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News/기타

요소수 사태와 NOx, 그 해결책은?

by R.E.F. 19기 정승준 2021. 12. 27.

요소수 사태와 NOx, 그 해결책은?

대학생신재생에너지기자단 19기 정승준
대학생신재생에너지기자단 20기 김원경

 

요소수 대란 사태

 최근 연일 뜨거운 감자로 주목받던 “요소수 대란” 사태로 인해 대한민국 전역이 떠들썩했다. 요소수의 원재료인 “요소(암모니아)”수입에 차질이 생겼기 때문에 디젤 연료 차량을 사용하는 많은 국민들의 우려와 불편함에서 시작된 것이었다. 이에 따라 대표적인 디젤 차량인 화물차는 큰 타격을 입고 화물 운송 시스템에 문제를 일으킴과 더불어, 국민들이 자주 이용하는 택배 시스템과도 직접적으로 연결되는 등 많은 문제를 야기하였다. 요소수 대란 사태는 전 세계적인 수출 무역 경제와도 관련이 있는데, 사태의 진행 과정을 살펴보면 다음과 같다.

과정 1. 요소의 80% 이상은 중국에서 생산하여 전 세계로 수출하고 있다.
과정 2. 호주에서 석탄 수출을 하지 않기 시작했다. (호주와 중국의 무역갈등)
과정 3. 요소는 석탄에서 추출하여 생성되기 때문에, 석탄의 감소가 요소 생산의 감소로 이어지고 중국도 요소를 수출하지 않기 시작했다.
과정 4. 대한민국은 요소에 대한 수입 의존도가 중국에 97% 이상이다.

→ 대한민국에 요소 부족 현상 발생

 

 

 질소산화물저감장치(SCR)

NOx와 SCR에 대한 자세한 설명을 배제하고 이번 사태를 이해할 수 없다. 요소수에 대하여 자세히 알아보기 이전에 SCR에 대하여 알아보자.

SCR(Selective Catalytic Reduction)은 차량에서 배출되는 대기오염물질인 질소산화물(NOx)을 저감 시키기 위해 설치하는 장치로, 요소수를 배출가스에 분사시켜 촉매반응을 통해 질소산화물을 물과 질소로 변환시킨다. 여기서 질소 산화물(NOx)이란, 질소와 산소가 결합된 화합물을 의미하며, 미세먼지를 유발하고 비에 섞여 토양을 오염시키는 주범이다. SCR은 선택적 촉매 환원법이라고도 불리며, TiO2와 V2O5를 혼합하여 제조한 촉매에 NH3(암모니아), H2, CO, H2S 등의 환원가스를 작용시켜 NOx를 N2로 환원시키는 방법이다. 선택적 촉매 환원법의 (대표적인) 반응식은 다음과 같다.

[자료 1. 선택적 촉매 환원법의 대표 반응식 ⓒ정승준]

다음 반응식에서도 볼 수 있듯이, 질소산화물(NOx)은 암모니아(NH3)와 반응하여 질소(N2)로 환원되어 배출가스 중 질소산화물이 저감 되게 된다. 이 반응을 일어나도록 하는 것이 요소(암모니아, NH3)이며, 디젤 차량의 SCR에서 이루어진다고 이해할 수 있다.

 

 

요소수란?

요소수는 차량에 연료와는 별도로 주입하는 촉매제로서, 요소(암모니아, NH3)를 물(水)에 녹인 수용액이다. 디젤 차량에서 발생하는 질소산화물을 물과 질소로 바꿔주는 일종의 ‘환원제’이다. 디젤 차량은 SCR 장착이 필수적이며, 요소수는 SCR의 핵심 역할이다. (*국내에서는 2019년부터 SCR 장착을 의무화했다)

[자료 2. 요소수]

출처 : aakorea

따라서 위와 같은 특성을 가지고 있는 요소수는 디젤 차량에서 나오는 질소 산화물(NOx: 대기환경오염물질)을 제거하기 위해 배기가스 저감장치에 사용된다. 즉, NOx를 물(H2O)과 질소(N2)로 분해하여 매연을 줄이고 엔진 출력도 향상하는 기능을 하는 것이다.

 

 

요소수가 왜 중요할까?

1) 요소수가 없으면 분사 장치가 열에 노출돼 변형이 일어나 차량이 고장 날 가능성이 높고, 질소 산화물을 제대로 분해할 수 없어 환경오염을 일으킨다.

2) 현재 운행되는 디젤 화물차의 60%는 요소수가 부족할 경우 운행 중 시동이 꺼지거나 감속 운행이 불가능하도록 설계됐다.

3) 만일 소방차, 구급차, 대형 화물차 등에서 요소수가 부족해 운행 중 시동이 꺼진다면 인명피해가 발생할 수 있다.

 

 

나아가야 할 방향

현재 요소수 품귀 현상의 대안으로 ‘디젤차 운행의 규제 완화’가 제시되고 있다. 하지만 요소수 없이 운행할 경우, 질소산화물 등의 환경오염물질을 여과 없이 배출하게 된다. 환경부에서는 언제 나아질지 모르는 물류 대란이기에 요소수 없이 운행 가능한 디젤 차량 허가는 환경 파괴만 불러온다는 회의적인 시각이 나오고 있다.

