[ 첨부 1] 운행차 PM 및 NOx 동시저감장치보급타당성연구 최종보고서 운행차 PM 및 NOx 동시저감장치 보급타당성검토 연구기관 : 연세대학교 환경부

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1 연세대학교산학협력단 수신자 환경부장관 ( 교통환경과장 ) 참 조 제 목 최종보고서제출 1. 귀하의무궁한발전을기원합니다. 2. 환경부연구용역인 운행차 PM 및 NOx 동시저감장치보급타당성연구 최종보고서및요약보고서를제출합니다. 붙임 :1. 최종보고서 100 부. 2. 최종요약보고서 30 부. 3.CD 2매 ( 최종보고서및요약보고서 hwp file). 4. 용역정산서 1부. 끝. 연세대학교산학협력단대표 ( 과제책임자전광민교수 ) 시행내연 ( ) 우 서울특별시서대문구신촌동 134 연세대학교제 1 공학관 A180 전화 (02) 전송 (02) / 기안자김태수 tenken@yonsei.ac.kr

2 [ 첨부 1] 운행차 PM 및 NOx 동시저감장치보급타당성연구 최종보고서 운행차 PM 및 NOx 동시저감장치 보급타당성검토 연구기관 : 연세대학교 환경부

3 목 차 < 제목차례 > 1. 개요 연구의배경 연구의목적 1 2. 서론 대기오염의정의 광화학스모그 대기오염의영향 국내주요도시의대기오염현황 자동차에의한대기오염물질배출 요약 수도권대기환경관리기본계획 추진배경 대기오염실태 추진개요 자동차관리대책 저감계획및예산 요약 국내 외자동차배출가스관련제도 제작차배출가스인증및사후관리 국내운행차배출가스관리제도 요약 33

4 5. 저감수단별분석 Urea-SCR system HC-SCR system LNT 공회전정지장치 엔진교체 (Re-powering) LPG/CNG 개조 조기폐차 요약 대상차종및차령분석 대상차종분석 대상차령분석 -규제연식별구분 요약 경제성분석 대상차종선정 비용산출 차종별연간배출량산출 저감효율산출 연간삭감량산출 사회적편익 순편익현재가치 경제성검토과정요약 결과분석 결론 109

5 참고문헌 112 < 부록 > 1. 국내및외국의제작차배출가스허용기준 국내경유차 국외경유차 운행경유차배출가스정밀검사허용기준 배출가스측정법 승용차및소형자동차 ( 제작차 ) 국내경유차 대형자동차 ( 제작차 ) 디젤자동차 ( 운행차 ) 143 < 표차례 > Table1 자동차배출가스의인체영향 (2001, 문운당 ) 4 Table2 전국의배출원별대기오염물질배출량및기여율 (2004) 7 Table3 서울의배출원별대기오염물질배출량및기여율 (2004) 8 Table4 자동차에서배출되는오염물질배출량 (2004) 9 Table5 수도권지역의대기오염으로인한사회적피해비용,2005. 환경부 11 Table6 수도권대기관리영역주요오염물질배출량, 환경부 13 Table7 관리권역배출원별오염물질배출량 (2001) 18 Table8 수도권및주요국가의인구밀도 ('02) 19 Table9 수도권자동차등록대수변화 20 Table10 각국별차량 1대당일평균주행거리비교 21 Table11 단계별대기환경개선목표 ( 서울시 ),2005. 환경부 22 Table12 도로이동오염원삭감대책별삭감량전망,2008. 국립환경과학원 23 Table13 운행자동차사업별투자계획,2005. 환경부 24 Table14 특정디젤자동차의배출허용기준 31

6 Table15 현행운행차배출가스관리제도,2008. 환경부 32 Table16Urea-SCR 기술개발진행현황 (SK 에너지 ) 38 Table17Urea-SCR 의 NOx 저감율 (SK 에너지 ) 39 Table18 장치비용 39 Table19 엔진시험조건표 (ESC mode) 42 Table20 HC-SCR 시스템저감성능 (SK 에너지 ) 46 Table21 국가별공회전규제 48 Table22 공회전정지장치성능시험결과 51 Table23 공회전제한장치메이커현황 54 Table24 차량별보조금지원현황, 텍사스주 Table25LPG 저감효율, 교통환경연구소 CVS-75 모드시험결과, Table26LPG,CNG 비교표 62 Table27CNG 차량보급현황 67 Table28 연도별지역별조기폐차실적, 국립환경과학원, Table29 자동차관리법및대기환경보전법에의한차종구분 71 Table30 저감수단별적용대상차종 75 Table31 비용산출방법 76 Table32 차종별연비 76 Table33 저감수단별비용 77 Table34 조기폐차비용 77 Table35 차종별배출량 ( 시내버스, 시외버스, 전세버스, 고속버스 ) 79 Table36 차종별배출량 ( 기타버스, 화물 ) 80 Table37 차종별배출량 ( 경유중형, 소형 -승합, 화물 ) 81 Table38 저감수단별 PM/NOx 저감효율 89 Table39 국내경유자동차배출허용기준 90 Table40 연간삭감량산출 93 Table41 사회적피해비용 95 Table42 오염물질저감에따른연간편익 96 Table43 연도별현재가치 ( 시내, 시외버스 ) 98

