[내외경제] 친환경자동차기술개발로, 세계 그린카 4대 강국진입

 

친환경자동차기술개발사업단
단장 정용일(한국기계연구원 책임연구원, 공학박사)

 

수도권과 같은 대도시의 대기오염 저감대책은 자동차 배기관으로부터 배출되는 유해물질이 주 대상이었다. 특히 경유차로부터 배출되는 매연 및 입자상물질(PM)과 질소산화물(NOx)이 대기오염의 주범이었으며 인체 유해성도 매우 크다. 따라서 환경부에서는 이를 중점적으로 저감시키기 위하여『수도권대기개선에관한특별법』을 10년 동안 시행해 오고 있으며, 천연가스(CNG) 버스, 매연후처리장치(DPF), LPG 및 CNG 차 개조기술 등 친환경자동차기술개발사업단에서 개발한 기술을 보급함으로서 수도권의 대기를 획기적으로 개선하였다.

또한, 최근 들어 기후온난화에 대한 대책이 급부상하면서 자동차로부터 배출되는 온실가스(Green House Gas : GHG) 규제도 새롭게 설정되고 있다. 유럽을 중심으로 자동차 온실가스 규제가 최초로 시작되었으며, 미국, 일본에서도 이미 온실가스 규제를 설정하였으며, 우리나라도 2012년부터 승용차의 온실가스 규제를 시행하고 있다. 기존의 배출오염물질 규제에 더하여 온실가스 배출기준을 새롭게 설정함으로서 자동차 시장의 새로운 무역장벽으로 부각되고 있으며, 고효율, 고연비, 저배기 친환경저탄소자동차(그린카)가 자동차기술과 시장경쟁의 중심축이 되고 있다.

환경부에서는 계속하여 악화되는 수도권의 대기오염을 개선하고 기후온난화에 대비하기 위해서는 효율적인 환경정책 수립과 함께 이 정책을 뒷받침할 수 있는 자동차환경기술의 개발이 절실함을 인식하여 “친환경자동차기술개발사업단”을 운영하고 있다. 수도권특별대책을 지원하기 위하여 2004년에 “무저공해자동차사업단”을 설치하여 매연후처리장치와 천연가스 및 LPG 자동차 기술을 개발하고 자동차에서 배출되는 매연과 입자상물질의 저감에 효율적으로 대처함으로서 수도권의 대기질 개선에 크게 기여하였다.

천연가스버스와 청소차는 3만대, 매연후처리장치는 40만대, LPG 개조 등 저공해엔진 19만대 등을 보급하는 성과가 있었다. 이와 같은 저공해기술 보급의 결과로 서울시의 PM 농도는 2003년 69µg/m3에서 2012년 44µg/m3로 36%가 개선되었으며 2014년의 40µg/m3 목표달성이 가능할 것으로 예상된다.

또한 이 사업단에서 LPG 연료를 액상으로 분사하는 LPi 기술을 세계 최초로 양산하여 국내의 택시에 보급하여 운영되고 있다. 사업단은 6.5년동안 650억원의 정부예산을 지원받았으며 1조4천억원(2012년 말)의 매출 실적으로 올리고 있다. 자동차로부터 배출되는 온실가스 저감이 주요 이슈로 부상하여 이의 저감정책과 기술 개발이 필요함에 따라 무저공해자동차사업단에 이어서 “친환경자동차기술개발사업단”을 계속하여 운영하고 있다.

본 사업단은 기존의 배출오염 물질과 함께 온실가스 저감 기술개발을 목적으로 환경부 Eco-Innovation 기술개발사업의 Global Top Project의 일환으로 2011년 5월 발족하였다. 며, 향후 10년간 매년 100억원 규모의 예산을 지원받아 친환경 그린카를 통합적으로 개발·보급하는 역할을 수행한다.

본 사업단에서는 온실가스를 10%~15% 저감하는 미래기술을 주로 개발하고 있다. 예를 들면, 천연가스에 수소 30%를 혼합하는 HCNG 버스를 개발하고 있으며, CO2를 10% 저감시키고 2020년경에 시행될 것으로 예상되는 EURO-7 배출허용기준을 만족하고 미래의 수소연료 시대에도 대비하고자 한다. 현재의 CNG 충전소에 수소와 HCNG 충전을 병설할 수 있도록 제도를 개선하여야 하는 어려움이 있지만 이 과제가 성공하면 현재의 CNG 천연가스 버스를 HCNG 버스로 대체하게 될 것이다.

또한 올해부터 보급을 계획하고 있는 연료전지자동차도 별도의 수소충전소를 설치할 필요 없이 본 충전소를 함께 활용함으로서 정부 예산을 효율적으로 사용할 수가 있다. LPG 연료를 연소실에 직접 분사하는 LPDi 엔진을 개발하여 CO2를 10% 이상 저감시킴으로서 LPG 자동차의 경쟁력을 높이고 2017년 이전에 양산을 목표로 하고 있다.

현재 생산되고 있는 가솔린 직접분사(GDI) 엔진은 이론공연비 제어로서 연비효과가 그렇게 크지 못하기 때문에 다음 단계의 기술로서 CO2를 20% 이상 저감할 수 있는 초희박 GDI 엔진을 개발하고 있다. 이 기술이 성공하면 경유엔진에 버금가는 연비 성능을 확보함으로서 차세대 가솔린엔진 기술로 자리 잡을 것이다. 2018년 양산을 목표로 하고 있으며 2020년 이전에 초희박 GDI 엔진 기술이 주류가 될 것으로 기대된다.

이외에도 CO2를 9% 이상 감소하면서 마모도 20% 이상 줄이는 저마모친환경 타이어를 개발하고 있으며, 일회 충전시 300km 이상 주행할 수 있는 주행거리확장 전기자동차(EREV)를 개발하여 2015년에는 환경부의 전기차 보급사업에 참여할 계획이다.

친환경자동차기술개발사업단은 2014년 현재 14개의 세부과제가 수행되고 있다. 산업계, 연구소, 대학 등 60개 기관에서 컨소시움과 협동연구 방식으로 연구개발 사업을 진행 중이고, 박사급 인력 54명을 포함하여 총 429명이 연구에 참여하고 있다.

자동차에서 배출되는 유해물질과 온실가스 저감기술을 개발하기 위하여 출범한 친환경자동차기술개발사업단은 개발 기술의 상용화와 수출 산업화에 중점을 두고 추진하고 있다. 사업단의 전반기 5년 사업에서 매출 1조원, 수출 1천억원의 경제적 효과를 기대하고 있으며 온실가스 1천만 톤 감축을 비롯한 대기질 개선편익도 5천억 원에 달할 것으로 기대하고 있다.

2015년부터 시작되는 제2기 수도권특별대책의 목표인 PM10 30µg/m3, PM2.5 20µg/m3 달성과, 2020년 수송분야 온실가스 34.3% 삭감의 국가 목표를 달성을 위해서는 본 사업단의 기술들이 중추적인 역할을 할 것이며 최선을 다해서 과제들을 성공적으로 수행하도록 할 것이다.

본 친환경자동차기술개발사업단은 이미 성공적으로 수행한 바 있는 무저공해자동차사업의 연구기반을 바탕으로 대상 과제들을 성공적으로 개발하고 보급함을 목표로 하고 있다. 나아가 창조경제의 축에서 대기환경 개선과 함께 국내 자동차산업의 국제경쟁력을 강화시키고, 해외 선진 자동차 시장에 진출하여 친환경자동차기술의 세계화를 실현하고 그린카 4대 강국 진입에 주도적인 역할을 할 것임을 다짐한다.