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2. 성분[편집] 67.5%의 정제수와 32.5%의 요소(CO(NH 2) 2)로 구성되어 있다. 이 비율은 AUS 32라는 명칭으로 표준화되어 있으며 국제표준화기구 ISO 22241로 등록되어 있다.
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디젤 차량에 사용하는 요소수
최근 이 요소수의 공급차질로 인해 가격이 폭등하고 있습니다.
요소수를 사용하게 된 이유는 무엇이며,
요소수는 무엇인지
또 왜 가격이 오르게 되었는지
이번 영상에서 알아보도록 하겠습니다.
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요소수는 어떤 화학물질인가?
요소수((Diesel Exhaust Flu, DEF)는 아래 그림과 같이 요소 함유량 32.5% 와 물 함유량 67.5%를 혼합하여 제조된 화학물질이다. 디젤 차량의 배출가스 …
Source: iotchem2017.tistory.com
Date Published: 4/30/2021
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[궁금한 화학] 요소수가 뭐길래? – 케미컬뉴스
요소수(尿素水)는 요소 성분을 포함하고 있는 물이다. 경유(디젤) 자동차에 연료와 별도로 주입하는 액체인데 자동차에서 나오는 유해한 질소 산화물을 물 …
Source: www.chemicalnews.co.kr
Date Published: 10/4/2022
View: 5643
요소수란? 요소수 주입시기/성분/가격
요소수는 물과 요소를 섞었다고 이야기 하였는데요. 요소 같은 경우 암모니아가 희석된 형태라고 볼 수 있습니다. 게다가 열을 가하면 다시 암모니아로 …
Source: roadtripcamping.tistory.com
Date Published: 8/18/2021
View: 6141
요소수 – 위키백과, 우리 모두의 백과사전
요소수(尿素水) 또는 디젤배기유체(DEF; Diesel exhaust flu) 또는 AUS 32(Aqueous Urea … 표준화된 농도의 요소의 수용액으로, 암모니아수와 비슷한 성분을 갖고 있다.
Source: ko.wikipedia.org
Date Published: 2/10/2022
View: 3909
요소수 성분과 유통기한에 대해 알아봐요 – 4tension
요소수 성분. 요소수가 필요한 차량. 요소수는 디젤 엔진을 달고있는 차량에 사용되고 있습니다. 비교적 최근 사용된 디젤 차량에는 SCR이라는 장치가 …
Source: fourtension.tistory.com
Date Published: 4/23/2021
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요소수 소개 – RE 안전환경
요소수(尿素水, Urea solution)는 요소의 수용액으로, 흔히 애드블루(AdBlue®)라는 상표명으로 유명하며 다른 명칭으로는 … 요소수 소개 요소수 성분.
Source: sec-9070.tistory.com
Date Published: 3/11/2022
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`빌런`된 요소수, 도대체 얼마나 중요하길래? [궁금타]
경유차를 운전하는 분들이라면 최근 중국발 요소수 사태로 예상치 못한 … 이를 위해 현재 산업용 요소와 요소수 시료를 확보하고, 성분을 시험·분석 …
Source: www.wowtv.co.kr
Date Published: 2/2/2021
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[KISTI 과학향기]전국 차량 발 묶은 요소수 대란, 요소수가 뭐길래?
요소수란 물에 요소 성분을 혼합해 만든 것으로, 디젤 차량 내부의 오염 물질 저감 시스템이 작동되는 데 필수적이다. 요즈음 디젤 자동차는 요소수를 …
Source: www.etnews.com
Date Published: 5/20/2021
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주제에 대한 기사 평가 요소 수 성분
- Author: 태뿌리
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- Date Published: 2021. 11. 2.
- Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=FixzshhUBuY
화학과 더불어가는 아이오티켐
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요소수는 어떤 화학물질인가?
디젤 차량의 배출가스에서 나오는 유해한 물질들을 물과 질소로 바꿔주는 화학 물질인 요소수에 대해서 알아보면 다음과 같다.
1. 요소수는 어떤 화학물질인가?
요소수((Diesel Exhaust Fluid, DEF)는 아래 그림과 같이 요소 함유량 32.5% 와 물 함유량 67.5%를 혼합하여 제조된 화학물질이다.
디젤 차량의 배출가스 저감장치인 SCR(Selective Catalyst Reduction)에 사용하는 촉매제이다.
대기 오염의 원인이 되는 질소산화물을 환경에 무해한 질소(N)와 물(H2O)로 바꿔주는 물질이다. 그리고 질소산화물은 자동차 배기가스나 공장, 항공기 등에서 배출되어 산성비를 만드는 오염물질 중의 하나이다.
1-1. 요소수 구성성분 및 함유량
1-2. 요소 화학정보
요소(Urea)는 무색 무취의 결정체이며, 양서류나 포유류의 소변에 포함되어 있으며 물에 잘 녹고,가열하면 분해되어 암모니아로 변하는 화학 물질이다.
이것을 이용하여 암모니아가 질소산화물을 만나 화학적 반응을 통해 질소와 물로 바뀌게 되는 것이다.
2. 요소 유해 위험성 정보
출처:국가위험물 정보시스템
3. 디젤 차량에 요소수 넣는 이유은 무엇인가?
디젤차에 요소수를 투입하는 것은 배기가스 자동차 환경 규제인 “유로(Euro)” 때문이다.