7 Table44 연도별현재가치 ( 전세, 고속버스 ) 99 Table45 연도별현재가치 ( 기타버스, 화물 ) 100 Table46 연도별현재가치 ( 경유중형 ) 101 Table47 연도별현재가치 ( 경유소형 ) 102 Table48 연도별현재가치 ( 가솔린소형승용 ) 102 Table49 연도별현재가치 ( 가솔린중형승용 ) 102 Table50 가솔린대형승용 102 Table51 가솔린소형 RV 103 Table52 가솔린중형 RV 103 Table53 가솔린소형승합 103 Table54LPG 소형승용 103 Table55LPG 중형승용 104 Table56LPG 대형승용 104 Table57LPG 택시 104 Table58 순편익현재가치 105 Table59 순편익현재가치 109 Table60 저감수단별대상차종 111 Table61 디젤자동차배출허용기준 114 Table62 배출가스보증기간 116 Table63 캘리포니아주의 LEV 허용기준 ( 승용차 ) 117 Table64 캘리포니아주의 LEVⅡ 허용기준 (GVWR<8,500lbs) 117 Table65 캘리포니아주의 LEV 및 LEVⅡ 허용기준의년도별적용비율 118 Table66 미연방정부의 TierⅡ 허용기준 119 Table67 승용차배출허용기준 120 Table68 디젤사용트럭 버스배출허용기준 120 Table69 승용차의배출허용기준 121 Table70 소형디젤상용자동차 121 Table71 대형디젤자동차배출허용기준 122 Table72 중국의소형자동차배출허용기준 123

8 Table73 중국의대형자동차배출허용기준 123 Table74 인도의 EU 배출허용기준적용일정 124 Table75 인도의디젤화물및버스엔진배출허용기준 ( 차량총중량 3500kg 이상 )124 Table76 인도의디젤소형자동차배출허용기준 ( 차량총중량 3500kg 이하 ) 125 Table77 인도의디젤소형자동차엔진배출허용기준 125 Table78 멕시코의승용차및소형화물자동차의배출허용기준 (1993~2003 년 ) 126 Table79 멕시코의승용차및소형화물자동차의배출허용기준 (2004 년이후 ) 127 Table80B 기준을만족하기위한소형자동차의 Phase-in 일정 128 Table81C 기준을만족하기위한소형자동차의 Phase-in 일정 128 Table82 대형화물및버스의배출허용기준 128 Table83 브라질의디젤트럭및버스배출허용기준 ( 연식 ) 129 Table84 브라질의대형디젤엔진배출허용기준 (2006 년식이후 ) 129 Table85 브라질의디젤소형상용자동차의배출허용기준 130 Table86 브라질의디젤승용차배출허용기준 130 Table87 디젤자동차부하검사를위한정밀검사배출허용기준 130 Table88 디젤자동차무부하검사방법에의한정밀검사배출허용기준 131 Table89 운행디젤차의점검 정비및정기검사시사용하는배출허용기준 132 Table90 주행모드별주행특성 137 < 그림차례 > Fig.1 미세먼지 (PM10) 농도연도별변화추세 5 Fig.2 총부유먼지농도연도별변화추세 6 Fig.3 이산화질소농도연도별변화추세 6 Fig.4 선진국주요도시의대기오염도비교,2005. 환경부 11 Fig.5 서울시연도별오염물질변화추이 (1), 환경부 12 Fig.6 서울시연도별오염물질변화추이 (2), 환경부 13 Fig.7 수도권지역별오염물질배출량, 환경부 14 Fig.8 최근수도권대기오염물질변화추이,2008. 국립환경과학원 15 Fig.9 수도권 VOC 증감비율,2008. 국립환경과학원 15

9 Fig.10 배출원별 SOx 배출량 (2001) 16 Fig.11 배출원별 NOx 배출량 (2001) 16 Fig.12 배출원별 PM10 배출량 (2001) 17 Fig.13 배출원별 VOC 배출량 (2001) 17 Fig.14 연료별자동차비율 (2001 년 ) 18 Fig.15 자동차연료별오염물질배출비율 (2001 년 ) 19 Fig.16 경유중량자동차환경기준변화 20 Fig.17 년도별노후 ( 차령 10 년이상 ) 자동차증가추이 21 Fig.18 자동차총주행거리및연료사용량변화 22 Fig.19 자동차배출가스관리체계도 26 Fig.20 제작자동차배출가스인증흐름도 27 Fig.21 결함확인검사절차흐름도 29 Fig.22 미국의결함확인검사체계도 30 Fig.23SCR 촉매의종류에따른활성온도 34 Fig.24 보쉬사의 urea(adblue)injectionsystem 개요도 35 Fig.25 보쉬사의 ureainjectionsystem 구성품 35 Fig.26 미국의주 ( 州 ) 간고속도로에구축될트럭정거장 36 Fig.27 유럽의 Urea 기반시설구축계획 37 Fig.28Urea-SCR 시스템개요도 (SK 에너지 ) 38 Fig.29Urea-SCR 시스템개요도 ( 일진전기 ) 40 Fig.30Uea-SCR 실차시험 40 Fig.31 배기온도에따른 NOx 량분포 41 Fig.32 속도에따른 NOx 량분포 41 Fig.33SCR 부피별 NOx 저감성능 (ESC 모드, 단계별후반 30 초구간평균 ) 43 Fig.34SCR 부피별 NOx 저감율 (ESC 모드 ) 43 Fig.35HC-SCR 에서플라즈마를이용한개질의효과 45 Fig.36 온도에따른각촉매의저감효율 45 Fig.37HC-SCR 시스템 (SK 에너지 ) 46 Fig.38 공회전정지장치작동방법 49

