세라믹 DPF 관련 연구 활발
고유가에 따른 경유차 수요 확대에 영향, 환경부 저감장치 장착 지원
관련 특허출원도 증가추세, 코디어라이트와 SiC 대체할 소재개발이 관건

최근 경유자동차의 수요가 늘어나면서 세라믹 필터를 이용한 매연여과장치(DPF, Diesel Particulate Filter)에 관련한 연구가 활발해지고 있으며 이에 따라 관련 특허출원도 증가하고 있다.
DPF는 경유차 배출가스 중의 유해한 일산화탄소, 탄화수소, 입자상물질(PM) 등의 물질들이 촉매가 코팅된 세라믹필터를 통과할 때 코팅된 촉매와 반응하여 무해한 이산화탄소, 물로 변환시키고 또한 세라믹필터에 포집된 입자상물질은 차량의 운행중에 발생하는 배기열 등에 의하여 연속적으로 산화됨으로 하여 필터를 재생시키는 장치이다.
고유가가 지속되면서 우리나라에서도 대기환경에 영향을 주는 경유자동차의 이용이 증가하고 있다. 환경부에서는 수도권대기환경보존법에 의거하여 기존 경유자동차에 저감장치를 장착하게 규제하고 있으며 장착비용의 일부를 지원하고 있다.
이에 따라 DOC, DPF 등의 저감장치 수요가 크게 늘어나고 있는 분위기이다. 특히 DPF의 경우 대부분 미국, 일본 제품의 수입에 의존하고 있어 국산화 개발이 요구되고 있다.
DPF 연구 개발의 핵심은 소재에 있다는 것이 연구관계자들의 설명이다. 현재 주로 사용되는 DPF 소재는 코디어라이트와 SiC 등이다. 코디어라이트는 미국 코닝과 일본 NGK에서 생산하고 있으며 SiC는 일본 NGK와 Ibiden에서 상용화에 성공했다. 국내에서는 코센테크가 SiC를 이용한 DPF 개발에 성공한 것으로 알려지고 있다.
코디어라이트의 경우 열팽창계수가 작고 기계적 특성이 우수하며 저가라는 장점에도 불구하고 비정상적인 PM의 재생열에 의해 Melting 현상이 발생한다는 단점이 있다. 또 SiC는 내열성과 열전도도는 높지만 원료와 부품가격이 비싸고 소결의 어려움이 있으며 대형화가 어렵다고 한다.
따라서 저렴한 가격의, 코디어라이트와 SiC의 장점을 살릴 수 있는 복합재료의 개발이 DPF 연구 개발에 있어서 매우 중요하다는 것이다. 한 연구 관계자는 이 같은 신소재에 대해 “저팽창 산화물이나 저팽창, 중간정도의 팽창을 가지는 비산화물이 적당하다”고 밝혔다.
현재 이 같은 신소재의 개발을 위해 세라믹허니컴 전문업체인 세라컴에서는 부품소재기술개발과제로 ‘경유자동차용 유로 4 대응 PM제거 필터 개발’ 과제를 수행하고 있으며 LG화학, N업체 등에서도 관련 연구를 수행하고 있는 것으로 알려지고 있다. 또한 세계적으로 미국 코닝사는 티타네이트계 소재를 개발하고 있으며 뮬라이트, 질화규소 등도 개발되고 있다고 연구관계자들은 전하고 있다.

경유차 비중 확대되면서 DPF 연구 더욱 활발해질 전망
최근의 고유가는 연비가 좋은 디젤차를 향한 소비자의 관심을 집중시키고 있다. 우리나라도 경유차의 비중이 20% 수준인 것으로 나타나고 있으며 지속적으로 증가할 것으로 예상되고 있다. 따라서 앞으로 DPF에 대한 연구 개발은 더욱 활발해질 것으로 전망되고 있다.
한편 특허청에서 발표한 DPF 관련 특허출원동향을 살펴보면, 1995년부터 1999년까지 5년간 특허출원은 10건 정도에 불과하였으나, 2000년부터 2005년 6월까지 5년 6개월간은 총 56건의 출원되었다. 기술분야별로 보면 재생방식과 관련한 출원은 총 56건 중 49건인 87.5%를 그리고 필터의 구조 등에 관한 출원은 7건인 12.5%를 보이고 있다.
박미선 기자