[차량기술사 제140회 4교시 2번]

4교시 2번 · 25점 · 6문제 중 4문제 선택 · 100분

배기가스재순환장치(EGR, Exhaust Gas Recirculation)에 대한 아래 각 사항에 대하여 설명하시오.

  1. 배기가스재순환장치(EGR)가 질소산화물(NOx)을 저감하는 원리
  2. 고압EGR(High Pressure EGR)에서 배기가스 순환경로와 장·단점
  3. 저압EGR(Low Pressure EGR)에서 배기가스 순환경로와 장·단점
  4. 고압EGR과 저압EGR이 함께 사용되는 경우 배기가스 순환경로와 장·단점
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답안 구조

  1. 개요 및 EGR 시스템 개요
  2. EGR의 질소산화물(NOx) 저감 원리
  3. 고압EGR 시스템
  4. 저압EGR 시스템
  5. 고압-저압 복합 EGR 시스템
  6. 결론 및 시사점

용어 정의

EGR (Exhaust Gas Recirculation)
엔진 연소실에서 발생한 배기가스의 일부를 흡기 다기관으로 재순환시켜 연소 온도를 낮추고 NOx 생성을 억제하는 기술.
NOx (질소산화물)
고온 고압 환경에서 공기 중의 질소와 산소가 반응하여 생성되는 유해 가스로, 환경 오염 및 인체에 해로운 물질.
흡기 다기관
엔진 외부 공기를 각 실린더로 균등하게 분배하여 유입시키는 통로.
배기 다기관
각 실린더에서 배출되는 연소 가스를 한데 모아 배기 시스템으로 유도하는 통로.

핵심 내용

1)

  • 연소실 내 온도 저하
  • 흡기 중 산소 농도 희석
  • 비활성 가스(배기가스)의 비열 효과
  • NOx 생성 반응 억제
  • 연소 속도 지연

2)

  • 배기 다기관 후단 -> 흡기 다기관 전단
  • 터보차저 상류에서 EGR 가스 추출
  • 빠른 응답성 및 제어 용이성
  • 엔진 저부하 및 중부하 조건에 유리
  • 냉각 효율 저하 및 흡기계 오염 가능성
  • 고부하 시 NOx 저감 한계

3)

  • 배기가스 후처리 장치(DPF 등) 후단 -> 터보차저 컴프레서 전단
  • 터보차저 하류에서 EGR 가스 추출
  • 배기가스 충분한 냉각 가능
  • 흡기계 오염 물질 유입 최소화
  • 엔진 고부하 조건에서 NOx 저감 효과 우수
  • 시스템 복잡성 증가 및 터보랙 발생 가능성

4)

  • 엔진 운전 조건별 최적 EGR 경로 선택
  • 전 부하 영역에서 NOx 저감 성능 극대화
  • 고압/저압 EGR의 단점 상호 보완
  • 연비 및 출력 성능 향상 기여
  • 시스템 구성의 복잡성 증대
  • 제어 로직의 정교함 및 개발 난이도 상승

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출처: 한국산업인력공단, Q-Net 자료실 · 공공누리 제1유형 · 원문(Q-Net)

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