10 Fig.39Campaignof Idling-Stop Cars 50 Fig.40 시내버스의운행패턴분석 50 Fig.41 일본이즈사의공회전장치장착차량 52 Fig.42 보조금지급의흐름 52 Fig.43 년도별, 월별공회전정지자동차보조금신청현황,ECCJ 53 Fig.44NationalIdleReductionCampaign 53 Fig.45CARB 레이블장착 54 Fig.46NOx 저감을위한기술별비용 56 Fig.47 인구증가에따른오존기준초과현황, 텍사스주 (2007) 57 Fig.48LPI 구성도 60 Fig.49LPLI 엔진성능향상 ( 엔진텍 ) 61 Fig.50CNG 연료사용엔진제어시스템구성도 ( 엑시언 ) 62 Fig.51 부천충전소가스폭발사고 65 Fig.52LPG 차량보급대수,WLPGA, Fig.53 차종별, 연료별자동차배출가스연식별적용시기조견표 72 Fig.54EURO2 경유차량의차종별일일주행거리 82 Fig.55EURO3 경유차량의차종별일일주행거리 82 Fig.56EURO2 경유차량의차종별 PM 배출계수 83 Fig.57EURO2 경유차량의차종별 NOx 배출계수 83 Fig.58EURO2 경유차량의차종별 HC 배출계수 83 Fig.59EURO2 경유차량의차종별 CO 배출계수 84 Fig.60EURO3 경유차량의차종별 PM 배출계수 84 Fig.61EURO3 경유차량의차종별 NOx 배출계수 84 Fig.62EURO3 경유차량의차종별 HC 배출계수 85 Fig.63EURO3 경유차량의차종별 CO 배출계수 85 Fig.64EURO2 경유차량의차종별연간 PM 배출량 86 Fig.65EURO2 경유차량의차종별연간 NOx 배출량 86 Fig.66EURO2 경유차량의차종별연간 HC 배출량 86 Fig.67EURO2 경유차량의차종별연간 CO 배출량 87

11 Fig.68EURO3 경유차량의차종별연간 PM 배출량 87 Fig.69EURO3 경유차량의차종별연간 NOx 배출량 87 Fig.70EURO3 경유차량의차종별연간 HC 배출량 88 Fig.71EURO3 경유차량의차종별연간 CO 배출량 88 Fig.72 저감수단별 PM 저감효율 90 Fig.73 저감수단별 NOx 저감효율 91 Fig.74 저감수단별 HC 저감효율 91 Fig.75 저감수단별 CO 저감효율 92 Fig.76 주요저감수단의연간 PM 삭감량 94 Fig.77 주요저감수단의연간 NOx 삭감량 94 Fig.78 주요저감수단의연간 HC 삭감량 94 Fig.79 주요저감수단의연간 CO 삭감량 95 Fig.80 주요저감수단의순편익현재가치 106 Fig.81CVS-75 모드 (LA-4 모드 ) 133 Fig.82ECE15+EUDC 주행모드 134 Fig.83 미국 EPA 고속주행모드 134 Fig.84 미국 EPA US06 주행모드 135 Fig.85 미국 EPA SC03 주행패턴 135 Fig.86Japan10+15 주행모드 136 Fig.87Japan-11 모드 136 Fig.88CVS-75 시험방법에의한배출가스및증발가스측정절차도 138 Fig.89 우리나라및 EU 의중량자동차배출가스시험모드 140 Fig.90 우리나라및 EU 의중량자동차배출가스시험모드 (ETC 모드 ) 140 Fig.91 제작차운전사이클 (ELR 모드 ) 141 Fig.92Japan-13 모드 141 Fig.93 일본의대형기관의배출가스시험모드 142 Fig.94 미국의대형기관의배출가스시험모드 142 Fig.95 대형차매연부하검사방법 143 Fig.96 운행차정기검사및수시점검시매연측정방법 144

12 개 요

13 1. 개요 1.1 연구의배경 수도권의대기오염도는선진국주요대도시에비해미세먼지 (PM 10 ), 이산화질소 (NO 2 ) 등이상당히높은수준이다. 이러한 NO 2 와 PM 10 은이동오염원에서배출되는비중이높고특히경유차량에서배출되는양이많은것으로알려져있다. 따라서정부는수도권대기관리기본계획을수립하고이를통해 2014 년까지 NO 2 와 PM 10 저감목표량을설정하여 2006 년부터운행경유차에저감장치부착등의사업을실시해오고있다. 수도권대기관리기본계획에따르면 2006 년부터 2010 년까지 PM 10 저감을위해 DPF 부착,CNG 개조, 조기폐차실시등의대책을마련하고 2010 년부터 NOx 저감장치보급을계획하고있다. 현재,DPF 장치와별도로장착하여 NOx 를저감할수있는기술로는 Urea-SCR 기술이가장효과적일것으로평가되고있으며이기술의경우조건에따라 60~85% 정도의 NOx 저감률을달성할수있다. 하지만이기술을적용하여 NOx 저감대책을수립하려면, 그전에투자비용과운영비용대비저감효과의편익분석을실시하는것이필수적으로요구된다. 또한, 상대적으로비교할수있는다른저감수단 (CNG 개조, 조기폐차, 리파워링등 ) 의경우에도 NOx 저감효과가있으므로이러한저감수단을적용하였을때의결과를 SCR 기술을적용하였을때의결과와비교하여상대적인편익을산출하고, 이를통해정책추진의당위성과타당성을검토하여야할것이다. 1.2 연구의목적 본연구의목적은운행경유차에장착될 PM 과 NOx 동시저감장치의보급타당성을 검토하는것에있다. 이와같은목적을달성하기위한구체적인연구의내용은다음과 같다. - 운행경유차 PM 및 NOx 동시저감장치의국내기술개발실태, 외국의보급사례등 현황및상용화가능시기분석 - 운행경유차의차령, 차량규모대비 PM 및 NOx 동시저감장치에대한기술적, 경제적 타당성분석 - 1 -