유로(EURO)는 유럽연합(EU)이 1992년에 도입한 자동차 배기가스 규제 단계의 명칭을 말한다.
이 규제는 1992년부터 질소산화물(NOx)과 매연 입자(PM)에 대한 배출량을 제한하며 그 기준을 점차적으로 더 강화하여 2014년부터 현재에 이르기까지 유로 6단계에 이르는 법규가 적용되고 있다.
그래서 요소수는 디젤 차량의 필수 품목으로 디젤 차량의 배출가스 저감장치(SCR)에 사용하는 촉매제로 사용되고 있으며 요소수의 역할은 디젤 차량의 오염물질인 미세먼지와 질소 산화물과 반응하면서 환경에 무해한 물과 질소로 변환시켜 오염물질을 잡아주어 차량을 원활하게 작동시키는 역할을 해 주고 있다.
환경규제로 디젤 차는 배출가스 저감 장치를 탑재해야 하며 이때 주로 사용하는 게 SCR(Selective Catalyst Reduction) 방식이다.
이 SCR 방식은 요소수(UREA)와 촉매가 포함된 질소산화물 저감장치를 이용한 기술이다. 요소수는 요소와 물을 혼합하여 제조된 요소 함량 32.5%의 화학물질이다.
상기 그림과 같이 질소산화물 저감 과정은 연소된 질소산화물(NO)이 배기 중, 질소산화물 저감장치 내부의 촉매를 지날 때 분사되는 요소수를 만나 발생하는 화학작용을 통해 이루어진다. 요소수와 질소산화물은 촉매 과정을 거쳐 인체에 무해한 물(H2O)과 질소(N)로 변환되어 오염물질을 제거해 주는 작용을 한다.
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[궁금한 화학] 요소수가 뭐길래?
경유(디젤) 자동차에 연료와 별도로 주입하는 액체
질소 산화물(NOx)을 물과 질소로 분해해 매연을 줄이는 역할
DEF의 소비율은 디젤 연료 소비량의 2~4% 정도
전 세계적으로 요소수 수급은 매우 안정적
만 1년 이상 지난 제품은 사용하지 않는 것이 좋아
요소수가 요즘 난리다. 요소수 부족으로 국내 산업계는 요소 확보를 위해 동분서주한다는 소식과 함께 정부는 요소수 문제 해결을 위한 비상 대응에 나섰다.
정부는 올해 말까지 한시적으로 차량용 요소수를 주유소에서만 판매하며, 승용차 10리터, 화물차 30리터로 제한한다는 내용을 담은 ‘긴급수급조정조치’를 제정하고 11일부터 시행한다고 밝혔다.
산업통상자원부는 “일본 수출규제 이후 구축한 기존 공급망 분석과 대응체계가 요소 등 생활과 직결된 범용제품에 대한 고려가 부족했다는 점을 확인했다며, 철저한 공급망 관리체계를 구축하겠다”고 11일 밝혔다.
디젤 자동차에 요소수를 주입하는 모습 ⓒ케미컬뉴스
요소수는 무엇일까?
요소수(尿素水)는 요소 성분을 포함하고 있는 물이다. 경유(디젤) 자동차에 연료와 별도로 주입하는 액체인데 자동차에서 나오는 유해한 질소 산화물을 물과 질소로 분해해 매연을 줄이는 역할을 한다.
요소는 삼투성 이뇨 활성을 갖는 2개의 아민기에 부착된 카르보닐기를 함유하는 질소 화합물이다. 국립암연구소에 따르면 생체 내에서 암모니아로부터 요소 회로를 통해 간에서 형성되며, 단백질 대사의 최종 산물이기도 하다.
요소(Urea)의 화학구조(좌측)와 과립형 요소 샘플(우측)
무색, 무취의 고체로 물에 잘 녹고 독성은 거의 없다고 알려져 있는데 요소는 높은 열과 압력에 노출될 때 합성 암모니아와 이산화탄소로부터 생성되며 액체 또는 고체로 생성될 수 있다. 합성 요소는 주로 비료에 사용되지만 플라스틱, 동물 사료, 세척제 및 의약품 용도로도 사용된다.
요소수(DEF) 경고등 표시 /랜드로버 갈무리
요소수는 디젤배기액(DEF, Diesel Exhaust Fluid)이라고 하는데, 이는 32.5%의 요소와 67.5%의 탈이온수를 포함하고 ISO 22241 표준을 준수하는 고순도 화학 용액이다. DEF는 선택적 촉매 환원(SCR) 기술을 위한 작동 유체로 2010년부터 신형 또는 대형 상용차에 사용되었다.
요소수는 연료나 연료 첨가제가 아니다. 요소수는 디젤 차량에서 배출되는 질소산화물(NOx)을 화학적으로 줄이기 위해 배기 시스템에 주입된다.
DEF 작동방식 /PPC lubricants 갈무리
미국의 윤활유 유통업체 PPC lubricants에 따르면 DEF의 소비율은 디젤 연료 소비량의 2~4% 정도다. 예를 들어 디젤 연료 100리터를 소비할 때마다 2~4리터의 DEF가 자동으로 배기 시스템에 주입되는 것이다.
요소수는 위험한 물질은 아니지만 신체 접촉이나 우발적으로 섭취한 경우 포장에 있는 지침을 참조하고 의사의 진찰을 받는 게 좋다. 실내나 옷에 묻었을 경우 찬물과 젖은 천을 사용해 즉시 제거해주어야 한다.
