환경과학-배기가스

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환경과학-배기가스에 대한 보고서 자료입니다.

목차

■환경과학-배기가스

■순서
◉ 개 요
◉ 서 론
◉ 본 론
1.대기오염 물질의 종류
자동차 배기가스(自動車 排氣가스)
탄화수소(HC)
황산화물(SO2)
질소산화물(NOx)
2. 대기오염물질과 배기가스
2.1 대기오염 물질의 배출
일산화탄소(CO)
입자상 물질(PM)
2.2 배기가스 분석
3. 자동차 배출가스 저감대책
◉ 휘발유자동차
◉ 디젤 자동차
◉ 기타 자동차
◉ 자동차 배출가스 관리
◉ 제작 차에 대한 인증
◉ 제작차 배출허용기준 검사
◉ 결함확인 검사
◉ 운행 차 배출가스 관리
◉ 자동차용 연료 및 첨가제
4 기관 배기가스 저감 대책
4.1 가솔린 기관의 배기가스 저감 대책
◉ Blow-by 가스의 제어
◉ 증발가스(HC)의 제어
◉ 배출가스의 제어
ⅰ) 연료의 개선
ⅱ) 연소실에서 배출되는 오염물질의 감소
ⅲ) 배출물의 처리
4.2 디젤기관의 배기가스 저감 대책
4.3 기타 배기가스 저감 기술
◉ 감속시의 배출가스 억제
◉ 점화시기 및 점화 플러그
◉ CAP (Cleaner air package)방식
◉ 자동 온도 조정식 공기 청정기(Air Control Valve)
◉ FBC 장치
◉ 대시포트(dash pot)
◉ 2차 공기 공급 장치
◉ MCA-JET SYSTEM
◉ 결 론