14 - 수도권대기관리기본계획에의한운행차 NOx 저감계획대비다른수단 (CNG,LPG 개조등 ) 에의한 NOx 저감방안에대한기술적, 경제적타당성분석 -NOx 저감수단별원단위자료에의한운행차 NOx 저감수단의경제적타당성분석 - 운행차 NOx 저감을위한종합적인정책방향제시 - 2 -

15 서 론

16 2. 서론 2.1 대기오염의정의 대기오염물질은인류가존재하기전부터항상생성되고있었다. 동물의부패된사체, 지각변동시, 자연적으로발화된화재등에서발생되는가스및미세먼지등이이에해당된다. 이같이자연발생된대기오염물질은지구의자정작용에의하여그구성비율이큰변동없이유지되어왔다. 그러나인류의문명화로인한다양한산업의발달과자동차의보급은이러한균형을깨뜨리고있다. 근래에는대기오염물질을명확히정의하고그영향력을분석하고있으며이를저감하기위하여다양한노력을하고있다. 세계보건기구 (WHO) 는대기오염을 대기오염이란대기중에인위적으로배출된오염물질이한가지이상이존재하여, 오염물질의양, 농도및지속시간이어떤지역의불특정다수인에게불쾌감을일으키거나해당지역에공중보건상위해를끼치고, 인간이나동물, 식물의활동에해를주어생활과재산을향유할정당한권리를방해받는상태를말한다. 라고정의하였다. 대기오염물질은그생성과정에따라 1차오염물질과 2차오염물질로나누어진다. 1차오염물질은오염원으로부터직접생성되는물질을이른다. 예를들어자동차의경우차량운행시직접생성되는일산화탄소 (CO), 탄화수소 (HC), 질소산화물 (NOx), 황산화물 (SOx) 등이있다.2 차오염물질로는 HC 와 NOx 가광화학반응을일으켜생성하는오존 (O 3 ) 과이산화질소 (NO 2 ) 등이있다. 혹은대기오염물질의상태에따라분류를하여가스상물질과입자상물질로분류를하기도한다. 2.2 광화학스모그 광화학스모그는 NOx 와휘발성유기화합물 (VOCs) 이태양광에포함된자외선의영향으로반응을일으켜인체에유해한 O 3, 알데히드,PAN 등의과산화물을생성하는현상이다. 주로태양광이강하고바람이약하며대기오염물질농도가높은날에발생한다.1940 년대에처음피해가나타나기시작하여 1960 년대에는미국로스앤젤레스에서빈번히발생하였다 년로스앤젤레스스모그사건이후, 많은연구가진행된결과자동차의배출가스가원인임이알려져세계최초로로스앤젤레스에서배기규제가실시되었다. 또한광화학스모그는인체에주로눈과호흡기에악영향을미친다. 각종유기산과입자상물질은시정을악화시키며눈이나피부에작열감을줄수있다. 또한감기나천식등호흡기 - 3 -

17 계통의질병이증가하며심한경우오한, 두통, 발열, 현기증, 구토등의증상이나타날수 있다. 광화학스모그는인체뿐만아니라식물의엽록소파괴, 합성고무를비롯한고분자 물질의부식등재산상의피해도동반한다. 2.3 대기오염의영향 대기오염은주로인체의점막과호흡기를통하여악영향을미친다. 직접적인접촉이이루어질경우자극에의한불쾌감을주는데이러한접촉이지속되면만성질환이유발될가능성이높다.CO 는혈중의헤모글로빈과결합하여산소공급을저해하고현기증과두통을유발한다.SO 2 는호흡기에악영향을미치고점막에강한자극을준다.HC 는 NO 2 와반응하여광화학스모그를발생시키며이때발생하는 O 3 는호흡기를자극한다. 미세먼지 (PM 10 ) 는다른대기오염물질을흡착하며기관지나폐포깊숙이침투하여호흡기질환을유발한다. Table.1. 자동차배출가스의인체영향 (2001, 문운당 ) 항목건강영향 일산화탄소 (CO) - 적혈구의산소결합능력방해 ; 인지작용의감퇴, 반사작용의저하, 졸음유발, 협심증유발, 매우고농도로노출되면무의식및사망초래. - 임신여성에있어태아성장및어린아이의조직발달에영향을미침. - 호흡또는순환계질환자의사망률을증가시키는다른오염물질들과의상승작용 ; 근로자의생산성감소와일반적인불쾌감에관련됨. 질소산화물 (NO X) - 유행성독감과같은전염병에대한감수성을증가시킴 ; 폐수종, 기관지염, 폐렴을일으킴 ; 천식환자에게는먼지, 화분에대한감수성을증가시킴. 탄화수소 (HC) 오존 (O 3) 입자상물질 (PM) - 저분자량의화합물은눈의염증, 기침및재채기, 졸음및술취한것과유사한증세등불쾌한영향을일으킴 ; 고분자량의화합물은발암성또는돌연변이유발. - 디젤입자상물질들과공존하는일부탄화수소들은폐질환을유발할수있음. - 호흡기계점막에염증을일으키고, 폐기능을저하시킴 ; 눈의염증, 두통및신체적불쾌감유발 ; 감기및폐렴에대한저항성을감소 ; 만성적심장질환, 천식, 기관지염및폐기종을악화시킴. - 점막에염증을일으키고다양한호흡기질환을유발 ; 미세한입자들은폐암을유발할수있고호흡기능장애로인한환자수및사망률을증가시킴. - 도시지역에서는부유입자상물질과사망률간에상관관계가존재