DEF는 온도의 영향을 받는다. 11°F(약 -11℃)에서 시작하는 결정화를 피하기 위해 이보다 높은 온도에서 보관이 권장된다. 그래서 유통기한은 제품을 보관하는 온도에 따라 다르지만 1년 이상 지난 제품은 사용하지 않는 것이 좋다. 디젤 장비에는 차량의 동결에도 성능 문제없이 동결 및 해동되도록 설계된 가열 탱크 및 공급 라인이 있다.
정부가 중국으로부터 기존 계약물량 1만8700t을 들여오면서 요소수 수급난 위기가 일단 가라앉을 것으로 예상되고 있다. 긴급 도입 물량이 시중에 풀리면 대란은 피할 수 있게 되겠지만 중국 의존도를 낮춰야 한다는 목소리도 높다.
산업 필수품인 요소 제조에는 고도의 기술이 필요 없고, 국내 생산이 당장 해결 대안도 아니라고 말한다. 요소수 생산에 필요한 요소의 품질에 지나치게 신경 쓸 이유는 없다고도 한다.
실상 전 세계적으로 요소수 수급은 매우 안정적이다. 글로벌 인포메이션에 따르면 세계의 디젤 배기액 시장 규모는 2020년에 약 224억 9000만 달러로 평가되며, 2021~2027년의 예측 기간 중 10.25%를 넘는 건전한 성장률로 성장할 것으로 예상되고 있다.
요소수 생산뿐만 아니라 세계의 생산 공장인 중국의 전력난으로 인한 모든 소재와 공산품 생산 등에 문제 발생이 예상되는 가운데 우리는 전반적인 대책 마련이 필요하다.
케미컬뉴스 김민철 기자
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요소수란? 요소수 주입시기
자동차 요소수란? (넣는차량,주입시기,성분,가격 등)
과거에는 없었던것이 바로 ‘요소수’입니다. 게다가 특정차량만 넣는다고 하니 모르고 계시는 분들도 정말 많이 계시는데요. 오늘은 요소수란 무엇인지, 요소수 주입시기와 성분, 가격 등에 대한 정보를 알아보도록 하겠습니다.
요소수란?
요소수는 배기가스의 배출량을 효율적으로 관리하기 위해 유럽연합에서 시행하고있는 규제로 ‘유로 6’에 해당하는 경우 요소수를 주입하여 미세먼지나 질소산화물 등 환경에 매우 안 좋은 영향을 끼치는 성분들을 줄일 수 있는 방법을 지속적으로 찾다가 DPF , ERG , SCR 등으로 불리는 배기가스 저감장치를 만들었고 이때 필요한 것이 바로 ‘요소수’입니다.
자동차 중에서 특히 디젤(경유)차량이 내뱉는 오염물질들이 상당히 많아 적용이 되었다고 볼 수 있습니다.
요소수 성분은?
요소수는 요소와 물을 섞어 만들었는데요. 촉매제로 사용이 되어 질소산화물을 질소와 물로 바꾸어 주게 됩니다. 질소산화물 같은 경우 고온에서 불완전 연소할 때 많이 발생하게 되는데요. 중독되면 인체에 치명적이지만 인체에 무해한 질소와 물로 바꿔주니 좋은 방법이라고 볼 수 있습니다.
요소수 원리
요소수는 물과 요소를 섞었다고 이야기 하였는데요. 요소 같은 경우 암모니아가 희석된 형태라고 볼 수 있습니다. 게다가 열을 가하면 다시 암모니아로 바뀌게 되는데요. 이것을 이용하여 암모니아가 질소산화물을 만나 화학적 반응으로 인해 질소와 물로 바꾸게 되는 것입니다. 이로 인해 매우 많은 유해가스를 줄일 수 있게 됩니다.
요소수 주입시기 및 가격은?
배보다 배꼽이 더 크면 안 되겠죠? 요소수는 대게 차량마다 다르지만 1년 혹은 1만5천키로에 한 번쯤 교환을 해주시는 것이 좋으며 요소수가 부족하면 계기판을 통해 신호가 오거나 시동이 다시 켜지질 않는 경우도 있으니 참고하시면 좋을 것 같습니다.
요소수를 선택할때에는 종류가 다양한데, VDA(독일자동차공업협회)에서 지정한 인증마크인 Adblue를 체크한 후 고르는 것도 고장을 막는 방법으로 볼 수 있겠습니다. 너무 저렴한 것을 찾다 오히려 더 큰 피해를 볼 수 있으니 인증마크를 보고 결정하시는 것이 좋겠습니다. 대게 0.7L 리터당 1천 킬로를 주행할 수 있다고 하는데요. 10리터 주입을 한다면 1만 5천 킬로 정도 주행이 가능하며 이때 금액은 온라인에서 구매를 한다면 1만 원 정도에 구매가 가능하니 참고하시면 좋을 것 같습니다.
위키백과, 우리 모두의 백과사전
1.5L와 10L 요소수
요소수(尿素水) 또는 디젤배기유체(DEF; Diesel exhaust fluid) 또는 AUS 32(Aqueous Urea Solution 32%)[1]는 디젤 엔진에서 선택적 촉매 환원(SCR)을 통해 질소 산화물을 질소로 환원시켜 대기오염 물질 배출의 양을 절감하기 위해 쓰이는 표준화된 농도의 요소의 수용액으로, 암모니아수와 비슷한 성분을 갖고 있다.
