자동차 DPF 구조와 작동 원리: 더 깨끗한 미래를 위한 필수 기술

DPF란 무엇일까요?  

Audi a8 DPF

  DPF는 DPF는 Diesel Particulate Filter의 약자로, 디젤 차량의 배기가스 중 미세매연 입자인 PM(Particulate Matter)을 포집하고, 연소시켜 제거하는 장치입니다. 이를 통해 도로에서 흔히 볼 수 있는 매연을 50~80%까지 줄일 수 있습니다. 국내에서는 2005년부터 디젤차에 의무적으로 부착되도록 법제화되었습니다. 제조사에 따라 DPF(르노삼성자동차, 쉐보레), CPF(현대·기아자동차), CDPF(쌍용자동차)로 불리기도 합니다. 현재는 한국을 포함한 전 세계적으로 환경 규제가 강화되면서 그 중요성이 더욱 강조되고 있습니다.

  국내에서 DPF를 처음 장착했던 시기는 아래와 같습니다. 물론 차량의 종류에 따라 장착되지 않은 차량들도 있습니다.

  2005년부터 유로 4 배기가스 규제를 만족하는 '승용차'는 DPF 의무 장착이 시작 2008년부터 유로 4 배기가스 규제를 만족하는 '경상차'는 DPF 의무 장착이 시작 2010년 6월부터 유로 5 배기가스 규제를 만족하는 '모든 차량'은 DPF 의무 장착이 시작 따라서, 2011년 이후에 생산된 모든 국내 차량은 DPF가 의무 장착되어 있습니다.

  그러므로 2005년부터 2010년 사이에 생산된 차량 중 일부는 DPF가 선택 장착되었을 수 있습니다.

 

  DPF 구성: 3가지 핵심 부품

  세라믹 필터:

세라믹 필터

  DPF의 핵심 부품은 세라믹 필터입니다. 이 필터는 벌집 모양의 구조를 가지고 있으며, 미세먼지와 유해 물질을 효과적으로 포집합니다. 세라믹 필터는 높은 온도에도 견딜 수 있는 특성을 가지고 있습니다.

 촉매코팅

촉매코팅

  세라믹 필터에는 촉매 코팅이 되어 있습니다. 촉매는 화학 반응을 촉진하는 물질로, DPF에서 포집된 미세먼지와 유해 물질을 연소시키는 데 중요한 역할을 합니다.

 센서

DPF 센서

  DPF에는 압력 센서와 온도 센서가 장착되어 있습니다. 압력 센서는 DPF 내부의 압력을 측정하고, 온도 센서는 DPF 내부의 온도를 측정합니다. 이러한 정보는 DPF의 재생 과정을 제어하는 데 사용됩니다.

 

 

  DOC와 DPF의 협력: 더욱 효과적인 배기가스 정화 DOC의 역할

DPF 앞단의 DOC(디젤 산화 촉매기)

  DPF 앞단에는 디젤 산화 촉매기 (DOC : Diesel Oxidation Catalyst) 이 장착되어 있습니다. DOC는 촉매 작용을 통해 질소 산화물과 일산화탄소를 촉매반응으로 제거합니다. DOC는 DPF가 더 효과적으로 작동하도록 돕습니다.

  DOC 연소 과정

DOC 반응

  DOC는 배기가스에 포함된 탄화수소(HC)와 일산화탄소(CO), 미세먼지(PM)를 산소(O2)와 반응시켜 물(H2O), 이산화탄소(CO2) 및 약간의 PM으로 변환합니다. (DOC는 DPF에 유입되는 PM의 양을 줄여줍니다.)

 

  DPF의 비밀: 재생 과정

  DPF 재생이란 무엇일까요?

  DPF는 포집된 미세먼지와 유해 물질을 주기적으로 연소시켜 제거합니다. 이 과정을 DPF 재생이라고 합니다. DPF 재생은 자동차가 주행 중에 자동으로 이루어집니다.

  DPF 재생 과정

자동차 사진1

1. 엔진 관리 시스템은 DPF 내부의 온도를 높여줍니다.
2. 높은 온도에서 촉매 코팅이 작용하여 포집된 미세먼지와 유해 물질이 연소됩니다.
3. 연소 과정에서 발생하는 열은 DPF 내부를 더욱 가열하여 재생 과정을 촉진합니다.
4. 추가로 DPF 재생에는 최소 550°C 이상의 온도가 필요합니다.

 자동 DPF 재생시 필요한 조건

1. 적절한 주행 조건 : 고속도로 주행과 같이 엔진 회전수가 높고 배기가스 온도가 높은 조건은 DPF 재생에 유리합니다
2. 주기적인 장거리 주행 : 단거리 주행을 반복하면 DPF 재생이 충분히 이루어지지 않아 DPF 막힘 현상이 발생할 수 있습니다.

   DPF 재생시  주의할 점

1. 단거리 주행 : 단거리 주행은 DPF 내부 온도가 충분히 올라가지 못하여 재생을 방해합니다.
2. 교통 체증 : 교통 체증은 엔진 회전수가 낮아 배기가스 온도가 낮아져 재생을 방해합니다.
3. 낮은 엔진 회전수 : 낮은 엔진 회전수는 배기가스 온도가 낮아져 재생을 방해합니다.

 

 DPF의 든든한 지원군: 차량 오일

 DPF 차량 오일의 중요성

DPF 전용 엔진오일

  DPF 차량에는 DPF 재생을 촉진하고 DPF 막힘을 방지하는 특수 오일을 사용해야 합니다. 해당 오일은 연소시 발생하는 잔여물을 줄여 DPF 막힘을 방지합니다. 이런 성능을 유지하기 위해서는 정기적인 오일교환은 필수 입니다. 

  DPF 기술은 지속적으로 발전하고 있습니다. 더 높은 효율성을 가진 DPF, 더 낮은 재생 온도를 필요로 하는 DPF 등이 개발되고 있습니다. 지금은 디젤엔진으로 인해 홀대받고 있지만 가솔린 차량의 필터역할(GPF)로서 미래 자동차에서도 중요한 부분을 차지할 것이라 예상됩니다.더욱 엄격한 환경 규제를 충족하고 더 깨끗한 자동차를 개발하기 위해 DPF 기술은 필수적인 요소가 될 것입니다.

DPF 전용 엔진오일에 대해 알고 좀 더 자세히 알고 싶다면 아래의 링크를 클랙해주세요.

2024.02.19 - [자동차] - 매연검사 합격 방법 및 엔진오일

매연검사 합격 방법 및 엔진오일