18 2.4 국내주요도시의대기오염현황 전국 64 개시군에설치된 208 개소의대기오염측정소의자료중국내주요도시 ( 서울 특별시및 6 대광역시 ) 의대기오염현황에서 PM,NO 2 의 2 개주요오염물질에대하여재 정리한 2007 자동차환경백서 (2007, 코리아오토포럼 ) 를인용하여정리하였다 미세먼지 (PM 10 ) 미세먼지는그크기에따라분류할수있다. 보통호흡기를통하여폐로흡입될수있는입자는그직경이약 10μm 이하정도이며 PM 10 이라한다. 입자의직경이 2.5μm 이하인먼지는 PM 2.5 라하며자동차배기가스등에서주로발생한다. 또한공기중에떠돌아다닐수있는크기의입자는보통 100μm 이하의직경을가지고있으며이를총부유먼지라한다. PM 10 은 1994 년부터환경기준을설정하여현재까지관리해오고있으나뚜렷한감소추세를나타내고있지않으며총부유먼지는지속적인감소추세를보여 2001 년부터는환경기준을삭제하였다. Fig.1. 미세먼지 (PM10) 농도연도별변화추세 - 5 -

19 Fig.2. 총부유먼지농도연도별변화추세 이산화질소 (NO 2 ) 이산화질소는화석연료의연소에의하여생성된일산화질소 (NO) 가대기중에서산화되어생성되며 NO 와 NO 2 를합하여 NOx 라고한다.NOx 는주로고온의연소과정을거치는발전소, 소각로, 디젤자동차의배기에서발생한다.NOx 는 SO 2 와함께산성비의원인이며질산을생성하여대기중미세먼지의농도를증가시킨다. 이산화질소는대부분의대도시에서대체적으로증가하는추세이다. Fig.3. 이산화질소농도연도별변화추세 - 6 -

20 2.5 자동차에의한대기오염물질배출 국립환경과학원은대기오염물질을배출원에따라크게 9가지로분류하였다. 연소시설, 생산공정, 에너지수송및저장, 유기용제사용, 도로이동오염원, 비도로이동오염원, 폐기물처리, 자연배출원, 농업중자동차는도로이동오염원에해당하며 CO,HC,NOx,PM 10, SO 2,NH 3 의 6가지오염물질의전체배출원대비기여율은평균 34.4% 에달하여가장높은기여율을보인다. 특히 CO,NOx,PM 10 의경우도로이동오염원이 78.0%,35.6%,46.2% 로높은기여율을나타내었다. Table.2. 전국의배출원별대기오염물질배출량및기여율 (2004)(2006, 국립환경과학원 ) ( 단위 : 톤 / 년,%) 배출원 CO HC NOx PM 10 SO 2 NH 3 계 연소시설 생산공정 에너지수송및저장 유기용제사용 도로이동오염원 비도로이동오염원 폐기물처리 자연배출원 배출량 106,439 10, ,112 18, ,787 4,122 1,077,417 기여율 13.0% 1.3% 45.2% 30.1% 70.5% 1.7% 28.8% 배출량 20, ,053 53,145 6,738 75,210 34, ,232 기여율 2.5% 14.7% 3.9% 10.8% 16.8% 14.0% 8.2% 배출량 - 25, ,641 기여율 - 3.2% % 배출량 - 464, ,364 기여율 % % 배출량 636, , ,481 28,898 6,600 11,332 1,286,684 기여율 78.0% 14.1% 35.6% 46.2% 1.5% 4.7% 34.4% 배출량 51,415 19, ,008 7,977 48, ,701 기여율 6.3% 2.4% 13.9% 12.8% 10.9% 0.2% 8.5% 배출량 2,085 48,494 19, ,489-71,930 기여율 0.3% 6.1% 1.4% 0.1% 0.3% - 1.9% 배출량 ,700 18,700 기여율 % 0.5% - 7 -

21 농업 계 배출량 , ,006 기여율 % 4.7% 배출량 816, ,240 1,377,526 62, , ,660 3,744,675 기여율 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 특히서울시의경우도로이동오염원의기여도가전국평균에비하여더욱높은수준인 67.9% 이며 NOx,PM 10 의기여율은절반이상인 63.4%,79.3% 에달한다. 따라서도로이동 오염원에대한오염물질배출대책마련이시급하다. Table.3. 서울의배출원별대기오염물질배출량및기여율 (2004) ( 환경부대기총량제도과내부자료 ) ( 단위 : 톤 / 년,%) 배출원 CO HC NOx PM 10 SO 2 계 연소시설에너지수송및저장유기용제사용도로이동오염원비도로이동오염원폐기물처리계 배출량 10, , ,225 39,047 기여율 6.7% 1.2% 21.0% 7.7% 80.8% 11.1% 배출량 3,344 3,344 기여율 0.0% 4.3% 0.0% 0.0% 0.0% 0.9% 배출량 45,234 45,234 기여율 0.0% 58.2% 0.0% 0.0% 0.0% 12.8% 배출량 145,525 24,226 65, ,785 기여율 90.3% 31.2% 63.4% 79.3% 13.9% 67.9% 배출량 4,689 1,769 14, ,176 기여율 2.9% 2.3% 14.4% 12.9% 3.2% 6.3% 배출량 173 2,167 1, ,697 기여율 0.1% 2.8% 1.2% 0.1% 2.0% 1.0% 배출량 161,153 77, ,549 4,423 6, ,283 기여율 100.0% 100.0% 100.0% 100.0% 100.0% 100.0% - 8 -

