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[오토저널] 경유자동차 질소산화물 과다 배출대책

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글 : 오토저널(ksae@ksae.org)
승인 2016-04-05 15:58:23

본문

자동차로 인한 대기오염을 최소화하기 위한 정부의 정책적인 방안은 제작자동차 배출허용기준을 강화하는 것이고 이를 뒷받침하는 수단으로 실제 도로 주행 기반에서 배출가스를 측정하는 것이다. 우리나라의 자동차 배출허용기준 강화는 질소산화물(NOx) 배출에 영향이 큰 경유자동차는 세계적으로 앞선 기술을 보유하고 있는 유럽기준을 도입하여 2006년 유로-4, 2009년 유로-5를 적용하였으며 2014년 유로-6를 도입하게 되었다.

정부에서는 현실적으로 배출가스를 감소시키기 위해서 2011년 기존의 배출가스 인증시험모드 외에 실제도로 주행상태(Real Driving)제도 도입이 2017년 9월에 예정되어 있다. 2015년부터 본격적으로 적용하는 유로-6의 배출허용 중에서 입자상물질(PM, Particulate Matter)은 0.0045g/km이다. 또한 NOx는 0.08g/km로 유로-4 기준인 0.25g/km의 32%로 대폭 강화된 것이다. 이 기준을 만족하기 위한 경유자동차의 NOx 저감기술로는 유로-6 부터 NOx 저장 촉매(LNT, Lean NOx Trap)와 SCR촉매(Selective Catalytic Reduction) 등 엔진 후처리기술을 적용하였다. 경유자동차 NOx 배출허용기준은 2000년 이후 6배 이상 강화됐으나, 실도로주행시 배출량 저감은 40%에 그쳐, 도심지역 질소산화물 농도가 개선되지 않는 주요 원인으로 지적되어 왔다. 따라서 실도로 조건에서 NOx과다 배출에 대한 대책을 추진하게 된 것이다.

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국내·외 대기질 현황
우리나라와 독일의 대기오염 현황은 <그림 1>에서 보는 바와 같이 입자상물질인 PM10은 개선 추세에 있으나 NOx은 개선되고 있지 않고 답보 상태를 보이고 있다. 이와 같이 대도시에서 NOx 농도가 개선되고 있지 않은 원인을 국제친환경수송위원회(ICCT : International Council on Clean Transportation)의 보고서에 따르면 실도로조건에서의 경유차 NOx 과다 배출로 보고 있다.

이를 보면 인증모드에서 EURO-3(2000년)에서 EURO-6(2014년)로 기준 강화, 인증모드에서의 NOx 배출허용기준은 0.5g/km에서 0.08g/km로 6배 이상 강화하였으나 실도로 주행조건에서 실제 도로주행시 NOx 배출량은 40% 저감에 그쳐 도심지역 NOx 농도 답보상태의 주요 원인으로 지적하였다.

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제도적 관리 방안
차량 총중량 3.5t 미만의 소형경유자동차는 2015년 말까지 시험조건과 배출기준을 유럽과 공동으로 마련하여 2017년 9월부터 제도를 시행할 계획이며. 차량 총중량 3.5t 이상의 대형은 관련규정 개정을 완료했으며 2015년 시범사업을 거쳐 2016년부터 제도를 시행할 예정이다. 또한 유럽연합과 같이 이동식배출가스측정장비(PEMS : Portable Emission Measurement System)를 도입하고 공동기준을 마련하기로 하는 등 경유차 실도로 주행조건의 배출가스 관리방안을 논의했다.

※ 대형경유자동차 관련규정 : 배출허용기준(대기환경보전법 시행규칙, 2014. 2. 6), 시험방법(환경부고시, 2014. 8. 18)

실도로 주행조건이란?
현행 자동차 배출가스 인증 조건은 차대동력계의 정해진 주행모드에서 0~120km/h 속도 범위에서 외기가 20~30℃ 조건에서 일반적 주행패턴을 모사한 차대동력계 시험이다. 이때에 냉난방장치인 에어컨, 히터등 냉난방 장치를 OFF 상태로 시험한다. 실도로 주행조건은 이와 같은 자동차배출가스 측정시 인증조건 외의 시험모드이며, 자동차가 운행하는 도로의 외기의 온도에 따른 에어컨 가동, 고온, 저온 등과 실제도로 주행 상태와 같은 언덕 주행, 급가속 등의 조건이 있다.

실도로 조건시 NOx 과다 배출 문제점
실도로 조건은 정해진 인증조건 이외의 다양한 패턴으로 주행하는 경우가 많아서 대부분 인증시험 모드 대비 질소산화물이 과다 배출되어 배출허용기준 대비 최대 9.6배까지 과다 배출되는 문제가 있다. 2013년 3월부터 2014년 10월까지 교통환경연구소에서 EURO-5 자동차 8대를 대상으로 측정한 결과를 보면 실도로 주행조건에서 배출허용기준 대비 1.14~9.6배의 NOx가 배출되었다. 2014년 10월부터 2015년 2월까지 EURO-6 자동차 4대로 연구한 결과 NOx 농도는 많이 개선된 것을 확인할 수 있으나, 여전히 인증기준을 1.25~2.8배 초과하였다.

외국의 유럽연합-공동연구센터(EU-JRC : European Commission-Joint Research Center)와 ICCT에서 EURO-5, EURO-6 15차종 시험결과 14대에서 실도로 조건에서 인증기준 대비 4~7배 초과한 것으로 조사되었다.

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실도로 조건시 NOx 과다 배출 관리 방안
경유자동차에 의한 NOx 배출이 크며, NOx는 대기 중으로 배출시 미세먼지 발생의 원인이 되어 인체 유해물질로 작용하고 있어 대책 방안을 강구하고 있다.

'수도권 NOx 배출량(26.5만t)의 67.7%(17.9만t)가 수송부문에서 발생, 이중 76%(13.6만t)가 경유자동차에서 발생. (출처 : CAPSS 2011, 국립환경과학원)'

차량 총중량 3.5t 이상 대형 경유자동차는 관련법령 개정을 완료한 상황으로 2016년 1월부터 시행하고 3.5t 미만 소형자동차는 2017년 9월부터 실도로조건 규제 도입 예정이다. 소형자동차 시험방법은 PEMS를 차량에 장착하여 실도로 주행상태에서 배출가스인 CO, HC, NOx, CO2를 측정한다.

 

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글 / 김종춘 (허즈엔티)

출처 / 오토저널 15년 9월호 (http://www.ksae.org)  
 

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