이 틈을 노리고 음성적으로 제조된 불법 연료가 은밀히 팔리고 있으며 불법 유사연료 저장탱크의 폭발사고나 차량화재 등이 보도되고 있다.
소비자는 상대적으로 매우 저렴한 유사연료에 대한 유혹과 동시에 나도 모르게 유사연료가 주입되어 차량이 파손되지 않을까 하는 불안감도 있을 것이다.
이번 호에서는 막연히 떠도는 각종 잘못된 정보에 따라 피해를 보는 일이 없도록 자동차의 유사연료 사용에 따른 문제점과 폐해를 알아보기로 하자.
자동차는 왜 정해진 연료만 사용해야 할까?
자동차의 엔진은 작동 원리상 스파크 점화엔진과 디젤엔진의 두 종류로 나눌 수 있다. 엔진의 겉모양은 비슷하지만 이 두 엔진에서 연료가 연소되는 원리는 완전히 상반된다.
가솔린 엔진으로 대표되는 스파크 점화엔진은 연료와 공기의 혼합기가 스파크 불꽃에 의해 점화되어 서서히(?)-실제로는 아주 짧은 시간이지만 연소가 점진적으로 일어난다는 의미- 연소되는데 점화 이전이나 이후에 혼합기가 스스로 착화되면 엔진이 파손될 수 있다.
따라서 휘발유의 경우, 연료가 스스로 착화되지 않아야 하는 성질(이것을 ‘옥탄가’라고 한다)이 요구된다.
반면에 디젤엔진의 경우, 고온고압으로 압축된 공기에 연료를 분사하면 연료가 증발, 공기와 혼합되면서 스스로 착화되어 빠르게 연소되어야 하므로 디젤연료는 가솔린과 반대로 착알아보기화성이 뛰어난 성질(이것을 ‘세탄가’라고 한다)이 매우 중요한 요구조건이다.
만약 가솔린차량에 디젤연료를 넣는다면 의도하지 않는 연소 즉, 노킹 등 이상연소에 의해 엔진은 크게 손상을 입고 얼마가지 않아 파손될 것이다.
반대로 디젤 차량에 가솔린을 주유하게 되면 일단 착화성이 나쁜 연료이므로 시동 자체도 매우 어려울 뿐 아니라 고압펌프 등이 마모되어 엔진이 크게 손상을 입게 될 것이다.
LPG연료는 옥탄가가 높은 연료이므로 가솔린과 같이 스파크 점화 방식으로 운전될 수밖에 없는 스파크 점화방식의 엔진이다.
유사 휘발유의 성분, 문제점과 폐해
시너(thinner)는 페인트와 같은 유기화합물의 희석제로서 톨루엔, 벤젠, 알코올류, 아세톤, 케톤, 자일렌, 디메틸케톤 등의 혼합물을 일컫는 말이며, 유사 휘발유는 세금포탈의 목적으로 이들 희석제를 혼합하여 가솔린을 대체하는 유사연료 판매하는 것을 통칭하여 말한다.
일반적으로 시중에서 유통되고 있는 유사 휘발유는 솔벤트와 톨루엔, 메탄올을 혼합하여 판매되고 있는데, 이들의 혼합비율에 따라 631, 622, 523 등으로 불리고 있다.
예를 들어, 631은 솔벤트:톨루엔:메탄올의 혼합비율이 ‘6:3:1’임을 나타낸다. 또한 이들을 미리 혼합한 형태(원 캔으로 불리며 혼합비율을 정확하게 알 수 없다)와 메탄올을 주유 시에 따로 혼합하는 형태(투 캔이라고 한다)로 판매되고 있다.
유사휘발유를 사용할 때의 문제점과 폐해에 대한 영향을 검토하면 다음과 같다.
보통휘발유(RON92)와 비교하여 방향족 탄화수소 계열인 톨루엔이나 메탄올을 일정비율 이상 함유하는 경우에는 이들 성분 자체의 옥탄가가 높기 때문에 노킹과 같은 문제점을 야기 시켜 엔진을 손상시킬 우려는 없다고 볼 수 있다.
그러나 솔벤트가 대부분인 유사휘발유는 옥탄가가 정상 휘발유에 비해 매우 낮은 66정도 밖에 되지 않으므로 저속, 고부하운전 조건이나 고속주행 조건에서 노킹과 같은 이상연소가 지속되어 스파크 이전에 점화되는 현상 즉 조기점화가 발생, 엔진이 파손되는 상황이 발생할 수도 있으므로 매우 주의해야 한다.
한편, 옥탄가 측면에서는 문제가 없는 톨루엔이 많이 함유된 유사 휘발유는 상대적으로 늦게 연소되어 연료소비율의 증가와 더불어 배기가스 온도가 올라가게 된다.
이로 인해 최고출력 조건과 같은 극단적 운전조건에서는 배기밸브나, 촉매의 파손 등을 가져올 수 있으며 엔진과열로 인한 화재의 원인을 제공하기도 한다.
또한 이러한 성분은 흡기밸브나 인젝터, 피스톤 등에 퇴적물(deposit)이 많이 쌓이게 하며 이로 인해 공연비 제어에 문제를 야기하여 엔진의 부조 또는 급가감속시 차량의 원활한 운전을 어렵게 만든다.
또한 메탄올이 혼합됨으로써 필터가 막히거나 알데하이드와 같은 유해가스의 배출이 크게 늘어나게 된다. 기타, 유사휘발유의 기화온도 범위는 정상휘발유에 비해 매우 좁다.
따라서 추운 겨울철에 시동이 안 되는 문제와 더불어 한여름 고온조건에서는 차량운전 후 재시동(Hot Restart)할 때 시동성이 불량해지게 된다.
유사 경유의 성분, 문제점과 폐해
경유를 연료로 하는 엔진에서 유사 연료로는 등유가 대표적이며 경유에 등유를 25~50% 혼합하여 사용할 때 연료의 특성변화에 따라 문제가 될 수 있는 중요한 요소로는 세탄가, 점도 및 윤활성 등이 있는데 유사경유 사용에 따과 예상 되는 문제점은 아래와 같다.
일반적으로 정상적인 경유의 세탄가는 52정도이나, 등유가 25% 정도 혼합되면 세탄가가 44정도로 낮아지게 된다.
따라서 연료분사 후 착화되는 시간 즉, 점화지연이 길어지고 이에 따라 예혼합 연소되는 초기 연소에서의 연료량 증가로 엔진소음의 증가와 더불어 출력의 감소, 유해가스(질소산화물)의 배출증가를 가져오게 된다.
또한 고압으로 압축되어 분사되는 연료시스템의 압축기 등의 부품은 정상 경유연료의 점도, 윤활성을 기준으로 마모를 견디도록 설계, 개발되어 있다.
그러나 등유가 혼합되는 경우, 점도가 크게 저하되고 윤활특성이 크게 악화된다.
이에 따라 등유를 연료에 첨가하여 사용하는 경우 고압펌프의 마모에 따라 고압펌프의 손상과, 마모된 금속성분이 인젝터 등에 퇴적되어 막힘 현상이 발생하게 되어 궁극적으로는 부품의 파손, 교환에 따라 비싼 수리비를 부담해야 하는 문제점을 야기 시킬 수 있다.
최근의 커먼레일 시스템이 장착된 경우에는 연료의 압력이 더욱 높아 이러한 점에서 특히 매우 주의해야 할 부분이다.
이종화 | 아주자동차대학 총장
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