촉매 변환기(Catalytic Converter) - 차량과 환경을 지키는 정화 장치
알고 계실지 모르지만 자동차가 처음 개발 되었을 땐 내연기관 자동차는 친환경 이동수단으로 홍보를 했습니다. 당시에는 사람들이 이동수단으로 말이나 마차를 타고 다녔습니다. 지금 우리의 생각으론 말이 훨씬 친환경적이지만 당시엔 그러지 않았죠. 시도 때도 없이 도시와 길에 말들이 싸는 말똥천지였으니까요. 뉴욕 시 기준으로만 해도 하루에 2,500톤의 말똥이 쌓일 정도였답니다. 그러다 보니 냄새도 나고 파리가 들끓었죠. 그래서 똥도 안 싸고 파리도 안 생기는 자동차는 그야말로 획기적인 친환경적이며 위생적인 이동수단이었죠.
하지만 시간이 지나면서 상황은 완전히 바뀌었습니다. 아이러니 하게도 이제 자동차가 환경파괴의 주범이 되어있죠. 그래서 이 문제를 해결하기 위해 도입된 것이 바로 촉매 변환기(Catalytic Converter)입니다.
목차
- 촉매 변환기
- 촉매 변환기의 기능
- 촉매 변환기의 종류
- 촉매 변환기의 고장 증상
- 촉매 변환기의 수리 비용
- 마치며
촉매 변환기
1970년도에 미국에서 미국 환경 보호국[Environmental Protection Agency (EPA)] 이 설립되어 운영되면서 엄격하게 배기가스를 규제하기 시작합니다. 그래서 1975년 모델 부터 대부분의 가솔린 차량에 촉매 변환기가 장착되기 시작했습니다. (이때는 이원촉매였어요) 이렇게 등장한 촉매 변환기는 배기가스에 포함된 유해 물질을 무해한 물질로 변환하는 장치입니다. 내부에 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh) 등의 귀금속 촉매가 코팅되어 있어 화학반응을 통해서 정화하는 장치이죠.
배기 매니폴드 하부 또는 중간 배기관에 위치하고 있는 촉매 변환기는 도자기 또는 금속 소재의 별집형 구조를 가지고 있습니다. 여기에 촉매 코팅이 되어 있는 것이죠. 그래서 유해 배기가스인 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소 산화물(NOx)을 각각 이산화탄소(CO₂), 물(H₂O), 질소(N₂)로 변환합니다.
촉매 변환기의 기능
화학 반응을 통 해서 배기가스를 정화하는 장치입니다.
- 배기가스 정화 - 일산화탄소(CO) → 이산화탄소(CO₂), 탄화 수소(HC) → 이산화탄소(CO₂)+물(H₂O), 질소 산화물(NOx) → 질소(N₂)+산소(O₂)
- 환경규제 대응 - 유로6, 미국 EPA/LEV(Low Emission Vehicle)기준 충족
- OBD(On-Board Diagnostics, 차량의 전반적인 상태 체크 도구) 시스템과 연동 - 센서를 통해 작동 여부 실시간 감지
- 엔진 연소 품질 유지 - 배기가스 흐름에 따라 ECU 피드백 제어에 영향
촉매 변환기의 종류
촉매 반응 방식에 따른 분류
- 산화 촉매 (Oxidation Catalyst) - 일산화탄소(CO)를 이산화탄소(CO₂)로, 탄화수소(HC)를 물(H₂O)로 산화시키는 역할을 합니다. 주로 디젤 엔진에 사용됩니다. 사용되는 귀금속 촉매로는 주로 백금(Pt)과 팔라듐(Pd)이 있습니다.
- 예로 디젤 산화 촉매(DOC, Diesel Oxidation Catalyst)가 있으며 디젤 산화 촉매를 거친 후에는 디젤 미립자 필터 (DPF, Diesel Particulate Filter)를 거쳐 배기가스에 남은 매연과 같은 미립자 물질을 물리적으로 포집하여 제거합니다.
- 환원 촉매 (Reduction Catalyst) - 질소 산화물(NOx)을 질소(N₂)와 산소(O₂)로 환원시키는 역할을 합니다. 주로 가솔린 엔진에 사용되며, 로듐(Rh)이 주요 촉매로 사용됩니다.
