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유럽의 소형차 실도로 주행중 배출가스 대응책

페이지 정보

글 : 채영석(webmaster@global-autonews.com)
승인 2014-09-04 01:46:32

본문

1. 실도로 주행중 배출가스 관리 개요

미국은 EPA 정부 주도로 자동차가 실도로 주행상태에서 많은 양의 배출가스를 배출하는 자동차를 적발해왔다. 그러나 유럽은 연구기관에서 다양한 시험과 연구결과들을 제시하였다. 유럽(EU)은 소형자동차에 대한 배출허용기준을 유로-5(2005), 유로-6(2014)로 도입하면서(EC Regulation 715/2007), 그간 인증시험 모드로 활용하였던 그림 1의 NEDC(New European Driving Cycle)를 재검토 하였다.

글 / 박덕김종춘 (국립환경과학원)
출처 / 오토저널 5월호

이는 자동차 기술의 발달과 도로에서 운전상태 변화로 NEDC 모드가 유럽의 실도로 주행상태의 반영을 충분히 하지 못한다고 판단했기 때문이다. 따라서 인증시험 모드의 변경을 검토했는데, UN ECE WP29에서 개발중인 국제표준 소형차 배출가스 시험 모드인
WLTP(World harmonized Light-duty Vehicle Test Procedure)를 도입할 것으로 예상된다.

37808_1.jpg

또한 인증 시험모드의 변경에 추가하여 실제 도로 주행 배출가스를 관리를 할 수 있는 PEMS(Portable Emission Measurement System)를 이용하는 방안도 고려하였다. EU에서 실도로 주행상태에서 배출가스를 관리할 수 있는 방안은 대략 3가지가 있다.

2. 실도로 주행중 배출가스 측정결과

영국은 RSD(Remote Sensing Device)를 이용하여 도로에서 주행중인 자동차 약 72,000대의 배출가스를 측정하였다. 그림 2에서 보는 바와 같이 휘발유 자동차는 신차일수록 NOx가 감소하는 경향을 보이지만, 경유 자동차는 최근 연식의 자동차라도 NOx 배출량이 감소되지는 않음을 확인하였다.

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EC JRC(European Commission-Joint Research Center)는 그림 3과 같이 -7℃ 저온 운전 조건에서 NEDC 모드로 시험한 결과 경유차의 NOx 값이 급증하였다. 이는 저온 조건에서 NOx 저감장치인 EGR의 작동이 중단된 것이 주된 원인으로 확인되었다. 그동안 유
럽에서는 -7℃ 저온 시험은 휘발유 자동차의 THC와 CO 규제에만 적용했는데 이러한 연구결과로 향후 경유차에도 저온시험을 적용하고 규제 대상 항목도 확대하는 것을 검토하고 있다.

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또한 JRC는 2007~2010년 PEMS를 이용, 소형자동차의 실도로 주행상태에서 배출가스 특성을 평가하였다. 유로-3, 5 인증을 받은 소형자동차 중 휘발유 자동차 6대, 경유 자동차 6대에 PEMS를 장착, 이탈리아 밀라노 도로에서 4가지 형태의 실제 도로 주행 배출가스 특성을 조사하였다.

37808_4.jpg

그림 4는 소형자동차에 PEMS를 장착한 모습을 나타낸 것이다. 그림 5는 각 주행경로의 속도 분포와 short trip의 평균차속 분포를 NEDC와 비교하여 나타낸 것으로 NEDC는 비교적 낮은 가속도 영역만을 반영하여 실제 도로 주행 패턴과는 많은 차이가 있다. 그림 6에서 보는 바와 같이 JRC의 평가결과 휘발유 자동차의 실도로 주행시 배출가스 수준은 대체로 NEDC 배출허용기준 이내였으나, 경유 자동차의 NOx는 NEDC 기
준을 초과하였다.

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이런 다양한 연구기관에서 시험결과는 유럽에서 소형자동차 실제 도로 주행 배출가스 관리 필요성을 부각시켜 RDE-LDV(Real Driving Emission-Light Duty Vehicle) 시험방법 제정에 활용되고 있다.

3. 실도로 주행시 측정방법 개발 동향

유럽은 자동차 산업의 단기, 중기, 장기적인 정책과 규제 방향을 제시하기 위해 2005년부터 CARS21 (Competitive Automotive Regulatory System for the 21st Century)을 운영하고 있다.

정부, 산업계 및 NGO 단체들이 참여하여 자동차 산업의 경쟁력 향상과 함께 환경, 안전 성능의 개선을 목표로 하고 있다. CARS21에는 정부기관의 장관급, 산업계의 CEO 등이 참여하여 향후의 정책 방향에 대해 제안하고 있다. CARS21의 워킹그룹 중 하나인“Internal Market, Emissions and CO2 Policies”에서 2010~2012년까지 실제 도로 주행 배출가스의 대응 방안을 다루었다. 2012년 발간된 CARS21의 최종보고서에서는 다음의 사항을 지적하였다.

● 자동차 업계가 대기오염 저감을 위해 많은 노력을 기울여 왔지만, 여전히 PM(PM10, PM2.5)과 NOx, 오존의 대기 농도가 높은 상황임
● 도심지역의 상당수 대기 측정소에서 PM과 NOx농도가 EU에서 설정한 기준치를 초과함
● 강화된 배출허용기준의 효과가 교통량의 증가, 경유차 비율의 증가(특히 NOx 측면에 영향), 예상보다 낮은 실제 도로 주행 배출가스의 저감효과로 인해 반감되고 있음
● EC Regulation 715/2007 발표 이후의 후속 JRC 연구에서 EURO-5 경유차의 실제 도로 주행 NOx 배출량은 NEDC 기준을 상당히 초과하고 있음
● 유럽 대형차 부분에서는 UN ECE WP29의 국제표준시험 방법에 추가적으로 PEMS를 이용한 실제 도로 주행 배출가스 관리제도를 도입함으로써 보다 확고한 정책적인 대책을 마련한 바 있음

위를 토대로 CARS21은 다음과 같은 정책적인 대안을 제시하였다.

● 소형차의 실제 도로 주행 배출가스를 관리하기 위하여 대형차에 적용되었던 것과 유사한 방식을 도입할 필요가 있음.
● WLTP에서 개발되는 국제 표준시험 방법을 인증모드로 도입하는 것은 하나의 해결책이 될 수 있지만, 정해진 주행모드로는 본질적인 문제를 해결하는데 한계가 있음
● RDE-LDV 시험방법으로는 PEMS를 이용한 실제도로 주행 측정방법과 Random Cycle 측정방법을 검토
● 새로운 시험방법에 대한 대응기간을 위해 도입 초기에는 상대적으로 높은 적합계수(Compliance Factor)를 적용하고, 점진적으로 강화하는 방안을 추진
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