플래그십 디젤 엔진 SUV를 위한 요소수의 자격

[유록스롯데정밀화학한명륜]

디젤 엔진에 대한 규제에 대응하기 위해, 각 자동차 제조사들은 요소수 기반의 SCR(선택환원촉매) 장치를 적용하고 질소산화물의 억제에 나서고 있다. 이러한 SCR 시스템은 제작과 수리 모두 높은 비용이 들어간다. 물론 이러한 비용은 자동차의 ‘급’에 따라서도 달라진다. 이번 컨텐츠에서는 플래그십 디젤 엔진 SUV의 SCR 시스템을 위한 요소수의 자격을 살펴본다.

플래그십 SUV, 아직 디젤 엔진을 필요로 하는 이유

2019년에도 자동차 시장에서 가장 핫한 장르는 SUV가 될 전망이다. 그러나 2018년부터 그 흐름에 약간의 변화가 있다. 스포티하고 날렵한 중형 이하의 SUV들이 국내 포함 글로벌 시장에서 두루 선보였고 또 인기를 얻었다면, 2018년 하반기부터 플래그십이라 할 수 있는 전장 5,000㎜ 이상의 대형 SUV들이 연달아 선보이고 있기 때문이다. 이미 한국 시장에서도 이러한 대형 SUV 열풍이 불기 시작했다. 정부 또한 주차면 폭의 확장 법안을 통해 대형 SUV의 활용은 더욱 편리해질 전망이다. 

이러한 대형 SUV 라인업은 원래 수입차 및 가솔린엔진 차량들의 격전지였다. 국내 수입 SUV 판매량 1위를 차지한 포드 익스플로러를 비롯해 최근 상품성 강화 차종을 내놓은 혼다의 파일럿, 닛산의 패스파인더 등이 이에 속한다. 물론 유럽산 디젤 엔진 차종들도 있지만 가격대가 1억 원을 훨씬 넘어가는 까닭에 트렌드에 영향을 주기는 어려웠다.

이런 가운데 탄탄한 SUV 라인업을 꾸려온 현대자동차는 대형 SUV 팰리세이드에 가솔린 엔진 뿐만 아니라 2.2리터의 디젤 엔진을 적용했다. 디젤 엔진의 장점은 뭐니뭐니 해도 강력한 최대 토크에 기반한 견인력이다. 팰리세이드의 2.2리터 디젤 엔진 역시 최대토크 45.0㎏·m(1,750~2,750rpm)를 발휘한다. 이를 통해 4륜 구동 기준으로도 11.5~11.8km/L의 복합 연비를 구현한다. 가솔린 엔진을 장착한 동급의 SUV 중 상대적으로 가장 우수하다는 연비를 구현하는 자동차도 10km/L에 채 미치지 못한다는 점을 감안하면 큰 차이라 할 수 있다. 

강화된 배기가스 규제를 만족시키는 SCR이란?

물론 아무 대책도 없이 디젤 엔진을 장착할 수는 없다. 특히 고온, 고압 조건의 터보 엔진 실린더 내에서 산소와 질소가 반응하여 생성되는 질소산화물(NOx)은 엄격한 규제 대상이다. 특히 유럽은 2000년 발효된 배기가스 규제 기준인 유로3부터 꾸준히 질소산화물 배출 기준을 강화해오고 있다. 그리고 현재는 유로6 규제의 강화된 버전인 유로6-c가 실행되고 있으며 금년 9월부터는 더욱 까다로운 유로6-d를 충족시키지 못하면 유럽 내 자동차 판매에 어려움을 겪을 수 있다.

질소산화물 저감에 대한 자동차 제조사들의 선택은 유로5의 발효를 앞두고 갈렸다. 일부 제조사는 백금 촉매를 이용한 LNT(흡장 후 연소) 방식을 택했다. 또 다른 제조사들은 요소수를 배기 계통에 분사해 암모니아 기체(NH3)와 질소산화물의 반응을 이용하는 선택환원촉매(SCR)방식을 따랐다. 그리고 2010년대 중반, LNT의 한계가 드러나고 이를 은폐하기 위한 조작이 잘 알려진 디젤 게이트로 드러났다. 상대적으로 SCR은 연비 면에서 약간의 하락이 있긴 했지만 이러한 문제는 없었다. 

유로6 규정의 질소산화물의 규제 기준은 유로5대비 0.18g/㎞에서 0.08 g/㎞로 두배 이상 강화되었다. 규정이 강화된 이유는 기관지 질병, 피부병 및 광화학 스모그 및 산성비를 유발하는 질소산화물의 위험성이 대두되면서이다. 사실 그간 유럽 자동차 제조사들은 주로 이산화탄소 저감과 연비 향상에 집중하면서 높은 압축비를 통한 희박 연소 엔진을 사용했다. 앞서 언급했듯, 이러한 연소 환경은 질소산화물 생성이 불가피한 조건이었다.

SCR 시스템은 온도 및 질소산화물 측정센서 그리고 요소수 탱크 및 분사 장치, 탈질소산화물(DeNOx) 촉매 등으로 구성된다. 촉매를 통해 1차적으로 걸러진 배기가스에 요소수를 분사하면 이것이 열에의해 암모니아 증기가 되어 질소산화물과 반응한다. 이를 통해 질소산화물은 물(H2O)와 무해한 질소(N2)로 환원된다.

