매연은 연료나 기타 물질이 연소 될 때 발생하는 유리탄소를 주요 성분으로 하는 미세한 입자상 물질을 말하는 것으로 대기환경보전법에 정의되어 있다. 특히，연료나 물질이 불완전 연소될 때는 검은 연기의 주성분인 탄소가루가 대부분 잔류물질로 존재한다.



디젤차량의 주 연료인 경유는 연료 특성상 연소실에서 연소과정을 거치고 나면 입자상 물질이 자연적으로 생성되고 매연으로 나타난다. 또한 황산화물과 다른 다양한 입자성 물질이 연소 후에 자동차의 배기관을 통해 밖으로 배출되어 대기환경을 오염시키는 원인물질이 된다.



배기가스 규제는 대기 환경보존을 위해 전 세계적으로 점점 강화하는 추세로 자동차에서는 특히 PM(Particulate Matters)과 질소산화물(Nox) 등의 유해물질에 대한 규제를 점점 강화하고 있다. 입자상 물질인 PM은 우리가 육안으로 볼 수 있는 물질로 주로 불완전 연소시 많이 발생되며 나쁜 연료와 불량 윤활유도 주요인으로 기관지 등에 침투해 장기간 잠재하며 폐암의 중요 원인으로 주목된다.



또한 질소 산화물은 공기중에 질소분자와 산소가 고온 상태에서 결합해 생성되며 대기 중에서 각종 탄화수소와 함께 햇빛과 광화학 반응을 일으켜 오존을 생성하고 오존층을 파괴한다.



이런 오염물질을 최소화하고 대기환경을 보존하기 위해 만들어진 경유차량 후 처리장치의 일반적인 명칭이 DPF(Diesel Particulate Filter)이다. 또 다른 명칭인 CPF(Catalyzed Particulate Filter)로 DPF와 기능은 같지만 현대·기아자동차에서 기술을 개발 적용한 시스템을 일컫는 명칭이다.



CPF 장치라고 하면 디젤엔진의 배기가스 중의 입자상 물질(PM)을 촉매필터에 물리적으로 모두 포집하고 일정거리를 주행한 후 PM 발화온도(550℃)이상으로 배기가스의 온도를 상승시켜 연소해 PM을 최대한 제거하는 장치이다.

강화된 배기가스 규제(EURO-IV)를 만족하기 위해서 모든 차량이 반드시 CPF를 장착해야만 하는 것은 아니다. 그러나 현재까지 발표된 기술적으로는 가장 효율적이고 실용화가 가능해 최근 출고되는 일부 차량부터 CPF가 적용되기 시작했다.



CPF는 탄매 포집기인 촉매필터와 재생장치 그리고 제어장치의 3가지로 시스템으로 구성된다. 소음기 뒷부분에 장착된 촉매필터는 보통 직경이 25cm와 길이가 70cm정도 크기의 타원형 물체로 내부가 삼각이나 사각으로 된 벌집모양의 부품이다. 매연의 검은 알갱이를 Soot라고 하는데 이 Soot는 주로 냉간시와 급가속 등 고부하 영역에서 많이 생성된다. 자동차를 운행해 일정량의 Soot가 쌓이게 되면 배기가스가 배출 될 때 아무래도 장애를 받게 되는데 그 정도를 차압센서가 감지해 재생을 실시하게 한다.



이때 재생을 하는 조건은 주행거리도 포함되는데 제어기인 컴퓨터에서는 이런 정황들을 병행해서 연산해 조건 부합시 재생인 연소를 지시하게 된다.Soot를 태워버리는 연소과정을 재생(Regeneration)이라 하며 300℃~ 650℃까지 촉매필터의 온도를 높이게 연료를 공급하는데 이것이 재생과정의 가장 핵심기술이다.



촉매에 연료를 공급하는 방법은 탄매가 퇴적되어 재생의 조건이 갖추어지면 연소 후 배기행정이 일어나기 시작할 때 일부의 연료를 분사해 연소실이 아닌 촉매필터에서 연소를 일으키게 하는 것이다.



탄매를 태워버리는 재생의 과정은 늘 일어나는 것이 아니고 다음과 같은 조건을 만족해야 재생이 이루어지기 시작한다. 촉매의 전후의 배기압의 차이가 일정 양에 도달해야 하고 주행거리가 매 1,000km일 때와 엔진 회전수 1,000이상 4.000rpm 이하 일 때 작동된다.



그리고 엔진부하가 0.7bar와 차량속도가 5km/h이상 그리고 냉각수 온도가 40℃이상에서 작동된다. 재생시간은 약 10분 정도이며 운행 중이던 자동차는 차 속에 거의 영향을 주지 않도록 ECU가 자동으로 엔진을 제어하며 보통 운전자들은 이런 재생의 진행과정을 느끼지 못한다.



혹시 재생이 이루어지는 동안 시동을 끄더라도 컴퓨터는 이를 기억하고 다음 운행을 할 때 같은 조건이 이루어지면 재생을 다시 시작하도록 한다. 배기가스 제어에 관계되는 각종 센서의 고장이나 컴퓨터에 이상이 있으면 계기판에 엔진모양과 CHECK라는 경고등이 점등하게 된다. 그러나 CPF를 직접 손상시킬 수 있는 고장이 일어나게 되면 이 경고등을 점멸(깜박거림)하게 해 운전자에게 경고 신호를 주도록 구별했다.



이때는 엔진과 기타 장치의 보호를 위해 아무리 가속을 해도 엔진이 3,000rpm이상 올라가지 않으니 엔진고장이라고 속단하지 말고 여유를 가지고 50km이내의 가까운 정비소를 찾아 신속히 수리 받도록 한다.



이렇게 엔진체크 경고등의 점멸은 대부분 CPF 입구의 온도센서나 차압센서 등 매연량을 직접 계산하는 센서류가 고장이 있을 때 나타난다. CPF장치 이상으로 정비업소에 입고하면 고장내용을 확인한 후 강제적으로 촉매필터의 재생과정을 진행시켜 탄매를 연소해 소거할 수 있는데 이를 서비스 재생이라고 한다. CPF의 촉매는 내부가 세라믹으로 만들어진 매우 고가의 부품으로 사용시 주의 점을 철저히 지켜야 제 수명을 유지할 수 있다.



CPF 장착 차량 운전자가 촉매필터의 보호위해 주의해야 할 사항
1. 반드시 정품 연료만을 사용하도록 한다.
2. 엔진오일의 교환주기를 정확히 지킨다.
3. 엔진오일 양을 수시로 점검해 정확히 유지되도록 한다.
4. 불필요한 공회전을 하지 않는다.
5. 절대로 주행 중에 시동을 끄지 않는다.
6. 주차시 촉매필터에 잔디나 휴지 등의 인화물질이 닿지 않도록 한다.
7. 비포장도로를 주행할 때 충격을 받아 손상되지 않도록 주의한다.
8. 엔진오일 첨가제나 연료첨가제의 사용을 피한다.
9. 내리막길에서는 기어를 중립에 넣지 않도록 한다.
10. 경고등이 점멸한 채 장기간 주행하면 촉매필터가 쉽게 손상된다.
11. 도심을 주로 운행하는 차량의 경우 탄매의 적체 위치가 한쪽 방향으로 쏠려 재생주기가 단축 될 우려가 있으므로 주 1회 정도는 1시간 이상 고속주행을 하는 것을 권장한다.

출처 : 네이놈