엔전지 사용량으로 불편하다.

②CRDI 엔진시스템 Post-injection을 이용하는 방식

DOC를 전방에 위치시켜 미연 HC의 재연소로 온도를 상승시키고, ECU에 의해 Post-injection을 함을로써 DPF의 온도를 약 400~500℃로 상승시켜 PM의 퇴적량에 따라 주기적으로 강제 재생시킨다. 첨가제에 의해 필터 내엥 재(Ash)가 많이 축적되기 때문에 100,000km 마다 물로 세척해야 하는 단점이 있다.