폭스바겐, 혁신적 '트윈 도징' SCR 시스템 개발

디젤엔진 질소산화물 80% 저감…모든 디젤라인업에 장착 예정

[프라임경제] 폭스바겐은 디젤엔진의 질소산화물 배출을 약 80% 줄여주는 혁신적 차세대 SCR(선택적 환원 촉매, Selective Catalytic Reduction) 시스템인 '트윈 도징(Twin Dosing)'의 개발을 완료했다고 밝혔다. 

폭스바겐은 2018년 이후 모든 디젤엔진에 SCR 시스템을 채택해 질소산화물을 줄여왔으며, 연이어 배치된 2개의 SCR 촉매 컨버터 상부쪽에 애드블루(요소수)를 선택 분사하는 방식인 트윈 도징 시스템의 개발로 기존 SCR 시스템의 성능을 한층 더 향상시켰다. 

트윈 도징 SCR 시스템은 신형 파사트 2.0 TDI Evo 모델에 첫 적용돼 새로운 배출가스 기준인 유로6d를 이미 충족시켰다. 아울러 실도로주행(RDE, Real Driving Emissions) 테스트 결과 질소산화물 배출량을 이전 세대 대비 80% 가량 줄여주는 것으로 확인됐다. 

폭스바겐은 이 새로운 SCR 시스템을 2.0 TDI Evo 엔진이 탑재된 전 모델에 순차적으로 도입한다는 계획이다. 150마력의 파사트 2.0 TDI Evo를 첫 시작으로 연내 세계 최초공개를 앞둔 8세대 신형 골프의 모든 디젤라인업에도 이 기술이 장착될 예정이다.

폭스바겐이 개발 완료한 트윈 도징. ⓒ 폭스바겐코리아

트윈 도징 SCR시스템의 핵심 매개는 차량하부에 위치한 제2 SCR 촉매 컨버터다. 이 컨버터의 위치가 엔진과 멀리 떨어져 있기 때문에 컨버터 상부의 배기가스 온도를 100°C 이하로 낮출 수 있으며, 덕분에 배기가스의 후처리 능력이 향상된다. 

물론, 엔진 인근의 배기가스 온도가 500°C 가 넘는 경우에도 여전히 높은 변환 효율을 달성할 수 있고, SCR 시스템 하부의 차단 촉매 컨버터는 암모니아가 과하게 빠져나가는 현상을 막아준다.  

디젤엔진은 에너지 밀도가 높고 연소과정이 더 효율적이기 때문에 가솔린엔진 대비 이산화탄소 배출량이 적다. 하지만 연소과정에서 공기의 주성분인 질소가 산소와 반응해 질소산화물을 생성한다는 단점 역시 존재한다. 

이런 가운데 트윈 도징 시스템은 SCR 촉매 컨버터의 상류 배기가스에 애드블루(요소수)를 분사함으로써 질소산화물 저감에 필요한 암모니아(NH3)를 공급하고, 암모니아는 다시 질소산화물(NOx)과 반응해 이를 인체에 무해한 공기 중 성분인 질소(N2)와 물로 변환시키는 방식으로 해결책을 제시한다.

기존의 배기가스 처리 시스템에서 터보차저 사이에 위치한 일체형 SCR 촉매는 차량의 배기가스 배출을 줄여주는 역할을 하며, 이때 일체형 방식은 정지상태에서 시동을 걸었을 때 질소산화물 처리에 필요한 배기가스 온도에 빠르게 도달하는데 도움을 준다. 

90% 이상의 변환율을 달성할 수 있는 이상적인 온도는 220~350°C로, 대부분의 운행상황이 이 온도 범위 안에 해당된다. 여기에 트윈 도징 시스템의 개발로, 배기가스 온도가 350°C 이상인 상황에서도 최고의 변환 효율을 달성할 수 있게 됐다. 

주로 고속도로 등에서 고속주행을 하거나 높은 엔진회전수로 장시간 운전할 경우, 짐을 가득 실은 상태로 오르막길을 오르는 경우 등이 배기가스 온도가 350°C 이상 올라가게 된다.