ISO 22241에 의해 32.5%의 요소((NH
2)
2CO)와 67.5%의 탈이온수(정제수의 일종)를 쓰도록 정해졌다. 한편 국내 경유차의 배출허용기준은 유럽연합(EU)의 기준을 적용하는 자동차 배출가스 규제 기준인 유로 6(Euro 6)로 이는 2009년에 적용한 유로5(Euro 5) 기준을 2014년부터 유로 6(Euro 6)을 적용하고 있다.[2]
반응식 [ 편집 ]
180℃ 이상의 배기 가스에, 요소수가 분사된다. 그러면 요소수에 포함된 탈이온수가 배기가스의 열에 의해 증발하고, 요소가 암모니아(NH3)와 이소시안산(HNCO)로 열 분해된다[3]:
(NH
2 )
2 CO → NH
3 + HNCO
이소시안산은 수증기와 반응하여 이산화탄소와 암모니아로 가수분해가 된다:
HNCO + H 2 O → CO 2 + NH
3
지금까지 화학식 정리:
(NH
2 )
2 CO + H
2 O → 2 NH
3 + CO 2
암모니아는 산소와 촉매가 있는 상태에서 두 가지 다른 질소 산화물을 감소시킨다:[4]
4 NO + 4 NH
3 + O
2 → 4 N
2 + 6 H 2 O 그리고 6 NO
2 + 8 NH
3 → 7 N
2 + 12 H 2 O
지금까지 화학식 총 정리:
2 (NH
2 )
2 CO + 4 NO + O
2 → 4 N
2 + 4 H
2 O + 2 CO 2 그리고 4 (NH
2 )
2 CO + 6 NO
2 → 7 N
2 + 8 H 2 O + 4 CO 2
디젤 차량에 사용 [ 편집 ]
요소수가 환경오염 방지를 위해 대형 트럭 등 경유를 사용하는 디젤엔진기관 차량에서 사용되는데, 소비량은 차량마다 각기 다르며 대개 주행거리 약 7천km ~ 1만 5천킬로미터 사이에서 교환 또는 보충하는 것을 권장한다고 알려져 있다.
일반적으로 전자제어장치에서 연동되어 요소수가 부족하면 계기판에 신호가 나오며 요소수없이는 시동이 불가하도록 설계되어 있는 경우가 권장된다.[5] 유럽등에서는 대표적으로 독일자동차 공업협회 (VDA) 인증마크인 애드블루(AdBlue)를 부착한 AUS32를 차량에 사용하도록 권장하고 있으며 국제적으로는 ISO22241( 또는 DIN70070)을 만족하는 인증마크를 획득하도록 하고있다. 차량의 주행 환경 및 차량 성능에 따라 차이가 있으나 대략 10리터를 주입하면 약 7천 킬로미터 전후를 주행할 수 있다.
한국에서는 2013년까지 롯데정밀화학이 요소수의 원료인 요소에 대해서 마지막까지 유일하게 생산을 해왔으나, 요소생산과정에서의 이산화탄소, 탄소 배출 등과 관련한 제조 공정 그리고 중국, 러시아등의 석탄 사용에 따른 가격 경쟁력 등이 문제되면서 2014년부터 생산을 전면 중단한 바 있다.[6]한편 롯데정밀화학은 현재 대한민국의 주요한 요소수 제조 및 생산업체이다.[7]
요소수는 물속에서 농도가 32.5%에서 어는점이 -11(영하11도)정도로 가장 낮다고 알려져 있다. 애드블루(AdBlue) 표준에서 이를 권장하고 있다.
유로6 [ 편집 ]
유로6 주요항목 단위당(kWh) 질소산화물 0.46g 미세먼지 0.01g
같이 보기 [ 편집 ]
요소수 성분과 유통기한에 대해 알아봐요
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요즘들어 부쩍 많이 언급되는 단어가 있습니다. 바로 요소수이지요. 오늘은 요소수 성분과 요소수 유통기한에 대해 알아봅니다.
요소수 성분
요소수가 필요한 차량
요소수는 디젤 엔진을 달고있는 차량에 사용되고 있습니다. 비교적 최근 사용된 디젤 차량에는 SCR이라는 장치가 있는데 이 장치는 배기가스의 질소 산화물을 낮춰주는 역할을 합니다. 질소 산화물은 오염물질로써 인체에 유해하지만 SCR을 거치게되면 인체에 무해한 물질로 바뀌게 되는 것이지요. 이 과정에서 사용되는 촉매가 바로 요소수라는 것입니다.
요소수 성분
주요 요소수 성분
다음으로 살펴볼 것은 요소수 성분입니다. 요소수에는 요소가 32.5퍼센트를 차지하며 나머지는 물이라고 보시면 됩니다. 아주 간단하지요?
요소수 유통기한
그 밖의 요소수 성분
물과 요소를 제외한 그 밖의 요소수 성분으로는 뷰렛, 알데하이드, 인산염, 칼슘, 아연, 크롬, 구리, 철, 칼륨, 마그네슘, 나트륨, 니켈, 알루미늄 등이 미세하게 들어있긴한데 이러한 중금속들은 거의 없다시피하도록 최소화시켰다고 보시면 됩니다. 그렇게 하지 않으면 요소수의 질소 산화물 저감효과가 떨어지게된다고 합니다.
