개념 한 쪽
배출가스 후처리 장치는 자동차에서 발생하는 유해 물질을 줄이기 위해 적용하는 장치들을 총칭한다. 대표적으로 삼원 촉매장치, 배기가스 재순환 장치(EGR), 산소센서 등이 있으며 각 장치의 목적과 작동 원리를 구분하여 이해해야 한다. 배출가스 관련 검사 기준과 규정은 환경부령에서 정한다는 점을 함께 인지해야 한다.
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출제기준 단원 「배출가스 후처리 장치」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 유관 법령 소관 판단 | 1 | 배출가스 검사 기준을 정하는 주체와 법령 종류를 밝힌다 |
| 촉매 기능 대응 판단 | 1 | 산소센서 파형 비교로 촉매 고장 여부를 판정한다 |
| 제어장치 기능·제어영역 판단 | 1 | EGR 목적과 작동 영역을 연결하여 타당한 영역을 선택한다 |
삼원 촉매장치는 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NOx)을 동시에 정화하도록 설계된 후처리 장치이다. 촉매 내부의 촉매제가 유해 물질을 산화·환원 반응을 통해 이산화탄소, 물, 질소 등으로 전환하도록 유도한다. 따라서 '삼원'은 세 가지 주요 오염물질의 동시 처리라는 의미를 직관적으로 나타낸다.
질소산화물 저감은 연소온도 관리가 핵심이므로, EGR 장치는 배기가스 일부를 흡기계로 재순환시켜 연소온도를 낮추어 NOx 생성을 억제한다. EGR은 고온·고부하 영역에서는 작동이 제한되며 주로 저속·중부하·정상 냉간 상태를 제외한 정상 온도 영역에서 제어가 이루어진다. NOx는 고온에서 생성된다는 점을 기준으로 장치의 동작 원리를 이해해야 한다.
산소센서는 연소상태 관찰과 촉매의 기능 진단에 사용된다. 전방(촉매 앞) 산소센서는 공기·연료 비율 변동을 빠르게 반영하는 반면, 후방(촉매 뒤) 산소센서는 촉매의 산소 저장 능력 때문에 파형이 비교적 안정적이어야 정상이다. 전방과 후방 센서의 출력 파형이 동일하게 빠르게 변동한다면 촉매 컨버터의 산소 저장 능력이 상실되어 촉매 고장이 의심된다.
배출가스 관련 행정적·검사 기준은 환경부 소관이며 구체적인 기준과 방법, 검사항목 등은 환경부령으로 정해진다. 배출가스 장치의 점검·진단과 관련된 문제는 장치의 목적과 작동 조건, 배기가스의 발생 원인별 특징을 대응시켜 판단하는 능력을 요구한다.
삼원 촉매장치의 명칭을 보고 처리 대상 가스를 물을 때는 '삼원=CO, HC, NOx' 조합을 떠올려 정답을 선택한다. EGR 장치 관련 문제는 NOx가 고온에서 많이 생성된다는 원리와 EGR이 연소온도를 낮춰 NOx를 줄인다는 점을 대응해 제어영역을 판정한다. 산소센서 파형 비교 문제는 전방 센서가 변동이 심하고 후방 센서가 평탄한 것이 정상이라는 대비 관계를 이용해 촉매 기능 이상을 판별한다.
가솔린 자동차로부터 배출되는 유해물질 또는 발생부분과 규제 배출가스를 짝지은 것으로 틀린 것은?
정답 ② · 가솔린 자동차의 유해물질 배출원과 규제 배출가스의 짝지음 중 틀린 것을 찾는 문제이다. 블로바이가스는 크랭크케이스에서 발생하는 미연소 혼합기로 주로 HC를 포함하고, 연료탱크에서는 연료 증발에 의한 HC가 배출되며, 배기가스에는 CO, HC, NOx가 모두 포함된다.
다음 중 전자제어 가솔린엔진에서 EGR 제어영역으로 가장 타당한 것은?
정답 ③ · 전자제어 가솔린엔진에서 EGR이 작동하는 제어영역을 묻는 문제이다. EGR은 배기가스 일부를 흡기로 재순환시켜 연소 최고온도를 낮춤으로써 NOx 발생을 억제하는 장치이다.
EGR은 고부하·고온 영역에서 NOx 발생을 억제하기 위해 배기가스를 재순환시킨다.
삼원 촉매장치를 장착하는 근본적인 이유는?
정답 ① · 삼원 촉매장치를 장착하는 근본적인 이유를 묻는 문제이다. 삼원 촉매는 이름 그대로 세 가지 유해 배출가스인 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NOx)을 동시에 정화하는 장치이다.
삼원 촉매장치는 일산화탄소, 탄화수소, 질소산화물을 동시에 정화하는 장치이다.
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