요즘 들리는 뉴스 가운데 화물 트럭에 들어갈 데 수가 부족하고 화물 운송에 매우 큰 차질을 빚고 있다는 것이 눈에 띈다.”물류 대란”라는 단어도 등장했다.중국발의 요소 수의 품귀 현상 문제로 화물차 운전자들이 애간장을 태우고 있다.육상 물류의 한축인 디젤 화물차 3분의 2가 요소 수가 없으면 운행이 어렵고 물류 대란이 확산될 것이라는 우려도 나오고 있다.물류 업계는 이번 주말을 기점으로 상황이 더 심해질 것으로 전망했다.(출처:조선 일보)문제의 핵심인 요소 수는 대부분 중국에서 수입되지만 중국 생산량에 차질이 생긴 결과이다. 그렇다면, 요소 수는 과연 뭔데 이런 문제가 발생하는가, 일반인도 알아 둘 필요가 있다는 생각이 든다.이전에 관련된 제품을 생산하는 회사를 맡은 적도 있었지만, 그 경험을 살려서 알고 있는 내용을 다시 찾아 정리하자.이하의 내용은 검색에서 발견된 각종 자료를 상식 차원에서 쉽게 재정리한 것이다.요소는 한자에서 요소, 영어로 Urea라고 쓴다.동물의 오줌(소변)으로 배설되는 물질이므로 이 이름이 붙여졌다.독일의 Wohler가 1828년에 시안산 암모늄을 가열하고 요소를 얻은 것이 인공적으로 요소를 만든 최초의 것이다, 무기물에서 유기물을 인공적으로 만들 수 있다는 것을 처음에 나타낸 것으로도 유명하다.이후 여러가지 합성 법이 연구됐지만 실제로 공업화된 방법으로는 석회 질소를 가수 분해시키는 방법과 암모니아와 탄산 가스에서 합성할 방법이 있다고 하지만 요즘 문제가 된 차량용 요소 수는 어떤 방법으로 만드는지 궁금하다.문제가 된 요소 수는 디젤 엔진으로 선택적 촉매 환원(SCR)을 통해서 질소 산화물을 질소로 환원시키고 대기 오염 물질 배출의 양을 절감하는 데 사용되는 표준화된 농도의 요소의 물 용액이다.국제 표준인 ISO 22241로 32.5%의 요소와 60.5%의 탈염수(정재 물의 일종)을 쓰도록 정해졌다.외국에서는 디젤 배기 유체(DEF;Diesel exhaust fluid)이라고도 부른다.문제는 디젤 엔진이 휘발유 엔진보다 엔진 내부의 폭발 압력이 높기 때문에 연소 온도가 높아 그 결과 다량의 질소 산화물(NO, NO2, NO3, 이를 NOx라고 부른다.)이 발생한다는 점에서 출발한다.이들의 질소 산화물(NOx)는 초미세 먼지에 해당하는 대기 오염 물질이다.그래서 디젤 엔진에서 발생하는 질소 산화물을 제거하는 과제는 매우 중요하다.세계적으로 질소 산화물이라는 대기 오염 물질을 제거하거나 줄이기 위한 장치의 연구 개발이 활발하게 진행되어 왔다.상용화된 장치로는 SCR(선택적 촉매 환원 법), EGR(배기 가스 재순환 장치), DPF(디젤 미립자 필터)등이 있지만 SCR은 촉매, EGR은 순환, DPF는 필터를 통해서 배기 가스를 줄이는 장치이다.저의 경우 과거 DPF를 생산하는 회사를 인수한 적이 있다.오늘은 이들의 기술 중 SCR부분에 집중하자.요소 수는 이들의 기술 중에서 선택적 촉매 감소 기술(SCR, Selective Catalyst Reduction)에 들어가는 물질이다.암모니아(NH3)수용액 또는 요소(CH4N2O)수용액을 배출 가스에 분사시키면 촉매 반응을 통하여 물(H2O)과 질소(N2)로 변환한다.이는 질소 산화물(NOx)는 물론 엔진에서 다량 발생하는 일산화 탄소를 줄이는데 수치로 약 65~85%저감 효과가 있다고 알려졌다.이에 대한 SCR을 화학적 정화는 특히 질소 화합물만 환원시키기 위해”선택적 환원 촉매 방식”다는 것이다.SCR은 연료를 추가로 분사하거나 배기 가스 재순환을 통한 축적물을 만들지 않는다는 점에서 연비 개선은 물론이고 엔진 내부를 오랫동안 깨끗하게 유지할 수 있다는 장점이 있다.차량용 요소 수는 물에 요소 성분을 혼합한 것을 사용하고”으 레 알(Urea, 암모니아 수용액)”이라고도 한다.그러나 SCR은 일정 주행마다 주기적으로 촉매제인 요소 수를 보충(일반적으로 연료량 대비 6%정도 요소 수 소요) 해야 하고, 요소 물 탱크 등 추가 장치가 포함되어 공간을 많이 차지하다.무엇보다 가격이 비싸고 차량 유지비가 높아지는 단점이 있지만 가장 친환경 디젤 엔진 장치로 평가된다.디젤차의 경우 요소 수를 지속적으로 배출 가스에 뿌려야 하기 때문에 디젤차에는 요소 수 주입구가 설치되어 있다.만약 요소 수가 떨어져도 보충하지 않으면 요소 수 분사 장치가 열에 노출되고 변형이 일어날 가능성이 있어 질소 산화물도 제대로 없앨 수 없다.또 사후 처리 장치가 고장 날 가능성이 매우 높지만, 그 수리 나 교환 비용이 매우 높다.그러므로 요소 수의 보충 신호가 들어오면 바로 보충해야 한다.다만 SCR개발 이후 초기에 발매된 차량을 제외하고는 그 후 발매된 차량은 요소 수가 부족하면 시동에 제한을 걸어 운행을 해도 보충 전까지 정상 속도를 내지 못하게 설계되고 있다.(출처:시사 상식 사전 등)대기 오염에 관한 일반의 관심이 높아지면서 디젤 엔진에서 발생하는 질소 산화물(NOx)을 줄이려는 노력에 정부도 적극적으로 개입하고 있다.대기 오염이 심각한 날에는 노후한 디젤 엔진 차의 운행을 중단하는 조치도 같은 맥락이다.한국에서 수입하는 요소 수는 대부분 중국에서 온다고 하지만 문제는 중국이 호주에서 석탄 수입 중단 조치를 취하면서 발생했다.요소 수는 먼저 석탄을 가스화(Coal Gasification) 해서 얻어진 가스를 가지고 암모니아를 생산한 후에 이산화 탄소와 반응시켜서 만든다고.그동안 중국은 대규모 Coal Gasification설비를 갖추고, 요소 수를 생산하고 왔는데 갑자기 호주산 석탄의 수입을 중단하는 바람에 요소 수 생산 설비 가동을 멈춰사태를 맞게 된 것 같다.호주와의 무역 전쟁에서 불똥이 엉뚱한 요소 수에 튄 양상이다.요소 수의 수입국인 한국 입장에서는 뜻밖의 요소 수의 품귀 문제에 직면하게 됐으니 정말 안타까운 상황에 틀림 없다.일찌기 근무했던 대전의 발전소는 대용량 SCR촉매가 설치되어 대형 암모니아 탱크가 옥외에 설치되어 있다.유해 화학 물질 유출 사고가 발생하면 큰 재해로 이어질 가능성이 있으므로 정기적으로 비상 대응 훈련
