요소수 부족 시 발생현상

유로 6의 환경규제를 적용받는 차량들에는 대부분 요소수 시스템이 적용되어 있습니다. 요소수 잔량이 부족할 경우 차량에 어떤 영향을 미치는지 알아보고 관련 시스템에서 주로 발생하는 고장들에 대해서도 설명드리겠습니다.

 

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요소수 시스템

마이티 배출가스 정화 시스템

SCR 시스템.

요소수 시스템은 현대자동차에서는 SCR 시스템으로 칭합니다. SCR: Selective Catalytic Reduction의 약자로 요소수를 통해 NOx라는 배출가스를 정화해 주는 시스템을 의미합니다.

 

요소수와 NOx가 만나면 서로 결합하여 분자 구조가 바뀌게 되고 환경에 유해한 질소산화물이 물로 변해서 배출되는 선택적 환원 촉매입니다. 차종에 따라 부품의 배치와 형상에는 차이가 있지만 시스템의 기능과 구조는 동일합니다.

 

배출가스 정화 시스템이 일렬로 배치된 마이티를 예로 들어 보면 앞쪽에는 검댕이를 잡아주는 DPF 시스템이 위치하고 뒤쪽에 NOx와 암모니아를 잡아주는 SCR & AOC 시스템이 장착됩니다.

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AOC 시스템.

요소수는 암모니아 성분으로 이루어져 있습니다. 분사량을 아무리 정확하게 하여도 암모니아 성분이 100% 환원되어 분자 구조가 바뀌는 것은 아닙니다. 일부 요소수는 암모니아 성분 그대로 배기라인을 통해 배출될 수 있습니다. 이것 역시 환경에 문제가 되기 때문에 AOC 시스템을 거쳐 암모니아 성분을 추가로 정화합니다.

 

 

적용차량

요소수 시스템은 차종에 따라 장착유무가 정해지는 것은 아닙니다. 차량의 생산 시기에 적용된 배출가스 규제에 따라 장착유무가 결정됩니다.

 

차량 제조사는 차량의 성능과 안전 기준만을 통과해야만 차량을 판매할 수 있는 것이 아니며 이보다 더욱 까다로운 환경규제 기준을 통과해야만 제조 및 판매가 가능합니다.

 

이 까다로운 환경규제는 유럽의 기준을 따르며 유로 4, 유로 5, 유로 6과 같이 뒤자리의 숫자가 높아질수록 더욱 강력한 규제를 받습니다. 현재는 유로 6의 기준을 통과한 차량만 판매가 가능합니다.

 

현대 트럭을 기준으로 보면 2014년도 말에 트라고 520 트럭에서 EGR 시스템이 삭제되고 SCR 시스템이 처음 적용되었습니다. 그 이후 유로 6의 규제를 적용받는 엑시언트 차량부터는 EGR과 SCR 시스템이 모두 장착되어 출고하게 되었습니다. 이는 마이티 QT, 메가트럭, 파비스, 뉴 파워트럭, 엑시언트 같은 트럭을 포함해 카운티, 그린시티, 에어로시티, 유니버스까지 모두 동일합니다.

 

부족 시 발생현상

경고등 점등.

레벨 경고등과 SCR 경고등

요소수 관련 시스템에는 2가지 경고등이 있습니다. 요소수의 잔량을 경고해 주는 레벨 경고등이 있고 출력제한이나 속도제한이 들어갔을 때 점등되는 SCR 경고등이 있습니다.

 

레벨 경고등은 주유 경고등과 비슷하지만 색상이 파란색으로 점등되며 아래쪽에 UREA(요소수)라는 문구가 적혀있습니다. SCR 경고등은 배출가스가 뿜어져 나오는 모양에 가운데 느낌표가 그려져 있습니다. DPF관련 경고등도 비슷한 모양은 하고 있으니 잘 구별해야 합니다.

 

레벨 경고등은 요소수 잔량이 12% 이하가 되면 점등됩니다. 단순 경고이기에 출력제한은 없습니다. 잔량이 6% 이하로 떨어지면 레벨 경고등 점등에서 점멸로 바뀌게 됩니다. 계기판에 지속적으로 경고등이 점멸하면 아무래도 신경이 쓰일 수밖에 없습니다.

 

이렇게 까지 신호를 해줬으면 운전자는 당연히 요소수 부족을 인지했을 겁니다. 하지만 부득이한 사정으로 요소수 주입이 어려운 상황이 발생할 수 있습니다. 4% 이하로 잔량이 떨어지게 되면 SCR 경고등이 추가로 점멸됩니다. 이때부터는 최대 토크의 25%가 제한되며 차량의 출력이 크게 떨어지게 됩니다. 운행은 가능하지만 일을 하기는 어렵습니다.

 

최종 4단계는 요소수 잔량이 1% 이하로 떨어지면 진입하게 됩니다. 레벨 경고등과 SCR 경고등이 양쪽에서 점멸하기에 정신이 하나도 없습니다. 더군다나 속도제한이 들어가며 차속이 20 km/h로 묶여 버립니다. 어린이 보호구역의 속도제한이 30 km/h인 것을 감안하면 얼마나 느린 속도인지 감이 올 겁니다. 차량운행이 불가하다고 볼 수 있습니다.