22 서울시의도로이동오염원차종별배출량은아래와같다. 화물차및특수차가 NOx 59.3%,PM 66.2%,SO % 로 NOx,PM,SO 2 배출에높은기여율을나타내고있으며 이는화물차가대부분 NOx,PM 배출이높은디젤엔진을사용하기때문으로예상된다. Table.4. 자동차에서배출되는오염물질배출량 (2004)( , 국립환경과학원 ) ( 단위 : 톤 / 년,%) 차종 CO HC NOx PM SO 2 NH 3 계 승용차 택시 승합차 버스 화물차및특수차 이륜차 계 배출량 341,149 53,919 88,090 3,886 1,301 11, ,524 기여율 53.6% 48.0% 18.0% 13.4% 19.7% 98.6% 38.8% 배출량 60,456 6,137 11, ,187 기여율 9.5% 5.5% 2.3% 0.0% 4.0% 0.0% 6.1% 배출량 33,941 3,903 25,732 3, ,247 기여율 5.3% 3.5% 5.2% 10.9% 7.7% 0.1% 5.2% 배출량 23,412 8,662 73,842 2, ,457 기여율 3.7% 7.7% 15.1% 9.4% 12.0% 0.2% 8.5% 배출량 122,511 30, ,755 19,135 3, ,038 기여율 19.2% 27.4% 59.3% 66.2% 56.3% 0.9% 36.3% 배출량 55,468 8, ,233 기여율 8.7% 8.0% 0.2% 0.0% 0.2% 0.1% 5.1% 배출량 636, , ,482 28,898 6,601 11,332 1,286,686 기여율 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% - 9 -

23 2.6 요약 산업의발달로인한대기오염은날이갈수록심각한사회적문제로대두되고있다. 특히 CO,HC,NOx,PM 10,SO 2,NH 3 으로대표되는대기오염물질은주로연소과정에서발생하는물질로서, 도로이동오염원 ( 차량 ) 에서주로배출된다.(CO :78.0%,NOx :35.6%, PM 10 :46.2%) 또한수도권지역의경우도로이동오염원이차지하는비중이더욱높아 (NOx:63.4%,PM :79.3%) 이에대한시급한대책의마련이필요한실정이다

24 수도권대기환경관리기본계획

25 3. 수도권대기환경관리기본계획 3.1 추진배경 전술한바와같이, 서울을비롯한수도권의대기오염도는선진국주요도시에비하여매우높은수준이다. 특히 2005 년환경부에서시행한연구결과, 미세먼지 (PM 10) 는선진국의약 1.8~3.5 배, 이산화질소 (NO 2 ) 의농도는약 1.2~1.7 배수준으로매우높은편인것으로확인되었다. Fig.4. 선진국주요도시의대기오염도비교 (2005, 환경부 ) 이러한대기오염은수도권거주자의건강에심각한악영향을끼치고있으며, 그사회적피해비용도그규모가가히천문학적인금액에달한다. 그결과, 수도권여론조사 ( 03 년 ) 응답자의절반이상 (60.1%) 이대기오염이심각하다고느끼고있고 80.5% 는대기오염개선대책에참여할의지를밝히기도하였다. Table.5. 수도권지역의대기오염으로인한사회적피해비용 (2005, 환경부 )( 단위 : 백만원 / 년 ) 계 NOx PM 10 SOx VOC 수도권 10,637,726 1,500,525 4,432,665 4,068, ,511 서울 2,624, ,208 1,331, , ,704 인천 2,146, , , , ,019 경기 5,866, ,425 2,326,629 2,517, ,788 이에따라환경부는서울, 인천, 경기도일부지역을포함한수도권의대기질을 2014 년

26 까지선진국수준으로향상시키기위하여 2005 년부터수도권대기환경관리기본계획을 수립하여시행하고있다. 3.2 대기오염실태 지역별배출량분석 아황산가스 (SO 2 ), 일산화탄소 (CO), 납 (Pb) 등 1차오염물질 (PrimaryPolutants) 은지난 10 년간현저히개선되어왔다. 그예로 SO 2 는저황유 LNG 등청정연료공급의확대에따라대폭감소하여거의모든측정소가환경기준을만족하였으며결국 2003 년서울의 SO 2 농도는 5ppb 로 1990 년 51ppb 에비하여 1/10 수준으로감소하였다.CO 는난방연료의대체와삼원촉매장치부착의무화 (1987 년 ) 등에따라지속적으로감소하였고현재는모든측정소가환경기준을만족하고있다. 납 (Pb) 역시무연휘발유공급의영향으로모든측정소가환경기준을만족하고있다. Fig.5. 서울시연도별오염물질변화추이 (1)( 환경부 ) 그러나이산화질소 (NO 2 ), 미세먼지 (PM 10 ), 오존 (O 3 ) 등 2 차오염물질의오염도는계속 악화되는추세이다. 특히 PM 10 의경우, 90 년대중반보다는개선되었으나최근경유차량 보급에의해다시오염도가높아지고있다

