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독일 보쉬, 디젤엔진 신기술 개발
유해물질 유럽 규제치의 1/10까지 억제

독일 보쉬는 2020년의 유럽 규제치의 10분의 1까지 유해물질 배출량을 억제하는 디젤엔진의 신기술을 개발하였다. 연료 분사 타이밍이나 촉매 배치 등의 기존 기술을 연구하여 새로운 기구의 추가 없이 실현시켰다. 독일 폭스바겐의 배기가스 배출량 조작 사건의 영향으로 디젤엔진에는 역풍이 불고 있다. 그러나 디젤엔진에 기술혁신의 여지가 크다는 것을 어필한다.

“디젤엔진을 좀더 공정하게 평가했으면 좋겠다”. 파워트레인솔루션 사업부의 안도(安藤) 총괄부장은 힘주어 말한다.

디젤엔진은 연료로 경유를 이용한다. 가솔린엔진과 비교하여 연비 성능이 좋고 출력도 크다. 그러나 배기가스 중에 질소산화물(NOx) 등의 유해 물질이 남기 쉽다는 난점도 있다. 디젤차에는 요소(尿素) 등을 이용하여 배기가스 중의 유해물질을 제거하는 후처리공정이 표준 장착되어 있다.

배기가스 중의 유해물질의 농도가 상승하는 주요 원인으로, 화학 반응을 촉진하는 촉매 온도가 내려가 NOx의 정화 효율이 악화되는 것을 들 수 있다. 예를 들면, 엔진 시동 시는 촉매 전체가 식어 있어 활성이 낮아 배기가스에 포함되는 유해 물질이 늘어나기 쉽다.

엔진은 피스톤이 1회 상하로 움직여 내부에서 연료를 폭발시킬 때에 가늘게 연료를 분사한다. 보쉬는 분사를 가늘게 조정하여 배기가스 온도를 늦게 높이거나 타고 남은 가스가 쉽게 타도록 하였다.

한번 촉매의 온도가 끝까지 올라가 활성이 높아지면 배기가스 농도는 낮게 억제할 수 있다. 그러나 엑셀을 밟지 않는 내리막길이 길게 이어지면 다시 촉매가 차가워질 우려가 있다. 그 때문에 내리막길 주행 중에는 엔진에 대한 흡기를 조정하는 밸브를 닫아 내부를 순환시켜 차가워진 공기가 촉매로 흘러들지 않도록 하였다.

유럽에서는 17년부터 실험대에서가 아니라 실제 주행으로 측정하는 ‘Real Driving Emission(RDE)’ 시험이라는 배기가스 검사 방법이 시작되었다. 엔진 시동을 켠 후에 정해진 시가지 코스를 돌고 있을 때의 배기가스 중의 유해 물질을 측정한다.

측정에는 1.7리터 4기통 C세그멘트로 대표적인 크기의 엔진을 탑재한 시판 차량을 개조하여 이용하였다. 20년에는 유럽에서 실제 주행 중의 NOx 배출량을 주행 거리 1km당 120mg까지 억제할 필요가 있다. 이번 기술로 시험 환경과 유사한 주행 조건에서 13mg까지 줄여 앞으로의 기술 혁신에도 여지를 나타냈다.

완성차기업 입장에서 “당연한 일을 지속적으로 추구했을 뿐이다”(안도 부장). 그러나 PR효과는 적지 않다. 기구를 새로 추가하지 않기 때문에 완성차의 비용 증가로 이어지기 어렵다. 미래의 규제치에 대응할 수 있는 가능성도 높아진다.

15년에 발각된 폭스바겐의 배기가스 배출량 조작 사전 후에 자동차기업들은 디젤엔진에서 철수하거나 사업을 축소하고 있다. 유럽을 중심으로 규제도 강화되어 프랑스 파리, 스페인 마드리드, 그리스 아테네는 25년까지 디젤차를 제한한다는 방침을 밝혔다.

급속하게 전동화 시프트가 진행되고 있지만 ‘Well to Wheel’(원료 채굴부터 사용까지) 관점에서 보면 디젤을 버려서는 안 된다는 의견도 강하다. 보쉬의 신기술은 최근에 주춤했던 디젤 개발의 장래성을 조금은 밝게 해주고 있다.

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