[자동차 속 과학] 배기가스와 완전연소

▒ 자동차의 배기가스와 완전연소

자동차가 달릴 때 나오는 배기가스는 휘발유나 경유 등이 엔진 내부에서 연소되어 나오는 것입니다. 실제로 자동차를 움직이는 데 사용되는 연료는 55%정도이며, 30%정도는 배기가스로 배출됩니다.

우리가 생각하기에 배기가스로 배출되는 30%는 낭비되는 것 처럼 보이지만 사실은 그렇지 않습니다. 배기가 잘 이루어지면 대기압과 실린더 내부의 압력차에 의해 다음 열량을 내기 위해 연료와 공기가 쉽게 실린더 내부로 들어와 완전연소가 되는 것입니다.

대기를 오염시키는 것은 이처럼 완전연소가 되지 못하기 때문입니다. 대부분의 자동차가 연료로 사용하는 가솔린은 완전연소가 되면 인체에 무해한 이산화탄소와 물이 됩니다. 그러나 완전연소가 되지 못하면 인체에 유해한 일산화탄소가 만들어 집니다. 이럴 때는 연료보다 공기를 많이 넣어 혼합기를 엷게 하면 되지만, 이렇게 되면 엔진의 출력이 저하되는 현상이 일어납니다.

탄화수소도 마찬가지로 연소실이 충분한 온도까지 올라가지 못한 상태에서 불완전연소가 된 채로 배출될 때 발생합니다. 이런 물질 중 가장 심각한 공해의 주범은 질소산화물 입니다. 질소 산화물은 공기중에서 스모그를 일으키며, 대기 중에 농도가 높아지면 두통과 현기증이 나며 심하면 생명을 잃게 되기도 합니다.

공해를 줄이기 위한 노력

이처럼 공기 오염이 심각해 지자 각종 장치를 통해 공해물질을 줄이려는 노력들이 활발합니다. 이 중의 하나가 배기 파이프에 촉매를 설치해서 인위적으로 줄이는 방법입니다. 촉매기는 산화알루미늄에 백금(Pt)과 로듐(Pd)을 입힌 벌집모양의 구조를 가지고 있는데, 이 벌집모양의 통로에 배기가스를 통과시키면 산화와 환원작용을 통해 공해 물질을 줄여줍니다. 백금은 일산화탄소와 탄화수소의 산화작용을 하고, 로듐은 질소산화물의 환원작용을 합니다.

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