27 Fig.6. 서울시연도별오염물질변화추이 (2)( 환경부 ) 전국대기오염물질배출량을분석한결과수도권대기관리권역에서는전국 SOx 배출량의 12.7%,PM 10 의 21.4%,NOx 의 29.4%,VOC 의 37% 를배출하여오염물질의수도권집중화가 심화된것을알수있다. Table.6. 수도권대기관리영역주요오염물질배출량 ( 환경부 ) 구분 SOx NOx PM 10 VOC 전 국 552 (100) 1,051 (100) 70 (100) 712 (100) 계 70 (12.7) 309 (29.4) 15 (21.4) 263 (37.0) 수 도 권 서인 울천 10 (1.8) 16 (2.9) 98 (9.3) 60 (5.7) 4 (5.7) 3 (4.3) 89 (12.5) 54 (7.6) 경 기 44 (8.0) 151 (14.4) 8 (11.4) 120 (16.9)

28 또한수도권지역별로는경기도가가장배출량이많으며다른지역의 2 배이상의 배출량을보였다. Fig.7. 수도권지역별오염물질배출량 ( 환경부 ) 특히 2001 년부터 2005 년까지상세지역별대기오염물질배출추이를분석한결과, SOx 와 PM 의경우는감소추세에접어들고있지만 NOx 와 VOC 는여전히감소하지않고있다.VOC 의경우, 일부생산공업지역에서집중적인증가추세를보였으며최근에는친환경유기용제사용으로인하여감소추세를보이고있다.NOx 는최근경유차량의보급및노후차량증가에의하여다양한저감대책에도불구하고감소하지않고있다

29 Fig.8. 최근수도권대기오염물질변화추이 (2008, 국립환경과학원 ) Fig.9. 수도권 VOC 증감비율 (2008, 국립환경과학원 )

30 3.2.2 배출원별배출량 SOx 는제조업연소가총배출량의 34.2% 를차지하고, 에너지산업연소 (27.0%), 비산업 연소 (20.7%) 등의순으로배출된다. Fig.10. 배출원별 SOx 배출량 (2001) NOx 의경우자동차 ( 도로이동오염원 ) 에서가장많이배출 (50.7%) 되며, 연소과정 (30.4%), 비도로이동오염원 (15.9%) 등의순으로배출된다 Fig.11. 배출원별 NOx 배출량 (2001)

31 PM 10 도자동차에서가장많이배출 (66.3%) 되며, 연소과정 (19.3%), 비도로이동오염원 (13.1%) 등의순으로배출된다. Fig.12. 배출원별 PM 10 배출량 (2001) VOC 는유기용제사용과정에서가장많이배출 (61.4%) 되고, 자동차 (20.7%), 생산공정 (5.8%) 등의순으로배출된다. Fig.13. 배출원별 VOC 배출량 (2001)

32 Table.7. 관리권역배출원별오염물질배출량 (2001 년 ) ( 단위 : 톤 (% ) SOx NOx PM10 VOC CO 총계 70, ,387 14, , ,263 (100) (100) (100) (100) (100) 에너지산업연소 18,923 40, ,511 10,229 (27) (13) (4) (1) (3) 비산업연소 14,519 33, ,465 18,194 (21) (11) (6) (1) (5) 제조업연소 23,977 19,856 1, ,604 (34) (6) (10) - (1) 생산공정 2,856 3, , (4) (1) (1) (5) - 에너지수송및저장 ,300 (4) - 유기용제사용 ,067 (61) - 도로이동오염원 2, ,885 9,729 54, ,871 (4) (51) (66) (21) (87) 비도로이동오염원 6,606 49,274 1,916 5,274 14,662 (9) (16) (13) (2) (4) 폐기물처리 598 5, , (1) (2) - (5) 자동차오염물질배출량 수도권의자동차는총 5,780 천대 (2001 년 ) 로서휘발유차량이전체의 62% 를차지하며, 경유및 LPG 차량이각각 27%,11% 차지하고있다. Fig.14. 연료별자동차비율 (2001 년 )

33 전체대기오염물질배출량중 NOx 의 51%,PM 10 의 66% 가자동차에서배출되며전체차량의 27% 에불과한경유차량이미세먼지의 100%,NOx 의 71% 를배출한다. 특히경유차오염물질의 75~77% 가 5년이상된노후경유차에서배출되고있어이에대한집중관리가필요하다. NO x 배출량 V O C 배출량 휘발유 22% LPG 7% LPG 13% 경유 23% 경유 71% 휘발유 64% Fig.15. 자동차연료별오염물질배출비율 (2001 년 ) 대기오염악화원인 수도권의대기오염이집중적으로악화된원인으로는우선수도권인구집중화를들수있다. 현재서울시, 인천시, 경기도를포함한수도권의면적은국토총면적의 12% 에불과하지만총인구의 47% 가수도권에거주하고있다. 수치상으로는인구밀도가 1,858 명 / km2로미국 (28 명 / km2 ) 의 66 배, 전국평균 (473 명 / km2 ) 의 4배에달한다. 이에국가적차원에서수도권정비계획등을통하여수도권인구억제정책을추진중임에도불구하고수도권의인구는지속적으로증가하고있다. Table.8. 수도권및주요국가의인구밀도 (2002) ( 단위 : 명 / km2 ) 수도권서울동경미국프랑스독일영국 1,858 17,140 5, 두번째로자동차의보급대수증가에의한영향을들수있다. 우리나라는지속적으로 자동차보급대수가꾸준히증가하여왔다. 이에배출허용기준이강화되고있음에도불구 하고보급대수의급격한증가로인하여오염물질저감효과가나타나지못하였다