- DOC를 거친후 선택적 환원 촉매 (SCR, Selective Catalytic Reduction)를 거치는데요 요소수와 같은 환원제를 분사하여 질소 산화물(NOx)을 질소(N₂)와 물(H₂O)로 환원시킵니다.
처리하는 유해 물질의 수에 따른 분류
- 이원 촉매 변환기 (Two-Way Catalytic Converter) - 일산화탄소(CO)와 탄화수소(HC) 두 가지 유해 물질을 처리합니다. 초기 촉매 변환기에 사용되었습니다.
- 삼원 촉매 변환기 (Three-Way Catalytic Converter) - 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소 산화물(NOx) 세 가지 유해 물질을 동시에 처리합니다. 현대의 가솔린 엔진 차량에 대부분 사용되며, 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh) 세 가지 귀금속을 모두 사용합니다.
물리적 구조에 따른 분류
- 모노리스형 (Monolith or Honeycomb Type) - 세라믹이나 금속으로 만들어진 벌집 모양의 구조물 표면에 촉매 물질을 코팅한 형태입니다. 배기가스의 흐름을 방해하지 않으면서 넓은 표면적을 제공하여 촉매 반응 효율이 좋습니다. 현대 차량에 주로 사용됩니다.
- 펠릿형 (Pellet Type) - 작은 알갱이(펠릿) 형태의 촉매 물질을 용기에 채워 넣은 형태입니다. 모노리스형에 비해 배압이 높고 내구성이 떨어지는 단점이 있어 현재는 거의 사용되지 않습니다.
촉매 변환기의 고장 증상
- 엔진 체크 경고등 점등 (P0420 등)
- 가속불량과 출력 저하
- 시동 직후 매캐한 냄새가 심하게 남 혹은 유황냄새가 남
- 배기 소리가 변화하고, 금속 마찰음이 남
- 연비가 하락하고 엔진의 열이 상승함
- 배기가스 수치가 초과함
촉매 변환기의 수리 비용
| 고장 증상 | 예상 원인 | 수리 방법 | 수리 비용 |
| 경고등 점등 (P0420) | 촉매 반응 효율 저하 | 촉매 변환기 교체 | 60만 ~ 150만 |
| 출력 저하 + 열감 상승 | 내부 허니컴 구조 막힘 | 전체 교체 | 70만 ~ 180만 |
| 배기 냄새 / 황 냄새 | 촉매 열화 또는 연료 미연소 잔류 | 촉매 확인 + 엔진 점검 | 30만 ~ 100만 |
| 검사 불합격 (NOx 기준 초과) | 촉매 기능 상실 / 센서 오류 | 촉매 + 산소센서 동시 점검/교체 | 80만 ~ 200만 |
수입차량의 경우 촉매 변환기만 수백만 원이 넘어가는 경우도 있습니다.
마치며
지구의 환경 문제가 심각해지면서 모든 차량이 전기차로 전부 다 변화하기 전까지 촉매 변환기는 아주 중요한 역할을 맡고 있을 겁니다. 앞으로 더욱 중요해지겠죠. 단순히 환경만을 지켜도 아주 중요한 부품일 텐데 촉매 변환기는 차량의 성능에도 영향을 미치니 더더욱 중요하겠죠. 그래서 차량에서 시커먼 연기가 나오면서 다니지 않도록 많이 신경 써주시면 좋겠습니다.
브레이크 캘리퍼(Brake Caliper) - 차량을 멈춰 세우는 손
브레이크 캘리퍼(Brake Caliper) - 차량을 멈춰 세우는 손브레이크 캘리퍼는 차량을 세우려는 운전자의 의지를 전달하는 일종의 손과 같은 역할을 하는 장치입니다. 유압의 힘을 받아서 브레이크 패
cha-r.tistory.com
스프링(Spring) - 충격을 품어 운전자를 편안하게
스프링(Spring) - 충격을 품어 운전자를 편안하게울퉁불퉁한 길을 달릴때를 상상해보면 몸을 재대로 가누지 못하고 엄청 불편할 겁니다. 속도가 빠를수록 더 심하겠죠. 이런 상황에서는 아마
cha-r.tistory.com
