배기오염물질(Exhaust Pollutants)
<자동차 배출가스의 특성>
 - 배출가스의 근원(Source of Auto Emissions)
자동차는 엔진에서 연료를 태워서 그 힘으로 움직인다.
배출가스는 연소시,배기시,배기파이프등에서 발생한다.완전연소시에는 이산화탄소,물,질소등이 발생하
지만 이는 지금 기술로는 불가능하고 실제로는 인체에 해로운 탄화수소,질소산화물,일산화탄소,그리고 
검댕이(soot)등이 발생한다
. 




완전연소시 (Perpect Combustion)
Fuel(탄화수소계) + Air(O2, N2) ------>  CO2 + H2O+ N2
실제 연소시 (Real World Combustion)
Fuel+ Air-----> 불연소 탄화수소 + NOx+ CO+ CO2+ H2O
 
디젤엔진은 연소직전에 고온,고압의 공기중에 분사노즐을 통해고압으로 연료를 분사하므로 연료는 공기
와 불균일하게 분포하게 되는데,배기가스 생성과정은 분사된 연료의 분포와 시간이 지남에 따라 공기와
의 혼합에  의하여 형성된 공연비 (공기와 연료의 비율)분포가 어떻게 변하는냐에 따라 크게 영향을 받는
다.
1. 질소산화물(NOｘ)
  질소산화물은 높은온도의 공기중에서 질소(N)와 산소(O)사이의 반응에서 생성된다.   
  NOｘ는 온도와 혼합기(연료+공기)분포가 불균일한 고온의 연소가스영역에서 형성되는데,공연비가 이
  론당량비에 가깝게 형성된 영역에서 생성율이 높다. 그리고 생성속도는 연소가스의 온도와 산소농도에 
  영향을 받는다.
  고온연소시 발생하는 것으로서 NO, NO2가 있으나 95%가 NO이다. NO가 공기 중에서 서서히 산화하면 
  NO2가 되고 실제로 건강에 장해를 유발시키는 것은 주로 NO2로서 이 NO2는 사람이 호흡 할 때에 체내
  에 침입해서 깊이 폐포에까지 도달하고 수 시간 내에 호흡 곤란을 수반한 폐수종 염증을 일으키는 독성
  이 강한 물질이다. 일반적으로 알려진 NO2의 급성 피해는 그 자체가 직접적으로 눈에 자극을 주지 않을 
  뿐, NO2가 점막 분비물에 흡착하여 산화성이 강한 질산을 형성하므로 호흡기 질환(기관지염, 기관지초
  염, 폐기증, 폐염)을 유발시키고 섬유성 폐색성 기관지초염 및 폐암까지도 일으킬 수 있다.
  질소산화물의 생성이 현저한 공연비 영역을 피하기 위해서는 온도와 산소농도를 제어하여야 한다.
  대부분의 질소산화물(NOx)은 연소시 공기중의 질소와 산소가 높은 열에 의해 반응하여 생성된다. NOx
  는 유행성 독감과 같은 치명적인 전염병에 대한 감수성을 증가시키며 폐수종(水膳), 기관지염, 폐렴 을 
  일으킨다. NOx는 대기중에서 각종 탄화수소(HC)와 함께 햇빛과 반응하여 광화학반응을 일으켜 오존을 
  생성한 다. 오존은 광화학스모그의 원인물질이며 대기중에 오존농도가 높으면 광화학스모그 현상이 나
  타나 시정 을 악화시키는 등 대기의 질을 크게 저하시킨다. 대기중 오존의 농도가 높으면 눈의 점막을 
  자극하여 눈물이 나고, 가슴이 답답하며, 천식, 기관지염 등 호흡기 질병을 악화시킨다. 또한 오존은 강
  력한 산화제이므로 식물에 대한 피해는 물론 농작물의 수 확을 감소시키고 합성고무등 재산피해를 가져
  온다. 

  오존은 대기중의 NOx와 SO2를 산화시켜 질산과 황산을 생성하므로 산성비의 원인이 되기도 한다. 
  자동차에서 배출하는 NOx 배출량은 전체 배출원중 41%를 차지하고 있으며 우리나라는 디젤자동차의 
  보유비율이 34%로써 세계 어느 나라보다 높을 뿐만 아니라 휘발유자동차에 비하여 배출가스 규제가 엄
  격하지 않아 NOx 및 입자 상물질이 많이 배출되고 있다. 디젤자동차에서 많이 배출되는 NOx와 입자상
  물질의 배출량을 즐이기 위하여 단계적인 규제강화를 하 고 있으며 2002년에는 현재의 미국 수준으로 
  엄격한 배출가스 규제가 실시된다. 그러나 2000년대에 디젤자동차의 배출가스 규제가 현재의 선진국 
  수준으로 강화된다 하더라도 대기 오염물질 배출량의 저감효과는 당장 크게 나타나지 않는데 문제가 있

  다. 연료의 대체나 고정배출원에서 방지장치를 설치하여 대기오염물질을 저감시키고자 하면 시행년도
  에 즉시 효과가 나타나지만 자동차에 있어서는 기존의 운행차에 대해서는 강화된 규제가 적용되지 못하
  고 제작차에만 적용되기 때문에 규제강화에 따른 오염물질 저감효과는 운행차의 폐차시 새차로의 교환
  효 과 밖에 기대할 수 없다. 그러므로 자동차 배출가스 규제강화에 따른 실질적인 오염물질 저감효과는 
  규 제강화후 5~10년뒤에 나타나게 된다. 2000년에 1,300 만대의 자동차가 등록되어 운행될 것으로 전
  망하고 있는바 자동차의 증가에 따른 오염 물질 증가는 배출가스 규제강화에 따른 오염물질 저감효과를 
  상쇄할 것이므로 자동차 배출가스에 의한 도시대기오염을 저감시키기 위해서는 배출가스 규제 강화와 
  더불어 철저한 운행차 관리를 하여야 하고 대체연료 자동차인 천연가스 자동차, 알콜 자동차 및 전기 자
  동차와 같은 초저공해 자동차를 생산 보 급하여야 하며 지하철과 같은대중교통수단을 확충하

  여 자동차운행을 줄이도록 하여야 할 것이다.
 