요소수 유통기한
일반적으로 요소수가 담겨있는 통의 뚜껑을 열지 않았을 경우에는 요소수 유통기한이 2년에서 3년 정도라고 보시면 됩니다. 이 때 자외선에 노출되거나 높은 온도에 보관되어있을 경우엔 그보다 훨씬 짧다고 보시면됩니다.
요소수 유통기한
오늘은 요소수 성분과 요소수 유통기한 등에 대하여 살펴보았습니다. 하루빨리 요소수에 관한 대책에 마련되어 피해가 생기지 않기를 바랍니다. 안전운전하는 하루 되세요, 감사합니다.
요소수 유통기한
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요소수 소개
요소수(尿素水, Urea solution)는 요소의 수용액으로, 흔히 애드블루(AdBlue®)라는 상표명으로 유명하며 다른 명칭으로는 ‘DEF(diesel exhaust fluid)’, ‘Urea’라고 부르기도 한다.
요소수 소개
요소수 성분
67.5%의 정제수와 32.5%의 요소(CO(NH2)2)로 구성되어 있다. 이 비율은 AUS 32라는 명칭으로 표준화되어 있으며 국제표준화기구 ISO 22241로 등록되어 있다.
요소수 용도
디젤차량의 SCR(Selective Catalytic Reduction) 시스템에서 요소수를 사용하여 디젤 엔진에서 배출되는 질소화합물을 촉매를 이용해 질소와 이산화탄소, 물로 분해하는 역할을 한다.
4NO + 2CO(NH2)2 + O2 → 4N2 + 2CO2 + 4H2O 2NO2 + 2CO(NH2)2 + O2 → 3N2 + 2CO2 + 4H2O
Source : https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?isHttpsRedirect=true&blogId=eurox&logNo=220070686827
요소수 제조
1. 요소비료와 초순수의 물을 혼합하여 filter를 거쳐 만 들 수 있으나 다음과 같은 문제가 있음
– 디젤차 배출가스 저잠에 사용하기 위해서는 불순물 제거에 한계가 있음
– 또한 제조시 환경 및 발암물질 노출 등 위험 요인이 있다 함
2. 암모니아와 이산화탄소를 높은 압력에서 합성해서 제조함
– 이산화탄소와 암모니아를 합성하여 고체상태로 만든 뒤에 물에섞어 요소수를 만들어 사용
* 실제로 자동차배출가스의 저감장치는 암모니아가 하게 된다. 요소가 분해되면서 암모니아가 만들어지고 그 암모니아가 질소산화물이랑 반응하여 없어지는 암모니아 SCR(저감)기술 이다.
* 기체 상태의 암모니아를 차량에 넣게되면 폭발함 위험이 커서 기체의 암모니아를 액체로 바꾸어 줘야 한다.
* 요소수 만드는법은 간단하게 보여지지만 배합이나 자칫 잘못 만들게되면 차량이 폭발하거나 망가질 수 있다.
3. 제조 공정(롯데정밀화학)
– 국제표준기구(ISO)와 환경부에서는 촉매를 보호하기 위한 요소수의 법적기준을 만들어 이를 pass하여야 함.
. 초순수(Ultra pure water)
. 품질에 적합한 요소
. 요소수 정제
Source : https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?isHttpsRedirect=true&blogId=eurox&logNo=220070686827
– 좋은 요소수란, 중금속 성분이 가장 적은 요소수로서, 압축공기가 엔진 배기가스와 함께 촉매층을 통과하면서배기가스중의 질소 산화물을 질소(N2)와 수증기로 분해
* 나쁜 요소수에 함유된 중금속들과 압축공기가 엔진 배기가스와 함께 섞이면서 금속염을 만들어 촉매층을 점차 오염시킴. 오염된 촉매층은 질소산화물을분해하지 못하고 공기중으로 그냥 배출 시킴
4. 요소수 제조방법 특허
. 첨부 자료 참조
KR101879350B1.pdf 0.68MB
Reference : https://namu.wiki/w/%EC%9A%94%EC%86%8C%EC%88%98
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`빌런`된 요소수, 도대체 얼마나 중요하길래? [궁금타]
인화성·독성 없는 무색·무취의 수용성 액체
질소산화물 0.08g/km 이하 배출에 필요한 요소수
요소의 80%가량 중국산
