배출가스 저감 촉매 물질 BMARS 개발

첨단 배출가스 제어 기술을 선도하는 클린 디젤 테크놀로지(Clean Diesel Technologies, Inc., CDTi)가 배출가스 저감용 신기술 ‘BMARSTM(Base-Metal Activated Rhodium Support)’를 발표했다.

BMARS는 CDTi의 새로운 촉매 분말 소재 요소 중 하나로, 자동차 배출가스 제어장치에 사용되는 고비용의 백금류 금속(Platinum Group Metals, PGMs)에 대한 의존도를 해소하기 위해 개발되었다. BMARS는 현재 외부 전문 평가기관에서 차량 및 엔진 테스트가진행 중이다.

초기 테스트 진행 결과, BMARS는 근접장착식(CC) 촉매 및 언더플로어(UF) 촉매를 사용하는 전형적인 이중 촉매 구조에서 PGM을50%나 적게 쓰면서도 현재 인기리에 판매 중인 승용차의 OEM 촉매기의 성능을 능가하는 것으로 나타났다. 또한, BMARS CC 촉매만으로도 OEM CC+UF 시스템보다 더 나은 성능을 발휘했다. 이는 OEM 촉매 시스템에서 UF 촉매 장치를 제거하고, 남은 CC 촉매부분에서 PGM 비용을 50% 이상 줄임으로써, 차량 1대당 200달러 이상의 비용을 절감할 수 있다는 가능성을 제시한다.

크리스 해리스(Chris Harris) CDTi 사장 겸 CEO는 “BMARS는 자사 촉매 코팅에 적용하는 것은 물론, 고유의 분말 형태로타 산업의 코팅 기술들과 보다 폭넓게 상용화할 계획인 시너자이즈드 백금류 금속(SPGM™) 디젤 산화 촉매기(DOC) 및스피넬(Spinel™)에 이어 이룬 CDTi만의 또 다른 혁신”이라며, “BMARS는 터보차저 직분사 가솔린 엔진과 진행한 초기테스트에서 OEM 촉매 대비 뛰어난 질소산화물 저감 성능을 보이며, 이중 촉매시스템을 단일 촉매로 전환함으로써 자동차의 배출시스템을 크게 단순화할 수 있다는 가능성을 열어준다”고 말했다.

매년 생산되는 8천 8백만 여대의 승용차에서 로듐(Rh)은 가솔린 삼원 촉매에서 질소산화물을 정화해주는 핵심 PGM이다. 2014년11월 발표된 존슨 매티(Johnson Matthey) PGM 보고서에 따르면, 자동차 OEM 기업들은 연간 10억 달러를 로듐에 사용하는 것으로나타났다.

자동차 업계의 로듐 의존도는 지난 10년 간 연료 가격이 1트로이 온스당 890달러에서 10,100달러 사이를 오가는 현격한 가격 변동을 가져왔다. 최근 로듐 가격은 2015년 5월 상반기 기준, 1트로이 온스당 평균 1,127달러로 사상 최저치에 근접했다. BMARS와 같은혁신이 없었다면, 美 환경보호청(EPA)의 새로운 티어3 배출가스 규제 제도 하에서 80%의 질소산화물 저감 조건을 충족시키기 위해서 자동차 업체들은 더 많은 로듐을 사용하게 되고, OEM 업체들은 보다 연비 효율적인 터보차저 직분사 가솔린 엔진과 하이브리드차에 중점을 두게 됨에 따라 로듐 가격의 급상승은 자명하다.

BMARS 기술에 대한 초기 벤치마크 테스트는 업계 표준 FTP(Federal Test Procedure) 및 테스트 프로토콜을 사용, 2.0리터 엔진을탑재한 2014년형 뷰익과 1.6리터 엔진의 2012년형 BMW 미니에서 진행되었다. 두 차량의 엔진은 모두 터보차저 직분사 가솔린 엔진으로, 뷰익은 EPA의 티어2 빈(Bin) 4 기준을 충족하는 OEM 촉매를, BMW 미니는 유로5 기준 촉매를 사용했다. 초기 테스트 진행 결과 BMARS는 질소산화물, 일산화탄소, 탄화수소에 대한 배출기준을 충족하는 동시에, 촉매에 사용된 PGM을 상당히 줄일 수 있다는가능성을 제시했다.

한편, CDTi의 첨단 소재 전략을 기반으로 BMARS 구성요소와 프로세스, 응용에 대해 여러 건의 특허가 출원된 상태며, 현재 BMARS분말 촉매의 애프터마켓 응용과 OEM을 위한 상용화 노력이 순조롭게 진행 중이다.

탑라이더 <탑라이더 press@top-rider.com>