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배출가스 규제강화로 내연기관 압박 강화한다

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글 : 채영석(charleychae@global-autonews.com)
승인 2016-04-18 11:21:49

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ICCT(International Council on Clean Transportation :국제청정교통위원회)는 2014년 실주행시의 질소산화물의 평균 배출량은 유럽 배기가스 규제인 유로6 규제치의 7배에 달한다고 발표했었다. ICCT는 15대의 디젤 승용차 15대 대해 유럽과 미국에서 실시된 실주행 데이터를 해석해 발표했다.


지금까지 자동차회사들이 카탈로그상에 기재한 연비와 이산화탄소 배출량 수치는 실험실 내에서 얻은 것이다. 다이나모라고 하는 기기 위해 차를 올려 놓고 일정 시험모드, 예를 들면 LA4, CVS75, JC08 등에 따라 자동차를 구동시켜 배기파이프를 통해 배출된 배출가스를 근거로 산출한 수치이다.그 수치가 실제 주행시의 수치와의 차이가 난다는 사실은 우리 모두가 체험해 왔었고 전문가들은 수차례 지적해 왔다.

그것을 개선하기 위해 WLTP(Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure)라고 하는 국제기준조화를 목적으로 개발한 배기가스 및 연비의 시험방법 도입이다. 유럽에서는 2017년 9월에 신차에 적용이 시작되는 유로6c부터, 일본에서는 2018년 내에 적용 예정인 차기배기가스 규제부터 각각 도입한다. WLTP는 다양한 나라와 지역에서의 이용을 상정해 기존의 표준기험모드보다 폭넓은 주행 패턴을 구성하는 것으로 보다 실제에 가까운 배기가스와 연비 및 이산화탄소 배출의 측정이 가능하다.

주행 테스트도 지금까지보다 더 현실적으로 된다. 가속 페이스도 늘리고 시가지 주행, 지방도로, 고속도로 주행 등을 시뮬레이션 할 수 있도록 60km/h 이내, 80km/h 이내, 100km/h 이내, 그리고 130km/h 이상 등 4단계로 측정한다. 또 새로운 사이클에서의 주행거리는 지금까지의 11km에서 23km로 늘린다. 평균속도도 높여 이전에는 33.4km/h에서 47km/h로 했다. 

여기에 RDE(Real Driving Emission)가 더해져 실제 도로에서 통상 주행시의 배기가스 상태로 측정하게 된다. 그때 거의 모든 상황에서 규제되고 있는 한계치를 넘기지 않는다고 하는 원칙이 적용된다. RDE 도입에 의해 소위 디피트 디바이스(Defeat Device;무효화 장비)와 엔진과 캐털라이저의 컷 오프 장치는 사실상 사용 불가능하게 된다. 프랑스는 수년 전부터 이미 RDE 수치와 제원표 수치의 차이가 있다는 사실 때문에 2020년부터는 디젤차 금지법을 추진하고 있었다. 

RDE(Real Driving Emission)의 도입 목적은 실제 운전시의 유해 가스 배출량과 실험실 수치의 갭을 메우기 위한 것이다. 유럽에서는 2017년 9월부터 도입될 것으로 보인다. 

유로6c와 동시에 적용개시 될 것으로 보이는 유로6d-TEMP부터 도입이 예정되어 있다.자동차에 배기가스 계측기(PEMS)를 탑재하고 실제로 노상을 주행하면서 배기가스를 측정한다고 하는 실험 방법으로 기존 시험방법과 달리 실주행시의 배기가스 측정이 가능해진다. 이 때문에 앞서 언급한 실주행시의 평균 질소산화물 배출량이 규제치의 약 7배나 되는 디젤차에는 아주 엄격한 규제 강화가 되는 것이다. 자동차회사들이 그때까지 짧은 시간 내에 새로운 기준을 충족시킬 수 있을지에 대해관심이 집중되고 있다. 

한편 미국에서는 비표준 모드를 이용한 규제를 강화함으로써 보다 실제에 가까운 배기가스를 측정할 수 있도록 하는 움직임이 있다. 높은 차량 속도와 높은 가속도에서의 주행과 에어컨을 작동시킬 때의 주행 등 표준 모드에서는 커버할 수 없는 주행 패턴을 비표준 모드로 규정한다. 거기에 근거해 배기가스의 규제치를 엄격히 함으로써 실주행과의 갭을 줄일 수 있다는 것이다.

여기에 더해 배기가스 규제에서는 NMOG(Non-Methane Orgarnic Gases)/NMHC(Non-Methane Hydrocarbons)와 NOx, 그리고 PM의 규제강화가 추진된다.예를 들어 미국에서는 기업별 평균 NMOG와 NOx의 규제치를 현행 Tier2의 표준 구분(Bin5)에 대해 2017년형 시점에서 약 46%, 2025년형 시점에서 약 81%까지 낮출 것을 요구하고 있다. PM도 2021년형까지 70%, 2028년형까지 90% 저감하지 않으면 안된다.

이런 규제 강화는 질소산화물과 PM의 배출이 많은 디젤차에 더 엄격한 환경을 만들것으로 보인다. 이를 해소하기 위해 자동차회사들은 보다 높은 수준의 후처리 장치를 개발 채용해야 학 그것은 비용증가로 이어진다. 그렇게 되면 소형차는 디젤 엔진을 탑재하기가 어려워질 수도 있다.가솔린 차에서는 포트분사보다 PM이 배출되기 쉬운 직분 터보차저 엔진에서 PM규제의 강화가 예상된다.

한편 연비와 이산화탄소의 기준도 더욱 강화된다.유럽에서는 2025년에 80g/km 미만이 요구될 가능성이 있다. 연비와 이산화탄소 배출량에서 디젤차보다 불리한 가솔린차에서는48V를 포함한 하이브리드화가 추진될 것으로 보인다.

2020년이 되면 48V 시스템의 글로벌 볼륨은 270만대가 될 전망이다. 가장 수요가 높은 지역은 유럽이다. 독일 메이커들은 지난 2011년에 열린 AEK(AutomobilElektronikKongress)에서 48V 시스템의 표준화에 합의한바 있다. 48V 시스템의 마일드하이브리드는 현재 사용되는 12V 스톱 스타트보다 효율이 높다. 48V 시스템은 연비 규제 강화를 위한 좋은 해법으로 인식되고 있다. 

또 연비 이산화탄소 기준은 기업별 평균으로 달성하기 때문에 플러그인 하이브리드전기차와 배터리 전기차,연료전지 전기차의 중요성도 높아진다.

미국 캘리포니아주의 완전무공해법(ZEV)의 규제 강화도 예상된다.캘리포니아에서는 승용차의 판매대수 중 지정 비율의 판매대수를 ZEV 등 친환경차로 하지 않으면 안되도록 하고 있다.  2018년형 모델부터 적용이 시작되는 차기 ZEV 규제에서는 현재는 친환경차에 포함되어 있는 하이브리드차가 대상에서 제외되고 ZEV의 비율을 더 높이도록 하고 있다.유럽에서의 판매량이 많은 메이커들은 BEV또는 FCEV의 투입이 필수다.

내연기관은 지금 커다란 도전에 직면해 있다.그것은 자동차 기술을 주도해 온 저먼 엔지니어링에 대한 신뢰도 하락부터 시작됐다.여전히 화석연료에 의존하고 있는 에너지 상황과는 별도로 전동화가 추진될 수 있을 것인지와는 별도로 자동차회사들은 지금 새로운 해법을 모색하지 않으면 안되는 상황에 처해 있다. 

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