2. 탄화수소(HC)     
  탄화수소는 연소실벽면이나 공연비가 농후한상태에서 산소부족으로 생성되기도하고 연료가 기화하여 
  산화되지 않은채 배출되기도 한다.
  연료의 주유시 증발이나 또는 일산화탄소와 같이 연료가 불완전 연소할 때 발생한다. 저농도에서 호흡
  기 계통을 자극하는 정도이나 이것이 산화되어 생기는 알데하이드는 눈,점막, 피부등을 심하게 자극하
  며 알데하이드가 다시 산화되면 과산화물이형성되어 광화학스모그의 원인이 되어 눈을 더욱 자극하게 
  된다. 탄화수소류중 다환방향족탄화수소(PAHs : Polynuclear Aromatic Hydrocarbons)는 유기물질의 
  불완전 연소에 의해 주로 생성된다.
 
3. 일산화탄소(CO)
  일산화탄소는 연료가 충분한 상태에서 공기 부족으로 인한 불완전 연소시 발생한다.
  사람이 흡입하였을 경우 혈액중 헤모글로빈(Hb) 과 결합 능력이 산소에 비해서 약300배정도 강하므로 
  혈액 중의 산소운반 능력을 감소시킨다. 따라서 조직 세포로 공급되는 산소의 부족으로 산소결핍증을 
  일으켜 중독 내지는 사망에까지 이를 수 있게 된다. 이러한 영향으로는 인체내 혈액 중에 CO-Hb의 포
  화도가 약 10%정도이면 자각 증상이 나타나기 시작하며 기억이나 학습에 영향이 있고, 20%가 되면 두
  통 및 현기증을 느끼고 수족의 마비감 등의 중독현상이 나타나며 40%의 전후에서는 구토, 판단력 감퇴 
  그리고 60% 전후에서는 경련, 혼수상태와 70% 전후에서는 사망하게 된다.
  CO는 연탄이나 석유와 같은 화석연료의 불완전연소에 의해 생성되는 오염물질로서 호흡에 의해 혈액 
  중 헤모글로빈(Hb) 과 결합하여 일산화탄소-헤모글로빈(CO- Hb)을 만들어 혈액의 산소 운반능력을 
  저하시킨다. 간선 도로변과 같이 공기중의 CO농도가 높은 지역에서 오랫동안 근무하게 되면 혈액중의 
  CO-Hb 농도가 증가하여 인지작용 및 사고능력의 감퇴, 반사작용의 저하, 졸음 유발,협심증 유발, 임신
  여성에 있어 태아성장 및 어린아이의 조직발달에 나쁜 영향을 미친다. 우리나라에서는 가정용 취사 및 
  난방연료로 연탄을 많이 사용함으로써 특히 겨울철에는 대기중 CO 농도가 아주 높았다. 그러나 도시가
  스 보급확대와 프로판 및 경유 등이 가정용 연료로 사용됨에 따라 CO배출량이 매년 감소하고 있다. 또
  한 휘발유 자동차에서 많이 배출되는 CO의 배 출량도 휘발유 자동차의 엄격한 배출가스 규제로 현저히 
  줄어들고 있다. 우리나라는 자동차 배출가스 규제가 처음 실시되었던 '80년에 53 만대 정도였으나 '90
  년에는 339만대로 증가하였고 '95년에는 847만 대가 등록되어 운행되고 있으며 '90년 이후 매년100만
  대씩의 자동차가 증가하고 있는 실정이다. '80년 이후 우리나라의 자동차 등록대수 증가추이를 나타내
  었다. 배출가스 방지장치가 되어 있지 않은 휘발유 자동차는 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC) 및 질소산
  화 물(NOx) 이 많이 배출되며 디젤자동차는 휘발유 자동차에 비하여 CO 및 HC는 아주 적게 배출되나 
  NOx가 많이 배출되고 휘발유 자동차에서는 아주 적게 배출되는 매연 등 입자상 물질이 많이 배출된다. 
  
4. 입자상물질(Particulate Matter)
  PM은 우리가 눈으로 볼 수있는 입자성을 띠고있다,이들은 주로 불완전 연소시 발생하며 나쁜 연료와 윤
  활유도 원인이다. 휘발유자동차보다는 경유자동차에서 대부분 배출되고 있으며 촉매장치가 부착된 저
  공해자동차에 비하여 약30-70배 정도 더 많이 배출된다. 디젤자동차에서 배출되는 입자상물질 (매연포
  함)의 대부분은 평균직경이 0.1~0.3um인 아주 작은 입자로서 대기 중에 배출되면 큰 입자보다 오랫동
  안 대기중에 떠돌아 다니며 호흡에 의해 폐 깊숙히 침착되어 암을 유발시키는 것으로 알려져 있다. 특히 
  대기 중에 돌연변이성 물질이나 발암 물질은 입자상 물질을 매개체로 하여 호흡기를 통해 쉽게 인체에 
  침투되는데 발암물질로는 다환방향족 탄화수소류 (PAHs)인 Benzo(a) Pyrens등이 포함되어 있다.
 
출처 : http://aerosol.che.cau.ac.kr/ftp_up/jylee/gas.htm