경유차를 운전하는 분들이라면 최근 중국발 요소수 사태로 예상치 못한 어려움에 놓였을 겁니다.특히 화물차 같은 1톤 이상 트럭을 모는 분들은 생계와 직결될 수밖에 없어 더 큰 타격이 불가피한 상황이죠. 이는 화물차 운전기사만의 문제는 아닙니다. 관련 업계에서도 우려의 목소리가 증폭되고 있기 때문인데요.이와 관련해 ‘탱크로리 멈추면 주유소에도 가솔린 공급 안 되고, 마트도 물량 동나서 사재기 극성일 것’, ‘택배도 제때 못 받고 음식점 자영업자들도 재료 수급 못 받으니 피해 막심일 것’이라는 다소 현실적인 피해부터 ‘대형 화물차 공사 현장에 포클레인, 덤프 멈추면 공사도 멈출 것’, ‘인부들도 ’백수‘되고 운송요금도 폭등할 것’이라는 직·간접적인 관련 업계의 피해까지 광범위하게 우려되고 있습니다. 요즘에는 이 틈을 타 사재기를 하고 비싸게 되파는 파렴치한 수법들도 속속 고개를 드는 상황입니다. 그저 차량 첨가용으로 부가적인 존재였던 요소수가 대한민국 경제 전반을 뒤흔드는 빌런(악역)으로 급부상한 것이죠.이번 [궁금타]에서는 요소수가 도대체 무엇이기에 이렇게 주목받는지 살펴보고, 최근 사태의 피해를 최소화할 수 있는 대안은 무엇인지 살펴보겠습니다.● 디젤차의 필수품요즘이야 친환경차라고 해서 전기차나 수소차가 주목받고 있지만 불과 몇 년 전까지만 해도 경유차량은 높은 연비 효율(연비)과 휘발유보다 상대적으로 저렴한 가격에 경제성을 지닌 차로 각광받았습니다. 실제 디젤 엔진은 개발 역사도 가장 오래됐기 때문에 완성도가 가장 높은 내연기관 메커니즘으로 인정받기도 했었죠. 하지만 경유가 연소하면서 배출하는 검은 연기 즉, 배기가스가 질소산화물(NOx)를 다량 배출하면서 환경에 민감한 요즘 시대의 찬밥으로 낙인찍힌 것입니다. 질소산화물은 쉽게 말해 ‘미세먼지’라고 이해하면 됩니다. 인체에 노출됐을 때 기관지염과 폐렴 등 호흡기 질환을 유발하는 원인이 되기도 합니다. 그래서 질소산화물 배출을 최소화하기 위해 2014년부터 유로6라는 배출 기준을 정했고, 이 기준에 맞게 배출하기 위해서 요소수를 반드시 첨가해야 되는 것입니다. 디젤차 운전자들은 차량 주유구 옆에 파란색의 작은 구멍이 하나 더 있는 것을 알고 있습니다. 이 구멍이 요소수 주입구입니다. 이제부터 이 ‘파란 구멍’에 대한 궁금증을 하나씩 살펴보겠습니다.● 요소수는 왜 넣어야할까요?요소수는 말 그대로 물에 요소를 혼합한 액체입니다. 디젤차에는 SCR이라고 불리는 배기가스 저감장치(Selective Catalyst Reduction)가 의무적으로 장착됩니다. ‘선택적 촉매 환원법’이라고 불리는 작용에 활용되는 촉매제가 활동하는 공간인 것이죠. 간단하게 설명하자면 SCR은 ‘우레아’라는 암모니아 수용액을 시동이 걸린 경유 차량의 배기가스에 분사해 질소산화물을 물과 질소로 환원하는 시스템입니다. 이 과정을 거치면 인체에 유해한 미세먼지의 주범인 질소산화물(NOx)이 물과 질소로 바뀌게 됩니다. 자동차 업계에서는 이를 통해 엔진에서 발생하는 일산화탄소를 최대 85%까지 줄일 수 있다고 설명합니다.● 요소수는 왜 주목받았을까?앞서 말씀드렸던 유로6가 결정적인 역할을 했습니다. 유로6는 유럽연합(EU)이 질소산화물(NOx)을 줄이기 위해 내놓은 규제 기준입니다. 질소산화물을 km당 0.08g(0.08g/km) 이하까지만 배출해야 통과입니다. 지난 2014년 9월부터 국내 완성차와 수입차에 유로6 배기가스 기준이 적용됐는데, 이후 출시되는 디젤 승용차부터 이처럼 바뀐 기준으로 적용되고 있습니다. 참고로 유로6 기준이 적용되기 이전에 생산된 경유 차량에는 SCR이 없겠죠? 이럴 경우에는 DFP라는 배기가스 저감장치를 따로 장착해야만 하는데요. 이를 통해 차량에서 나오는 매연의 80%가량을 저감시킬 수 있다고 합니다.● 요소수가 부족하면 차는 어떻게 될까?유로6 기준 적용 이후의 요소수 시스템이 적용된 디젤 차량의 경우, 요소수가 없으면 시동이 걸리지 않습니다. 요소수를 구하기 위해 화물차주들이 SOS를 요청하는 이유입니다. 특히 요소수가 부족하면 이와 관련한 시스템이 고장을 일으켜 큰돈을 들여 차를 수리해야 하는 경우도 발생할 수 있습니다. 즉 계기판에 요소수가 부족하다는 경고등이 들어왔다면 지체 없이 문을 확인하면, 즉시 요소수를 보충해야 합니다. 일반적으로 승용차의 경우 2만 Km에 한 번 보충하면 적절합니다. 다만 1톤 이상 경유 화물차의 경우에는 이보다 더 많은 요소수가 필요합니다. 장거리 주행이나, 많은 물동량을 싣고 다니는 대형 경유 차량의 경우 더 짧은 주기로 요소수 보충이 필요합니다.● 요소수는 아무거나 넣어도 될까?요소수는 인화성이나 독성이 없는 무색, 무취의 수용성 액체입니다. 