1. 개요
우리나라에서는 2009년 9월 1일부터 경유자동차 배출허용기준이 EURO-5로 강화됨에 따라 촉매제를 사용하여 질소산화물을 저감시키는 SCR(Selective Catalytic Reduction, 선택적 촉매저감 기술)이 대형경유차에 적용되기 시작하였다. SCR 기술은 대형경유차에서 배출되는 질소산화물을 줄이기 위해서는 장치에 주기적으로 공급하여야 하고 배출가스 제거과정에서 요소수용액(촉매제)를 분사하여 화학적인 반응을 통해 질소산화물을 저감시키는 것이다.

글 / 엄명도 (국립환경과학원)
출처 / 한국자동차공학회 오토저널 2013년 10월호

만약 촉매제를 미공급 하거나 불량 촉매제를 공급하게 되면 질소산화물 배출이 EURO-2(2000년 이전 배출기준) 수준으로 악화(현재 EURO-5 적용)되어 버린다. 따라서 적정 촉매제 제조와 공급∙판매를 유도하고 대형 경유차 배출가스 관리의 실효성을 확보하기 위해 대기법에 기존 연료첨가제법에 촉매제 품질 기준을 도입(2009. 7) 하였다. SCR 기술 적용을 위한 대형 경유차용 요소수 촉매제는 2007년 9월부터 수입 및 생산판매되고 있다.

2. 관련 법령규정

대기환경보전법 제74조 자동차연료∙첨가제 또는 촉매제의 검사 등은 다음과 같다.

① 자동차연료∙첨가제 또는 촉매제를 제조(수입을 포함한다. 이하 이 조, 제75조, 제82조 제1항제9호, 제89조 제9호 및 제91조제10호에서 같다)하려는 자는 환경부령으로 정하는 제조기준(이하“제조기준”이라 한다)에 맞도록 제조하여야 한다.

② 자동차연료∙첨가제 또는 촉매제를 제조하려는 자는 제조기준에 맞는지에 대하여 미리 환경부장관으로부터 검사를 받아야 한다.

③ 누구든지 제2항에 따른 검사 결과 제조기준에 맞지 아니한 것으로 판정된 자동차연료∙첨가제 또는 촉매제를 자동차연료∙첨가제 또는 촉매제로 공급∙판매하거나 사용하여서는 아니 된다. 다만, 학교나 연구기관 등 환경부령으로 정하는 자가 시험∙연구 목적으로 제조∙공급하거나 사용하는 경우에는 그러하지 아니하다.

④ 환경부장관은 자동차연료∙첨가제 또는 촉매제로 환경상의 위해가 발생하거나 인체에 매우 유해한 물질이 배출된다고 인정하면 환경부령으로 정하는 바에 따라 그 제조∙판매 또는 사용을 규제할 수 있다.

⑤ 첨가제 또는 촉매제를 제조하려는 자는 환경부령으로 정하는 바에 따라 첨가제 또는 촉매제가 제2항에 따른 검사를 받고 제조기준에 맞는 제품임을 표시하여야 한다.

⑥ 제2항에 따른 검사를 받으려는 자는 환경부령으로 정하는 수수료를 내야 한다.

⑦ 제2항에 따른 검사의 방법 및 절차는 환경부령으로 정한다. 제75조 자동차연료∙첨가제 또는 촉매제 제조∙공급∙판매중지 규정

① 환경부장관은 제74조제2항을 위반하여 검사를 받지 아니하거나 검사받은 내용과 다르게 자동차연료∙첨가제 또는 촉매제를 제조하는 자에 대하여는 그 제조의 중지를 명할 수 있다.

② 환경부장관은 제74조제3항을 위반하여 제조기준에 맞지 아니한 것으로 판정된 자동차연료∙첨가제 또는 촉매제를 공급하거나 판매한 자에 대하여는 공급이나 판매의 중지를 명할 수 있다.

제89조 (벌칙) 다음 각 호의 어느 하나에 해당하는 자는 7년 이하의 징역이나 1억원 이하의 벌금에 처한다.

- 제74조제1항을 위반하여 자동차연료∙첨가제 또는 촉매제를 제조기준에 맞지 아니하게 제조한 자

- 제74조제2항을 위반하여 자동차연료∙첨가제 또는 촉매제의 검사를 받지 아니한 자

- 제74조제3항 본문을 위반하여 자동차연료를 공급하거나 판매한 자

- 제75조에 따른 제조 또는 공급∙판매의 중지명령을 위반한 자

제115조 자동차연료∙첨가제 또는 촉매제의 제조기준은 표 1과 같다. 한편 촉매제(요소수) 사용중 불량품이나 다 사용하고 보충이 필요할 때를 대비하여 환경부 고시중 제작차 인증방법 및 절차에 관한 규정에 보완기능을 추가하였다.

고시 제25조(배출가스 저감장치와 관련한 출력제한)

① 자동차제작자는 다음 각 호의 항목에 해당하는 경우 자동차 출력이 제한되도록 하여야 한다.

1) SCR장치 출력다운 제어

가. 탱크에 충전된 요소수용액을 전부 사용한 경우

나. 불량 요소수용액을 사용하거나 요소수용액 소모량을 줄이기 위해 인젝터 등의 장치를 임의로 조작하는 경우

다. SCR장치를 임의 탈거하는 경우

라. 선택적 촉매장치의 요소수용액 분사기 고장 등 배출가스저감장치의 기계적 고장이 발생한 경우

마. NOx 센서(NOx 센서를 장착한 경우) 또는 요소수용액량을 감지하는 센서 등의 고장, 임의로 조작 또는 탈거하는 경우

바. 기타 선택적 순환장치의 정상적인 기능에 장애를 일으키는 경우

② (생 략)

③ 자동차제작자는 배출가스 저감장치의 성능과 관련한 출력제한을 엔진회전수에 관계없이 전구간의 엔진부하가 최대 토크의 60% 이하로 하여야 한다. 다만, 차량 총중량 16톤 이하 대형 및 초대형 화물자동차와 차량 총중량 7.5톤 이하 대형승용자동차는 75% 이하로 제한할 수 있다.

3. 촉매제의 관리

촉매제 정의 및 질소산화물 저감원리로서 촉매제는 액상 물질로 되어 있고 주요성분은 요소수와 물이며‘요소수 수용액’또는‘유레아(Urea)’라고 불러진다. 저감원리로는 자동차 배기관끝과 저감장치 전단에 촉매제가 분사되면서 배출가스 중 질소산화물과 직접 접촉하여 촉매제가 분해 과정을 거쳐 암모니아가 생성되고 동 물질이 질소산화물과 화학적 반응을 통해 질소와 물로 분해시키는 것이다.

촉매제 검사제도를 요약하면 촉매제 제조업체는 제조하려는 촉매제가 제조기준에 맞는지 사전에 검사를 받아야 하며 적합하지 않은 경우는 공급∙판매 또는 사용을 할수 없다. 검사결과 기준에 통과한 촉매제의 경우는 적합 제품임을 제품에 표시한다.

촉매제 제조∙공급∙사용 위반시 조치사항으로 사전 검사를 받지 않은 경우나 검사받은 내용과 다르게 촉매제를 제조하는 경우, 기준에 맞지 않는 첨가제를 판매하는 경우 각각 제조∙공급∙판매 중지 조치할 수 있도록 규정하고 있다.

4. 자동차 촉매제 생산 및 유통 현황

촉매제 제조사별 생산 및 유통 현황으로는 2010년 12월말 기준으로 9개 제조업체 중 11개 제품이 제조되어 유통, 판매되고 있다.