플래그십 디젤 엔진 SUV에 유록스 요소수를 사용해야 하는 이유

이러한 SCR 시스템은 그 구조와 설계가 매우 까다롭다. 요소수 탱크를 위한 패키징부터, 최적의 환원효과를 얻을 수 있는 요소수 분사 각도, 센서의 정밀도 등이 요구되는 까닭이다. 이 중 어느 한 부분만 잘못 설계되어도 시스템에 문제가 생기고 유해한 질소산화물이 유출된다.

가격이 상대적으로 비싼 플래그십 SUV의 경우는 SCR 시스템의 설계가 더욱 까다롭다. 물론 요소수 탱크를 설치할 공간은 넓겠지만 상대적으로 차량의 전장이 긴 만큼 배기 레이아웃 역시 달라지게 된다. 또한 현대자동차의 팰리세이드에 적용된 2.2리터 디젤 엔진처럼 토크가 강하면 최초에 생성되는 배기가스 내 질소산화물 양도 많을 수밖에 없다.

그러나 SCR 시스템에 문제가 생긴다면 그것은 자동차의 설계 결함만이 원인이라고는 할 수 없다. 이미 이 시스템 자체는 상당한 기술력 축적으로 각 제조사마다 어느 정도의 완성도를 갖고 있다. SCR 시스템에 자신이 없는 제조사는 아예 디젤을 포기하고 전기차로 돌아서기도 하므로, 현재 SCR 기반의 디젤 엔진을 생산하는 제조사라면 구조적인 완성도에는 큰 문제가 없다는 의미다. 오히려 요소수는 제조가 쉬우며 아무 제품이나 사용해도 무관하다는 생각으로 고른 저품질 요소수가 문제를 일으키는 경우가 더 많다.

우선 요소수는 불순물이 없는 물과 고도로 정제된 요소가 약 67.5%와 32.5% 비율로 제조된 것이다. 시장이 커지자 몇몇 영세한 업체들은 요소수가 이러한 비율만 맞추면 되는 것으로 호도하기도 한다. 특히 저품질의 요소수에 다수 포함된 중금속으로 인한 금속염은 촉매를 오염시키고 요소수 분사 장치에도 문제를 일으킨다. 이러한 고장은 치명적으로, 부품 교체가 필요하다. 상용차의 경우 최대 1,000만원까지 수리비가 발생하기도 한다. 특히 이러한 금속염은 어느 순간에 문제가 나타나는 것이 아니라 일정 기간 누적되며 문제를 일으키기 때문에 책임소재를 밝히기도 어렵다.

팰리세이드 계약자라면 트럭 운전자에게 조언을 구하라?

통상 승용 SUV의 경우 요소수 사용량은 1년에 약 15리터 내외이다. 그러나 한 번 주유할 때 200리터씩의 경유를 주유하는 상용 트럭의 경우는 거의 주유할 때마다 요소수를 보충한다.

이러한 상용 트럭 운전자들의 상당수가 고집하는 것이 바로 유록스 요소수다. 그만큼 믿음이 있기 때문이다. 요소수를 만드는 과정 자체는 간단할지 모른다. 그러나 항시 균일한 제품을, 법적 책임을 걸고 꾸준히 생산할 수 있는 요소수 제조사는 극히 드물다. 요소수 시장에서 유록스가 압도적인 점유율을 유지하는 이유이기도 하다. 유록스는 반도체 및 전자제품 공장 공급용의 극초순수 제조 공정을 요소수 정제 공정에 적용할 뿐만 아니라, 고품질 원료를 사용한다. 

또한 유록스 요소수를 제조하는 롯데정밀화학은 64년 설립 이후, 67년에 이미 세계적인 규모의 요소비료 공장을 준공하여 한국화학산업의 토대를 구축한 선두 기업이다. 이러한 기술력 축적은 물론 연구와 품질 관리의 인프라도 ‘넘사벽’이다. 여기에 요소수를 담는 PET 용기까지 자체 제작하여, 병입 순간까지 조금의 불순물 유입도 허용하지 않는 밀폐 공정을 도입해 신뢰도를 주고 있다. 이를 통해 요소수를 제조, 판매해 온 11년 간 압도적인 판매량 1위를 달성할 수 있었다.

트럭 운전자들이 이렇게까지 까다로운 기준으로 유록스 요소수를 고집하는 것은 ‘경험’ 때문이다. 이들은 커뮤니티를 통해 특정 제품의 다양한 불량 사례 등을 공유하고 있다. 적은 돈을 아끼려다 값비싼 SCR 시스템 고장으로 후회를 겪은 것도 이들이 공유하는 경험 중 하나다. 

 현대자동차의 팰리세이드를 포함해, 2019년에는 디젤 엔진을 장착한 플래그십 SUV들이 두루 한국시장에 선보일 것으로 알려져 있다. SUV 뿐만 아니라 제네시스의 G80과 같은 고급 세단에도 SCR 기반의 디젤 엔진이 적용되어 있다. 이러한 자동차에 필요한 요소수에도 ‘격’이 있다. 이 격은 고급 디젤 엔진 자동차를 구입한 운전자라면 유록스에 주목해야 하는 이유이기도 하다.

[고집불통]

아무리 요소수 아니라 최고급으로 넣어도 디젤은 이제 답업습니다 환경을 위해선 디젤엔진을 업애야 합니다

[청남일]

👌👏

[로켓머쉰]

디젤승용 카본누적 답이없음. 환경 살리려고 차는 골병남. 여유되면 그냥 가솔린 타는게 정답. ㅠㅠ