다만, 잘 정제되고 품질이 좋은 요소수, 즉 ISO 22241 국제 표준규격에 맞는 정품 요소수를 주입해야 합니다. ISO 22241에 따르면 요소수의 요소 함량은 32.5%며, 60.5%의 탈이온수(정제수의 일종)를 쓰도록 정해져 있습니다. 따라서 관련 업계는 이 규격에 맞는 정품 요소수를 사용하기를 권장하고 있습니다. 만약 불순물이 많은 요소수를 계속 사용하면, 불순물이 요소수와 결합해 값비싼 SCR 시스템 등 부품이 망가질 수 있습니다. 최근 요소수 대란으로 해외 직구를 고민하시는 분도 계실 텐데요. 이 요소 함량 기준이 제각각인 경우가 많아 자칫 SCR 시스템을 망칠 수 있어 바람직한 방법은 아니라는 게 일반적인 분석입니다. 게다가 질소산화물을 잘 걸러내지 못해 대기 환경에 나쁜 영향을 미칠 수도 있죠.● 우리나라는 요소수 생산 못하나?문제는 요소수의 주원료인 요소를 전량 해외에서 수입한다는 점입니다. 더 큰 문제는 국내 수입하는 요소의 80%가량은 중국에서 들여온다는 점입니다. 평소에는 몰랐지만, 요소수 품귀현상이 벌어지고 나니 `중국이 우리나라 경유 차량의 운행 여부를 좌지우지했구나`라는 점을 알 수 있었습니다.중국에 의존하는 차량용 제품 원료는 이뿐만이 아닙니다. 자동차 차체와 차량용 시트 프레임, 항공기 등 부품 경량화 작업에 필요한 알루미늄 합금을 생산하는데 필수적인 원료인 마그네슘잉곳의 경우는 100% 중국 수입에 의존하고 있습니다. 마그네슘잉곳은 요소와 함께 최근 전력난으로 중국 정부가 생산을 통제하면서 공급 부족이 발생하고 있어 ‘제2의 요소수 사태’를 불러올 수 있다는 다소 심각한 관측도 조심스럽게 나오고 있습니다.● `요소수 사태` 해결 방법은?안타깝게도 지금 당장은 업계와 정부는 뾰족한 방법을 내놓지 못하는 상황입니다. 전량 수입에 의존하는 원료의 국내 생산은 단기간 이루어지기도 쉽지 않아 해당 국가와 외교적으로 문제를 해결하는 게 가장 급선무입니다. 궁여지책으로 환경부에서는 산업용 요소와 요소수를 차량용 요소수로 제조해서 사용할 수 있는지 검토하겠다고 밝히기도 했습니다. 이를 위해 현재 산업용 요소와 요소수 시료를 확보하고, 성분을 시험·분석 중인 것으로 알려졌습니다. 실제 자동차에 주입해 오염물질 배출 농도 테스트와 차량 결함 여부 등을 마치면 활용한다는 방침입니다. 다만, 차량의 저감장치 시스템이 문제를 일으키는지를 확인하려면 시간이 많이 필요하고, 다양한 변수를 예측하는 것도 쉽지 않은 상황입니다.최근 일본의 반도체 관련 수출품목 규제로 인해 우리 산업계가 발칵 뒤집어진 일이 있었죠. 이를 타산지석으로 삼아 해외 의존도가 높은 원료나 재료는 국산화해야 한다는 따끔한 깨달음도 있었습니다. 하지만 얼마 지나지 않아 똑같은 상황을 맞이하면서 우리 정부의 안일한 대처는 다시 한번 도마 위에 오르고 있습니다. `요소수`라는 작은 나비의 날갯짓이 우리나라 산업 전반을 마비시킬 태풍으로 들이닥치지 않도록 보다 촘촘한 대비가 필요해 보입니다.
[KISTI 과학향기]전국 차량 발 묶은 요소수 대란, 요소수가 뭐길래?
불과 한 달 전, 국제 무역 문제로 한국 전체가 들썩인 현상이 있었다. 자기 차를 끌고 다녀야 그 존재를 알 정도인 ‘요소수’가 문제의 주인공이었다.
요소수란 물에 요소 성분을 혼합해 만든 것으로, 디젤 차량 내부의 오염 물질 저감 시스템이 작동되는 데 필수적이다. 요즈음 디젤 자동차는 요소수를 주기적으로 보급해 주지 않으면 기름이 떨어졌을 때처럼 차량을 운행하기 어렵게 되어 있다. 그런데 지난 10월 중순, 세계 최대 요소 생산국이자 수출국인 중국이 요소를 비롯한 비료 품목 29종의 수출을 제한하겠다고 발표하면서 비료의 문제가 전국 물류 이동의 문제로 번졌다.
언론을 통해 차량용 요소 품귀 현상이 예고되면서 요소수라는 낯선 물질에 세간의 이목이 쏠렸다. 요소란 무엇이며 어떻게 합성하는지, 요소수가 어떻게 배출 가스 저감 장치에 쓰이는지, 요소수를 대체할 물질은 없는지 등 요소수 대란에 관한 과학적 내용을 살펴보자.
◇사람의 몸에서 실험실과 공장으로
요소(尿素, CH4N2O)는 동물의 오줌(尿)에서 발견되는 물질이다. 단백질 대사 과정에서 생체 에너지를 만드는 데 불필요한 아미노기가 제거되는데, 이렇게 만들어진 암모니아는 독성이 강해 간으로 이동한 후 그보다 독성이 약한 요소로 바뀌어 몸 밖으로 배출된다. 즉 본래 요소란 단백질 분해로 생성되는 과잉 질소를 배설하는 과정에서 합성되는 것이다.
