Update2024.12.28 (토)
자동차 배기가스는 도시 대기오염의 가장 큰 오염원으로 국내 대도시 대기오염비중의 약 60% 이상을 차지하고 있다.
특히 대형 경유차는 근년 들어 인체 유해성이 부각되며 환경당국의 주시를 받고 있는 자동차 배출 미세먼지의 경우 국내 전체 배출량의 57%를 차지하는 등 승용차의 40~80배에 달하는 오염물질을 내보내고 있어 이에 대한 대처가 절실하다.
이와 같은 맥락에서 정부는 그동안 천연가스버스의 보급을 지속적으로 확대하여 올 4월 기준으로 1만9,078대의 천연가스버스를 보급했다.
천연가스는 이미 가정이나 요식업소 등의 취사용이나 수송용 연료로 광범위하게 쓰이고 있는 액화석유가스(LPG)에 비해 단가가 훨씬 저렴하며 온실가스 배출이 적어 친환경연료로 불리고 있다.
또 공기보다 가볍기 때문에 누출시 공중으로 확산되는 성질을 띠고 있어 휘발유, 경유, LPG 등 여타의 연료보다 안전성이 높은 것으로 평가되고 있다.
이러한 장점 때문에 현재 도시가스의 거의 대부분이 천연가스로 공급되고 있는 것이다.
그러나 LPG와 달리 상온에서는 액화가 불가능한 천연가스는 도시가스처럼 가스관을 통해 기화형태로 공급할 수 없는 수송용으로서의 활용에 많은 난점이 있다.
국내의 천연가스차량은 모두 가스를 고압으로 압축해 부피를 200배가량 줄인 다음 충전하는 방식의 압축천연가스(CNG,Compressed Natural Gas)차량이다.
현재 국내 CNG 자동차와 충전소 관련 기술은 성숙단계에 이르러 그 신뢰도는 높은 편이지만 기체 상태로는 압축률에 한계가 있어 경유나 휘발유, LPG 차량에 비해 항속거리가 훨씬 짧다는 약점을 지니고 있다.
이 부분을 해결하기 위해서 액화천연가스(LNG,Liquefied Natural Gas)를 차량 연료로 공급하기 위한 기술 개발이 진행돼 왔다.
대기압에서의 압축을 위해 -161℃ 이하의 초저온 냉각이 불가피한 LNG를 연료로 쓰기 위해서는 차량에 초저온 용기를 장착하고 용기에 충전된 LNG를 기화기로 기화시켜 엔진에 공급해야 한다.
액화과정을 거쳐 부피가 1/600로 줄어든 LNG는 CNG의 3배에 달하는 저장성을 갖게 되며 따라서 항속거리도 비약적으로 길어진다.
다만 저온 단열용기의 장착이 가능한 중대형 차량에 적합해 미국을 비롯한 해외에서는 화물차, 버스 등 연료 소모가 많은 장거리 운행용 차량들에 많이 사용되고 있다.
또한 LNG자동차용 연료충전 인프라가 취약한 국내 실정을 생각할 때 주행거리가 긴 LNG차량은 물류터미널 등을 중심으로 LNG충전소를 설치하는 것만으로도 전국 규모의 LNG차량 운행이 가능하다는 점에서 초기 인프라 투자 부담을 줄여주는 장점까지 가지고 있다.
따라서 시내버스 등 단거리 주행차량은 CNG로, 장거리 고속버스 등에는 LNG를 사용하는 것이 적절한 방안으로 논의되고 있다.
현재 전 세계에서 운행되고 있는 천연가스차는 올 4월 기준 1,000만대 가량으로 이중 거의 대부분을 CNG가 차지하고 있다.
지난 1992년부터 미국에서 보급되기 시작한 LNG차는 현재 전 세계에 1만여대가 운행되고 있다.
이같이 CNG에 비해 느린 보급 속도는 초저온용기 기술과 충전소 설치 등의 문제가 걸림돌로 작용한 때문이다.
그러나 화물차량 등 대형차량을 중심으로 LNG 차량 보급이 확대되고 있는 미국을 비롯해 유럽과 중국 등 각국이 LNG 차량 보급에 힘쓴 결과 현재 지속적인 증가 추세에 있다.
■ 전소와 혼소 두 방향 개발
국내에서는 LNG만을 연료로 하는 LNG 전소 시스템과 LNG와 다른 연료를 함께 사용하는 LNG 혼소 시스템의 두 방향으로 개발이 진행되고 있다.
전소의 경우 지난 2004년부터 가스공사와 대우버스, 타타대우상용차가 기존 CNG 엔진에 LNG 연료 공급장치를 탑재한 LNG 전용엔진 개발을 시작해 2006년 완료를 마쳤다.
우선 리무진버스와 화물 운반용 트랙터에 적용, 2007년부터 시험운행을 시작했으며 이를 통해 LNG 연료용기와 충전설비 전반에 걸쳐 기술적 타당성 입증을 끝냈다.
또 다른 국내 자동차제작사는 트럭, 고속버스 등 대형차량에 주로 채용되는 엔진을 기반으로 LNG 전소 엔진을 독자 개발해 인천공항버스에 공급할 버스 엔진의 개발과 시제품 제작을 진행하고 있다.
한쪽에서는 기존의 경유 차량을 LNG 혼소 시스템으로 개조하는 연구가 진행 중이다.
환경부의 무·저공해 자동차사업단의 지원을 받은 이 LNG 혼소개발 프로젝트는 25톤급 화물차와 트랙터에 적용됐으며 EURO-4의 배출가스 기준을 만족하는 수준까지 개발이 된 것으로 전해졌다.
특히 25톤 트랙터의 경우 차량 개조검사에 합격, 현재 상업 운행이 이뤄지고 있다.
또한 이러한 기술개발 성과를 인정한 정부역시 경유화물자동차를 LNG 혼소 화물자동차로 전환하는 사업을 '저탄소 녹색물류'를 위한 국책사업으로 추진하고 있다.
이렇게 경유와 LNG를 같이 사용하는 혼소 방식의 보급은 충전인프라가 부족한 국내 현실에서 LNG차량 보급에 필요한 초기 비용을 줄여줌으로써 LNG 차량 보급을 쉽게 늘여갈 수 있는 효과적인 방책의 하나다.
경유로 엔진에 점화를 하고 천연가스를 주 연료로 사용하는 이 방식은 개조범위가 적어 경제적이라는 장점이 있다.
■ 환경 바람타고 천연가스차 확대일로
대기오염물질과 온실가스를 감축하고 석유의존도를 낮출 수 있는 천연가스 차량은 석유자원 고갈과 지구온난화 문제에 직면한 현시점에서 세계적 관심을 받으며 지속적으로 확대되고 있다.
세계시장이 연평균 20%의 성장률을 보이며 초고속 성장을 하는 산업으로 에너지와 자동차 업계의 주목을 받고 있는 것이다.
유럽에서도 2005년 55만대 보급된 천연가스 차량을 오는 2020년까지 전체 차량의 10%인 2,300만대 수준으로 확대한다는 방침을 정하고 관련 법안을 통과시켰다.
국내 업계에서는 향후 혼소엔진 외에 다양한 엔진을 대상으로 한 LNG 차량 혼소 시스템 개발을 지속적으로 진행해 이를 바탕으로 LNG 자동차와 LNG 충전소의 해외 수출을 추진, 수출과 자원개발을 동시에 할 수 있는 좋은 기회가 될 것으로 기대하고 있다.