본문내용

염 문제 해결
디젤엔진은 휘발유 불꽃점화 엔진에 비해 10배정도 수명이 길고, 높은 연료 효율 때문에 인기가 높았다. 하지만 배출되는 배기가스의 오염이 심해서 급기야 환경부에서 디젤버스 대신 천연가스를 이용하는 버스를 준비하게 했다. 현재 환경문제 때문에 무공해로 알려진 천연가스 버스가 시범적으로 운행되고 있다. 디젤엔진에 대한 배기가스 규제는 세계적으로 강화되고 있다. 미국, 유럽, 일본, 그리고 우리나라에서는 거의 모든 트럭과 버스가 디젤연료를 사용한다.
디젤연료와 공기 혼합물은 압축 과정을 거쳐 연소 점까지 온도가 올라가게 된다. 많은 공기와 적은 연료비율로 혼합되기 때문에 불완전연소로 발생하는 일산화탄소나 불 연소 탄화수소의 농도는 매우 낮다. 반면 질소산화물의 농도는 높게 나타난다. 많은 양의 공기가 첨가되고, 연소점까지 고온으로 올라가면 공기에 포함돼 있는 질소와 산소가 반응해서 이른바 NOx(NO, NO2, N2O 등)라는 물질이 발생한다. 이것은 고온 NOx라고 하며 산성비의 원인이 된다. 또한 매연이라 불리는 검댕이 많이 발생하는 것도 디젤의 장점을 무색하게 한다.
하지만 기술은 발전하는 법. 디젤 자동차에서 발생하는 질소산화물과 검댕을 없애는 촉매가 곧 실용화될 예정이다. 연소 시 발생되는 검댕을 분해시키기 위해서는 4백-4백50℃의 온도가 필요하지만, 이 정도를 자동차에서 발생시키기는 쉽지 않다. 그러나 백금이나 팔라듐같은 귀금속 촉매를 이용하면 검댕의 분해에 필요한 활성화 에너지가 낮아지기 때문에 온도를 대폭 낮출 수 있어 자동차의 열기만으로도 산화가 가능해진다. 보통 화학반응을 잘 일어나게 해주는 데는 열에너지를 이용해 반응 활성도를 높이는 방법이 있는데, 여기서는 반응물의 활성화 에너지를 낮춰 낮은 온도에서도 반응물이 활성화될 수 있게 촉매가 도와주는 것이다.
제트기 안의 오존 농도 낮춘다.
1970년 후반 상업용 정기 여객기의 비행요원과 승객들은 흔히 두통이나 눈, 코, 목의 자극 그리고 가슴 통증을 호소하는 현상이 종종 발생했다. 이 시기에 제트 항공기들은 연료 절감을 위해 현재보다 공기저항이 적은 더 높은 고도로 비행하는 경향이 있었다. 오존(O3)의 농도가 높은 성층권에 해당하는 고도 4만 피트(약 12km) 이상을 비행하는 항공기는 오존을 함유하는 공기를 에어컨을 통해 기내로 공급했고, 이로 인해 인체에 해를 끼치게 됐다.
결국 항공기내의 오존 농도를 인체에 영향을 주지 않는 일정 농도 이하로 유지토록 하는 규제가 시작됐고, 이런 규제치를 만족시키기 위해 오존을 산소로 전환시킬 수 있는 촉매 장치가 개발됐다. 현재 상업화돼 각 항공기에 설치돼 있는데, 가장 널리 사용되는 촉매로는 팔라듐이 중심이 되는 귀금속이나 산화망간(MnO2) 등이 있다.
산화망간 촉매에서 망간이 오존을 잡아당겨 산소(O2)로 변화되기 쉽게 해준다. 일반적으로 오존이 산소로 변환되기 위해서는 많은 에너지가 필요하기 때문에 반응이 잘 일어나지 않는다. 하지만 산화망간 촉매는 오존을 망간에 흡착시키고, 여러 단계의 화학반응을 거쳐 오존이 산소로 쉽게 변할 수 있도록 도와준다.
휘발성 유기화합물의 처리
최근에 많은 관심의 대상이 되고 있는 환경오염물질 중의 하나가 휘발성 유기화합물(VOCs)이다. 휘발성 유기화합물은 쉽게 휘발되는 성질 때문에 대기 중에 포함돼 인체에 직접적으로 영향을 줄 수 있다.
휘발성 유기화합물은 광화학스모그나 오존 발생의 원인이 될 뿐 아니라, 그 자체만으로도 인체에 영향을 끼칠 수 있다. 페인트 도색과정, 주유소에서의 휘발유 주유 시, 세탁소에서 드라이 크리닝 과정, 각종 기계와 전자부품 세척과정, 음식물 조리과정 등 우리 생활의 많은 분야에서 휘발성 유기물질이 발생하고 있다.
이런 휘발성 유기화합물이 대기로 전달되기 전에 분해시켜 제거하는 방법으로 촉매를 이용한 저온 소각법이 경제적으로 유용하게 사용되고 있다. 휘발성 유기화합물이 함유된 공기를 촉매 층에 통과시키면 휘발성 유기화합물의 대부분이 무해화 된다.
버너를 이용해 반응이 일어나도록 오염된 공기를 가열시키고, 이 예열된 공기가 귀금속으로 이뤄진 촉매 층에서 분해돼 이산화탄소와 물로 배출된다. 지렛대를 이용하면 무거운 돌도 쉽게 들어 올릴 수 있는 것처럼 많은 에너지가 필요한 화학반응을 촉매를 이용하면 적은 에너지 상태에서도 쉽게 일으킬 수 있다. 대부분의 휘발성 유기화합물은 탄소와 수소로 이뤄져 있기 때문에 위와 같은 반응식을 나타낸다.
맹독성 다이옥신을 약독성으로
이제 모르는 국민이 없을 정도로 오염물질의 대명사로 알려진 다이옥신. 다이옥신은 주로 폐기물을 태울 때 발생한다. 아주 작은 양으로도 인체에 치명적인 영향을 줄 수 있기 때문에 다이옥신에 대한 환경 규제치는 다른 환경 오염물질들과는 비교할 수 없을 정도로 엄격하다. 그렇다고 폐기물을 처리하지 않을 수 없기 때문에 쓰레기 소각장이나 폐기물 처리장에서는 다이옥신 문제를 해결해야만 한다. 활성성분인 플래티늄이나 팔라듐을 반응물과의 접촉을 쉽게 하기 위해 표면적이 넓은 알루미나에 코팅시켜 사용해 다이옥신을 제거할 수 있다.
다이옥신은 분자 내에 염소를 포함하고 있기 때문에 분해 시에 필연적으로 염산이나 염소가스가 발생한다. 그러나 이것은 다이옥신에 비해 독성도 낮고 암을 유발하는 물질이 아니기 때문에 상대적으로 규제치가 낮다. 즉 독성 높은 다이옥신이 독성 낮은 물질인 염산 또는 염소가스로 전환돼 이제 어느 정도 안심할 수 있게 됐다. 현재 국내 대부분의 신설 도시폐기물 대형 소각로에는 촉매설비가 장착돼 있다.
<참고 문헌>
대기환경개론 (동화기술 2001년)
( 환경부 1998 자료)
제작자동차배출허용기준소음허용기준의 검사방법및절차에관한규정 (환경부 2000)
과학 동아 2000년 12월
석유협회보 1996 9월호
21세기의 자동차 공학 장병주 외4인 (진영사)
http://cont111.edunet4u.net/2002/kybaik1/11/index2.asp
http://my.netian.com/~khjij/gas.html
http://www.dla.go.kr/0_renew/m6/terms/bi
/배기가스.htm

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