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미세먼지 저감 장치와 관련된 자동차화재의 특징 및 화재원인 입증절차의 분석
Characteristics of the Car Fires Related to a Diesel Particulate Filters and an Analysis of the Process of Proving Fire Causes 원문보기

한국화재소방학회 논문지= Fire science and engineering, v.32 no.1, 2018년, pp.99 - 107  

이의평 (전주대학교 소방안전공학과)

초록
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디젤자동차에는 배기가스 중 미세먼지의 배출을 줄이기 위해 디젤미립자포집필터(DPF)가 설치되어 있다. 그런데 디젤자동차에서 DPF로 인해 화재가 발생하는 사례가 보고되고 있다. 이 논문에서는 디젤자동차의 배기가스 배출 규제 실태 및 배기가스 저감 장치에 대해 알아본 후, DPF로 인한 자동차화재 사례, DPF로 인해 발화된 경우의 특징, DPF와 관련된 자동차화재 발생 요인과 예방대책 및 화재원인조사 시 고려사항에 대해 분석한다. 그리고 자동차화재 조사와 관련하여 DPF로 인한 화재의 입증절차를 제시한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Diesel cars employ a diesel particulate filter (DPF) to reduce the discharge of fine dust. However, cases of fires caused by DPFs have been reported in diesel cars. In this study, I examined the regulation of exhaust gas and exhaust gas recirculation in diesel cars. Then, I analyzed cases of car fir...

주제어

#Car Fire   #Fire Investigation   #DPF Fire   #Fire Cause  

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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
미세먼지 특별 대책의 핵심내용은 무엇인가? '미세먼지 특별 대책'은 경유차 배기가스 관리를 강화하고, 친환경차 보급 확대, 경유버스 단계적 대체, 석탄발전소 미세먼지 저감, 신산업융성 등을 통해 10년 내에 유럽 주요도시의 현재 수준으로 미세먼지를 개선하겠다는 것이 핵심 내용이었고, '미세먼지 관리 종합대책'은 봄철에는 노후 석탄 화력발전소 가동을 일시 중단하는 등 석탄화력 발전소 관리를 강화하고, 다량배출 사업장의 배출허용기준을 강화하고 총량제 대상물질에 먼지를 추가하며, 노후 경유차의 조기폐차와 화물차의 저공해화, 운행경유차 질소산화물 기준을 신설하고 매연 배출허용기준 강화 등을 하여 '미세먼지 특별대첵'보다 2배 높은 감축목표(2022년까지 국내배출량 30% 감축)를 달성한다는 것이 핵심내용이다.
디젤미립자포집필터의 설치가 자동차에 의무화된 이유는 무엇인가? 5 의 발생량은 디젤자동차(29%), 건설기계 등 (22%), 냉난방(12%), 발전소(11%), 비산먼지(10%)의 순으로 디젤자동차의 비중이 가장 높다.(1) 디젤자동차의 대기가스 중 질소산화물과 초미세먼지가 대기환경과 관련하여 문제가 되고 있고, 초미세먼지 발생을 억제하기 위해 디젤자동차에는 디젤미립자포집필터(Disel particulate Filter, 이하 DPF라 함) 설치가 의무화되어 있다.
대기환경보전법의 기준을 맞추기 위해 디젤자동차에 설치해야하는 장치들은 무엇인가? 첫쨰, 디젤 고압분사시스템인 커먼레일 시스템(Common rail system) 설치이다. 커먼레일 시스템은 정확한 시기에 정확한 연료(경류) 량을 전자식으로 제어 분사하여 최적의 연료분사로 유해배출믈의 수준을 나춘다. 2000년대 초 이후 생산된 디젤 승용차는 전부 이방ㅅ깅르 채택하고 있다. 둘째, 디젤산화촉매장치(Diesel Oxiadtion Catalyst; DOC) 설치이다. DOX는 세라믹 또는 금속의 담체로 구성되어 있으며, 담체의 재료로는 산화알루미늄, 산화세슘 및 산화지르코니아가, 그리고 촉매물질로는 백금, 팔라듐 등이 사용된다.(26) 촉매물질의 촉매효과로 배기 중의 산소를 이용하여 일산화탄소, 탄화수소를 제거하는 기능을 한다. CO와 HC(탄화수소)가 촉매 층을 통과하여 촉매와 반응하여 CO2와 H2O로 배출된다. 셋째, 배기가스재순환장치(Exhaust Gas Recirculation systeml; EGR)설치이다. 질소(N2)는 안정된 원소로 상온상압 공기 중의 산소와 반응하여 산화되어 질소산화물이 된다. 디젤엔진은 압축하여 착화시키므로, 즉 고온고압을 발생시켜 연소시키는 기관이므로 질소산화물의 발생을 근본적으로 막을 수 없다. 질소산화물은  NOx라고 칭하며, NO, NO2, N2O등 다양하다. 디젤엔진은 연소실에서 완전연소에 가깝게 연소할수록 NOx는 증가하고 CO는 감소하며, 반대로 불완전연소가 심할수록 CO가 증가하고, NOx가 감소하는 특징이 있다. 이러한 특징을 이용하여 완전연소를 못하게 하여 NOx가 감소하게 하는 장치가 EGR이다. EGR은 배기매니폴드 쪽에서 배기가스의 일부를 뺴내어 EGR 쿨러로 유입하게 한 후 냉각된 배기가스를 연소실로 유입하게 하는 외부 재순환시스템으로 재순환된 배기가스에는 N2에 비해 열용량이 큰 CO2가 많이 함유되어 있어 동일한 양의 연료를 연소시킬 때 온도상승률이 낮으며, 또 공기에 비해 산소함량이 적은 배기가스가 연소에 관여하게 됨에 따라 연소속도가 감소하여 연소최고온도가 낮아지게 되며 그렇게 되면 NOx의 양은 현저히 감소한다(27) EGR 쿨러로 냉각시키는 것은 연소실의 온도를 낮추기 위함이다. EGR을 통해 배기가스 연소실로 유입되어 불완전연소를 하게 되므로 출력과 연비가 낮아지며 흡기라인에 카본을 축적시키는 단점이 있을 뿐만 아니라 NOx는 저감되지만 불완전연소로 인해 입자상물질(PM)이 증가하게 되어 DPF를 추가로 장착하여야 한다. 넷째, DPF 설치이다. 위에서 언급한 것처럼 EGR를 설치하면 NOx를 저감시키지만 PM 등을 생성하므로 이 PM를 걸러줄 필터가 필요하며, 이 필터가 DPF이다. 디젤기관에서 배출되는 입자상물질의 크기는 직경 0.01~10μm 정도가 대부분이며 평균질량의 입자크기는 직경 1μm이하이다. DPF는 세라믹 필터로 되어 있으며 벌집모양의 통로양단을 하나 건너 교대로 세라믹 플러그로 막아놓아서 열린 통로로 들어온 배기가스는 세라믹 벽에 뚫린 기공을 토오가하여 이웃 통로를 거쳐 배기되므로 PM을 포집할 수 있다.(28) 
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참고문헌 (36)

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