한편 요소는 화학사에 특별한 의미가 있는 물질이기도 하다. 교과서에서 한 번쯤 들어보았을 법한, ‘실험실에서 합성한 세계 최초의 유기화합물’이 바로 요소이기 때문이다. 본래 탄소를 포함한 화합물은 살아 있는 동식물에 의해서만 만들어진다는 의미에서 특별히 유기화합물이라는 이름으로 구분되었다. 하지만 19세기 초, 독일 화학자 프리드리히 뵐러가 시안산암모늄 수용액을 가열해 요소 결정을 얻어내면서 실험실 환경에서도 유기화합물이 만들어질 수 있다는 사실이 알려졌고, 이로써 유기 화학이라는 새로운 연구 분야의 문이 열리게 되었다.
체내 시스템과 마찬가지로, 오늘날 공업적으로 생산되는 요소는 암모니아와 이산화탄소를 합성하는 방식으로 손쉽게 만들어낼 수 있다. 특히 1910년에는 질소와 수소를 반응시켜 암모니아를 대량 생산하는 질소 고정법이, 1922년에는 암모니아와 이산화 탄소를 반응시켜 요소를 만드는 요소 생산법이 개발되면서 요소 대량 생산의 길이 열렸다. 두 공정의 특허는 오래전 만료되었고, 더 특별한 기술이 요구되지 않으므로 요소 생산은 ‘이를 위한 공장을 운영할 것인가’라는 선택의 문제로 변모했다. 우리나라의 경우 50여 년 전 당시 세계 최대 규모의 요소 공장이 설립되는 등 오랜 기간 요소를 만들어 왔으나 업계 전체가 중국산 요소와의 가격 경쟁에서 밀리며 2010년대 초반 이후 그 명맥이 끊겼다.
◇자동차로 들어온 요소, 환경 규제의 핵심 물질이 되다
요소수 생산은 어떨까? 요소수는 말 그대로 요소를 물에 녹인 단순 수용액이므로 국제 표준 기구의 표준 규격 역시 품질보다는 특정 농도(차량용의 경우 요소 32.5%의 농도)에 초점을 맞춘다. 다만 요소 생산 과정에서 혼입된 특정 불순물이 제 기능을 방해할 수 있어 이를 처리하는 공정을 거쳐야 한다. 필수 재료인 요소와 멈춰 있던 생산 공정을 재정비할 시간만 주어진다면 국내 설비로 요소수를 만드는 일은 어렵지 않다.
화학 공정의 발달로 인체가 아닌 공장에서 대량 생산된 요소는 오랫동안 인류 먹거리 문제에 기여한 한편, 환경 문제가 대두된 오늘날에는 차량 배기가스를 줄이는 과정에 적극 쓰이게 됐다. 1992년 유럽 연합이 디젤 차량의 배출 가스를 줄일 목적으로 실시한 유럽 배출 가스 기준(European emission standards) 규제 정책은 2008년에 이르러 각 차량에 선택적 촉매 환원(Selective Catalytic Reduction, SCR) 장치와 요소수를 활용한 저감 시스템을 장착하도록 했고, 이는 곧 전 세계적으로 통용되는 기준이 되었다. 디젤 차량에서는 엔진 내부의 고온 고압 조건에서 질소와 산소가 반응하며 질소 산화물(NOx)이 만들어지는데, 이 물질이 그대로 배출될 시 산성비의 원인이 되며 사람의 호흡기 질환을 유발한다. 따라서 디젤 산화 촉매 장치, 디젤 매연 필터 등을 거친 후 질소 산화물에 선택적으로 반응하는 SCR 장치에 이르도록 설계해 오염 요인을 줄이도록 한 것이다. SCR 장치에서 분사하는 요소수의 요소(NH2CONH2)가 질소 산화물과 만나면 오염 물질이 질소(N2)와 물(H2O)로 분해되어 배출된다.
물론 질소 산화물을 줄이는 또 다른 방법이 있을 수 있다. 가령 한국화학연구원은 지난 2018년부터 탄화수소를 이용해 질소 산화물을 줄이는 기술을 연구해 왔다. 이 기술은 경유 자체에 탄화수소를 포함시켜 분해 반응을 끌어내므로 주기적으로 요소수를 보충해야 하는 불편을 줄이는 이점이 있다. 다만 질소 산화물 제거율이 요소수 기반 SCR 시스템의 60~70% 수준에 그치고, 제거율을 높인 후로도 이러한 기술이 규제 과학 안에 포함되도록 여러 평가 시스템을 거쳐야 한다는 후속 과제가 남아 있다.
이번 요소수 대란은 비료 수출 제한이라는 공문을 디젤 차량의 필수품 공급 시장의 변화로 읽어내지 못한 것이 크다. 중국이 수출을 제한하더라도 다른 경로를 통해 요소를 확보하고, 2~3주가량의 검증 기간을 거쳐 자체 생산이 가능한지 등을 확인할 수 있었다면 요소수가 고갈되는 시점에 맞춰 공급 루트를 제시할 수 있었을 것이다. 이를 미처 수습하기 전 ‘품귀 현상’이라는 단어가 시장을 자극했고, 정부는 범부처 대응반을 구성해 차량용 요소수 확보에 나섰다.
12월 1일 범부처 발표에 따르면 국내 전체 요소수 생산 물량이 평균적으로 1일 소비량을 크게 상회하는 등 안정세를 회복하고 있다고 한다. 다만 확보된 물량이 각각의 차량에 도달되는 데까지는 또 다른 유통의 단계를 거쳐야 할 것이다. 요소수 대란이 물질세계의 다양한 연결을 읽는 눈을 틔우는 계기가 되길 기대해야 하겠다.
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