이처럼 중국과 호주의 무역 마찰로 시작된 요소수의 부족은 디젤 차량을 사용하는 전 세계의 국가와 대한민국에도 큰 영향을 미쳤다. 이는 두 국가 간의 마찰 해결과 더불어 요소의 정상적인 수입으로 해결될 수 있지만, “근본적인 해결책”이라고는 할 수 없다. 큰 힘을 발휘할 수 있는 디젤 차량의 장점을 친환경 연료(수소, 전기 등)를 사용하여 안전하고 효율적이며, 2050 탄소중립에도 부합할 수 있는 차량의 생산, 기술력의 발전이 더 좋은 선택지는 아닐까.

 


참고문헌

1) 픽플러스, 중고차 수출 픽플러스, "요소수의 정의와 역할 그리고 중요성, 대란 이유?", 2021.11.19,  https://blog.naver.com/peahum/222568954924

2) 제인, 재테크하는 제인, "디젤 요소수 대란 현상과 관련주 정리", 2021.11.02, https://blog.naver.com/alswl09100/222556140462

3) 장가드, 장가드의 자동차 이야기, "디젤 요소수 역할 무엇이길래 안넣으면 어떻게 되는데?", 2021.11.20,  https://in.naver.com/musuleetwo/contents/372963539055936?query=%EC%9A%94%EC%86%8C%EC%88%98

4) 성신여자대학교, 청정융합에너지공학과 학생회, 2021.11.30, https://www.instagram.com/p/CW4keXMJHHU/

 

 

댓글6

  • 최근 가장 이슈가 되었던 사건을 다뤄주셨네요.
    개인적으로 궁금했던 내용이었는데, 많은 도움이 되었습니다.
    해외에서도 친환경연료를 사용한 운송수단 개발이 꾸준히 증가하고 있는데
    국내에서도 비슷한 움직임이 나타났으면 좋겠습니다
    답글

  • 이번 요소수 사태를 통해 디젤 차량에서 전기 자동차로의 전환이 필요함을 다시 한번 느끼게 되네요. 좋은 기사 감사드립니다! 한가지 궁금한 점이 있다면, 질소산화물의 저감을 돕는 요소가 석탄에서 추출하여 생성된다는 부분을 기사에서 찾을 수 있었습니다. 석탄은 기본적으로 환경오염의 주범이라고 볼 수 있는데, 그렇다면 이는 곧 환경오염을 줄이기 위해 환경오염을 야기한다는 뜻으로 해석이 됩니다. 그렇다면 요소수를 통한 질소산화물 저감량이 석탄 사용을 통한 온실가스 생산량보다 많기 때문에 요소수를 사용하는 건가요? 그게 아니라면 굳이 왜 요소수를 사용하는지가 궁금합니다.
    답글

  • 요소수가 매번 뉴스에 떠들썩하게 언급이 됐었는데 어떤 내용인지 잘 이해가 가지 않았는데 기사를 통해 잘 이해할 수 있었습니다. : ) 아직까진 요소수가 꼭 필요한 상황인지라 큰 사태였던 것 같습니다, 위에 주혁님 코멘트 대로 친환경연료의 보급이 높아져 이러한 사태에도 적절하게 대처할 수 있었으면 좋았지 않았을까 싶습니다. 지난 달 제가 작성했던 위스키
    연료는 대형화물차량의 연료로도 사용 가능하다고 하던데 영국이었다면 이번 사태를 위스키 연료로 대처하지 않었을까라는 생각이 들었습니다 ㅎㅎ
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  • 역시 가장 큰 이슈중 하나였던 요소수에 대한 기사를 누군가가 써주셨으면 하는 기대감이 있었는데, 그 기대감을 충족시켜주셔서 너무 감사드립니다!! 요소수에 대한 지식이 아예 전무해서 이번 사태에 대해 크게 와닿는 것도 없었고, 별 생각도 없었는데 기사를 읽어보면서 확실히 아직까지 요소수가 차지하는 비중이 높다는 것과 함께 국내에서도 새로운 기술의 개발로 요소수에 대한 불안감을 조금은 낮춰줄 수 있다면 하는 기대를 하게 되네요! 감사합니다!
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  • 얼마전까지 석유관리원에서 인턴을 하면서 요소수 대란이 국민들에게 미치는 피해에 깊게 공감했던 것 같습니다.특히 긴급 수송차량이나 화물차로 생계를 유지하시는 분들이 너무도 큰 피해를 입게 되어 유감으로 생각합니다. 국외의 상황에 좌우되지 않을 친환경 기술의 개발이 필요함을 다시 한번 자각하게 된 것 같습니다. 좋은 기사 감사합니다!
    답글

  • 최근까지 큰 이슈였던 요소수에 대해 정리해주셔서 감사드립니다. 개인적으로 궁금했던 내용이였는데, 이번 기회로 요소수 사태가 왜 일어났는지 면밀히 파악할 수 있는 기회였습니다. 요소수라는 물질이 필수적인 만큼 어떤 상황이더라도 손에 넣을 수 있는 대책이나 새로운 기술 개발이 시급해보입니다. 좋은 기사 감사드립니다!!
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