개념 한 쪽
배출가스 정화와 제어장치는 각기 다른 원리로 유해물질을 줄이므로, 장치의 역할과 작동 조건을 올바르게 판단해야 교환·수리가능여부를 평가할 수 있다. 시험에서는 삼원촉매·EGR·산소센서 등 장치의 기능과 배기가스 측정 절차를 묻는 문제가 출제되므로 이들 장치의 목적과 작동 조건을 중심으로 학습해야 한다.
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출제기준 단원 「교환·수리가능여부 판단」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 매연 측정 절차 판단 | 1 | 매연 측정 시 부하와 시료 채취 절차의 타당성을 가리기 |
| EGR 제어 영역 판단 | 1 | EGR 장치가 작동하는 운전 조건 구간을 가리기 |
| 배기가스 성분과 혼합비 대응 | 1 | 배기가스 산소 농도와 엔진 혼합상태의 관계를 해석하기 |
삼원촉매장치는 배기가스 중의 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NOx)을 환원·산화 반응으로 무해한 물질로 전환하는 장치이다. 특히 NOx는 촉매의 환원 반응을 통해 질소와 산소로 분해되므로, 삼원촉매가 NOx 제거의 핵심 역할을 한다는 사실을 기억해야 한다.
EGR 장치는 배기가스 일부를 흡기로 되돌려 연소실의 최고 온도를 낮춰 NOx 생성을 억제하는 기능을 한다. EGR은 고온·고부하 영역에서는 작동이 제한되고, 주로 저속·중부하·엔진 정상 온도 영역에서 제어가 이루어진다. EGR은 NOx 저감 효과와 함께 착화성 저하·출력 감소·연비 악화라는 트레이드오프를 수반하므로 전 운전영역에서 상시 작동하지 않는다.
산소 센서는 배기가스 중의 산소 농도를 측정하여 혼합비 정보를 ECU에 전달한다. 배기가스에 산소가 많으면 연료에 비해 공기가 과다한 상태, 즉 희박 혼합물(Lean)로 판단하고, 산소가 적으면 농후(Rich)로 판단한다. 산소 농도 변화는 센서 신호로 명확히 나타나므로 진단 시 산소량과 혼합비의 관계를 우선 확인해야 한다.
배기가스 측정 절차는 실제 주행 조건을 모사하도록 엔진에 부하를 걸고 가속하여 최대 회전수에 도달했을 때 시료를 채취하는 방식이 권장된다. 무부하(공회전) 상태는 정상 주행 때의 연소 상태를 재현하지 못하므로 매연 측정의 기준이 되지 않는다. 측정 시에는 채취관의 삽입 깊이 및 오염물질 배출, 연속 측정 후 평균값 산출 등 절차적 조건을 준수해야 신뢰할 수 있는 결과를 얻는다.
삼원촉매 관련 문제에서는 CO·HC·NOx가 촉매의 처리 대상이라는 점을 확인해야 한다. 예컨대 촉매의 목적에 N2가 포함된다는 설명은 오답이며, 촉매는 유해물질을 무해한 생성물로 전환하는 장치라는 원리를 바탕으로 정답을 고른다.
EGR 제어 영역을 묻는 문제에서는 고부하·고속이나 공회전 상태에서는 EGR이 제한되므로, 저속·중부하·정상 온도 영역을 선택하는 방식으로 접근한다. 배기가스 측정 문제에서는 '무부하가 아닌 부하를 걸고 가속하여 측정'이라는 절차적 키워드를 우선 떠올려야 한다.
경유자동차의 매연 측정방법에 대한 설명으로 틀린 것은?
정답 ① · 경유자동차의 매연 측정방법에 대한 설명 중 틀린 것을 고르는 문제이다. 무부하 가속방식에 의한 매연 측정은 정지 상태의 무부하 조건에서 엔진을 급가속하여 최고 회전속도 부근에서 매연을 채취하는 것이 표준 절차이므로, 서서히 가속하여 측정한다는 서술이 틀린 부분이다.
매연 측정 시 무부하 상태가 아닌 부하를 가한 상태에서 가속하며 측정하므로 ①이 틀린 설명입니다.
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.
배기가스 중에 산소량이 많이 함유되어 있을 때 산소 센서의 상태는 어떻게 나타나는가?
정답 ① · 배기가스 중 산소량이 많을 때 산소 센서의 상태를 묻는 문제이다. 산소 센서는 배기가스 중 산소 농도를 감지하여 혼합기가 희박한지 농후한지를 판단하는데, 산소가 많다는 것은 공기가 과잉 즉 희박한 혼합기 상태임을 뜻한다.
배기가스 중 산소량이 많다는 것은 연소가 불완전하거나 공기가 과다하다는 뜻으로, 이를 희박 혼합물이라고 합니다.
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