 

요소수 잔량을 12% 이상 주입해 주면 모든 경고등은 소등되며 출력제한이나 속도제한도 해제됩니다.

단계	요소수 잔량	레벨경고등	SCR경고등
1단계	12% 이하	점등
2단계	6% 이하	점멸
3단계	4% 이하	점멸	점멸
4단계	1% 이하	점멸	점멸

 

 

요소수 시스템 고장내용

요소수 라인 누수 및 막힘.

요소수의 흐름을 크게 보면 요소수 탱크에서 출발하여 요소수 펌프로 들어가 압력을 생성하고 분사노즐을 거쳐 분사를 하게 됩니다. 분사하고 남은 잔량은 회수되어 탱크로 돌아오게 됩니다. 모든 부품 사이에는 플라스틱 원터치 튜브가 적용되어 있으며 다른 부품과의 간섭으로 손상되거나 원터치 커넥터가 빠지는 고장이 발생합니다.

 

NOx 센서 이상.

SCR 시스템의 앞뒤로 엔진에서 나오는 NOx량을 검출해 주는 NOx센서가 장착되어 있습니다. 이 센서의 판단으로 요소수의 분사량이 결정되는데 빗물이나 세차장 같은 외부요인 또는 내부 회로이상으로 고장이 일어날 수 있습니다. NOx센서에서 정확한 데이터가 입력되지 않으면 SCR 시스템은 작동을 멈춥니다.

 

요소수 소모량 이상.

요소수의 주입 방법이 잘못되었거나 요소수 탱크 내에서 잔량을 감지하는 센더가 고장 날 경우 소모량 측정이 정확하게 이루어지지 않을 수 있습니다. 차량이 일정시간 운행 했음에도 소모량에 변화가 없으면 요소수 시스템에 문제가 있는 것으로 판단하여 경고등을 띄우게 됩니다. 올바른 요소수 주입방법에 대해서는 아래 링크를 통해 확인해 보시기 바랍니다.

 

요소수 분사 불량.

요소수를 분사하는 노즐은 캐털리틱 컨버터(머플러)에 장착되어 있습니다. 연료를 분사하는 인젝터 같이 고압으로 분사하지 않다 보니 시간이 지나면 노즐의 끝 부분이 막힐 수 있습니다. 또한 분사를 하지 않을 때 오히려 검댕이(PM입자)가 노즐로 침투하여 라인을 막어버릴 수도 있습니다. 결국 어느 정도 시간이 지나면 교체해 줘야 하는 소모품입니다.

 

요소수 품질이상.

요소수에도 등급이 있고 품질이 있습니다. 시스템이 아무리 정상작동한다고 해도 요소수의 품질이 좋지 않으면 NOx가 정화되지 않고 배출될 수 있습니다. 요소수의 품질은 소비자가 구별할 수 없지만 다행히도 차량에서 "요소수 품질이상"이라는 고장코드를 띄워줄 수 있습니다.

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부품 리스트.

요소수 시스템은 유로 6의 환경규제가 적용된 차량이면 차종과 상관없이 거의 동일한 부품들이 장착됩니다. 탱크의 용량과 라인의 형상만 틀리지 나머지는 동일하다고 봐도 무방합니다. 엑시언트 트럭을 예를 들어 주요 부품의 구성을 알아보도록 하겠습니다.

품명	품번	수량
요소수 탱크	28510-7S212	1
요소수 센더	28520-7S320	1
요소수 펌프	29620-84700	1
요소수 노즐	29630-84300	1
DCU	29610-84321	1
전단 NOX 센서	29655-84330	1
후단 NOX 센서	29650-84300	1
요소수 필터	29628-84300	1

 

부품견적서에는 교환한 부품 외에 직접적으로 관련이 없는 부품이 일부 포함되어 있을 수 있으니 위 표를 참고하여 품명과 품번이 일치하는 부품의 개별적인 금액을 확인해 보기 바랍니다.

SCR 시스템 부품 견적서

 

마무리.

요소수 시스템은 모두 차량이 알아서 판단하고 분사하기 때문에 운전자가 신경 쓸 일이 없습니다. 요소수의 잔량을 잘 유지해 주고 1년에 한 번 정도 필터를 교환해 주면 됩니다. 하지만 관련된 부품이 워낙 많고 회로가 복잡하기에 잔고장이 많은 것도 사실입니다.

 

고객들과 상담을 해보면서 알게 된 것 중에 하나가 DPF 강제 재생을 하면 머플러에 요소수를 분사한다고 생각하시는 분들이 많이 있었습니다. 실제로 DPF강제 재생 시에는 경유가 분사되며 요소수는 검댕이 태우는 것과는 직접적인 관련이 없습니다. 요소수가 분사될 때 따로 작동등이 들어오는 것도 아닙니다.

 

정비사례 모음

상용차량에 대한 다양한 정비사례가 주기적으로 업데이트되니 관련업무에 종사하거나 자가정비에 도전해 보실 분들은 참고해 보기 바랍니다.

엑시언트 경고등 점등 C100E05

 

마이티 흰 연기 발생

 

트라고 경고등 점등 연료압력 저하