34 Table.9. 수도권자동차등록대수변화 ( 단위 : 천대 ) 시도별 '80 '85 '90 ' 전 국 528 1,113 3,395 8,469 12,059 14,934 수도권 ,790 4,038 5,577 6,921 -서울시 ,194 2,043 2,441 2,780 -인천시 경기도 ,551 2,487 3,358 예를들어경유중형자동차의경우질소산화물배출허용기준을 '96 년 11.0g/kwH 에서 '03 년 5.0g/kwH 으로 2배강화하였으나, 자동차대수는 3.1 배증가하여그효과가상쇄되었다. 특히최근경유레저 (RV) 차량급증으로인하여 PM 10(448 톤 ) 및 NOx(3,705 톤 ) 가추가적으로증가한것으로추정되고있다. Fig.16. 경유중량자동차환경기준변화

35 노후차량의증가에따른대기오염가중도심화되고있다. 전체자동차중차령 10 년이상의노후차비율이 '94 년에는 1.0% 이하에불과했으나, 02 년에는 9.1% 로증가하여대기오염을가중시키고있으며이를차량대수로환산하면약 16.9 배가증가한것으로볼수있다. Fig.17. 년도별노후 ( 차령 10 년이상 ) 자동차증가추이 차량의평균주행거리역시대기오염의원인중하나이다. 차량의 1 일평균주행거리는 계속낮아지고있으나, 선진국에비해서는여전히높은수준이며수송분담이보다효율적 으로이루어져야일평균주행거리를감소시킬수있다. Table.10. 각국별차량 1대당일평균주행거리비교 ( 단위 : km ) 구 분 승용 버스 화물 구 분 승용 버스 화물 한국 ('02) 영국 ('96) 일본 ('96) 프랑스 ('96) 미국 ('96) 독일 ('96) 이에따라자동차연료소비량도지난 20 년간 8 배증가하였으며대기오염은지속적으로 심화되어왔다

36 주행거리 ( 백만km/ 년 ) 주행거리 연료사용량 연료사용량 ( 천kl/ 년 ) Fig.18. 자동차총주행거리및연료사용량변화 3.3 추진개요 수도권대기환경관리기본계획은크게 3단계로구성된다.1 단계 ( 05~ 07) 에서는대기환경대책추진기반을구축하며자동차오염물질저감사업및교통수요관리를통한수도권대기개선책을시행한다.2 단계 ( 08~ 10) 에서는사업장총량제를실시하고 1단계사업을지속적으로추진한다.3 단계 ( 11~ 14) 에서는 1,2 단계사업을평가하고보완하여제 2차사업을준비할것을계획하고있다. 이러한단계적개선목표는효율적인대기환경개선을가능하게하며, 이러한단계목표 달성을통해최종적으로맑은날남산에서인천앞바다를볼수있을정도의시정거리를 확보하는것을목표로하고있다. Table.11. 단계별대기환경개선목표 ( 서울시 )(2005, 환경부 ) 오염물질 미세먼지 ( μg / m3 ) ( 동경수준 ) 이산화질소 (ppb) ( 파리수준 ) 구체적인오염물질저감계획에따르면오염물질은 9가지상세기준에따라배출원별로구분되었고다시이를오염원의형태에따라 4가지기준으로구분하여그방법과저감량을달리하였다. 이가운데도로이동오염원의 PM 10 과 NOx 저감목표량은전체저감목표량의절반이상을차지한다.(50%,66%)

37 3.4 자동차관리대책 PM 10 과 NOx 는대부분경유차량에서배출되며이를효율적으로저감하기위해서는새로이제작되는차량의배기규제를강화할뿐만아니라이미운행중인차량의오염물질을저감하기위한대책이필요하다. 따라서운행경유차량에대한배기검사를강화하고정밀검사결과오염이심한특정경유차량의경우이를해결하기위한대책으로 DPF 장착, DOC 부착,LPG 개조등의리트로핏 (retrofit) 사업을시행하였다. 리트로핏의경우가장효율적인저감방안중하나로평가되고있지만초기비용이많이소요되고장착후 3년간차량을운행하여야한다는제한을가지고있다. 따라서일부노후차량의경우경제성측면에서일부금액지원을통한조기폐차사업을시행하였다.2010 년부터는추가적으로 NOx 저감을위한탈질장치부착을계획중이며이에대한기술적, 경제적타당성분석이필요한실정이다. 3.5 저감계획및예산 도로이동오염원삭감대책인 DPF,DOC,LPG 개조, 조기폐차의삭감량전망은다음과 같다. Table.12. 도로이동오염원삭감대책별삭감량전망 (2008, 국립환경과학원 ) ( 단위 :ton) 합계 NOx 1,318 2,586 3,754 4,944 4,937 17,539 DPF PM ,044 1,672 1,172 1,157 1,169 1, ,824 VOC 858 1,878 3,317 3,080 3,415 3,319 3,017 2,321 1,988 1,333 24,526 DOC LPG 개조조기폐차 PM ,184 VOC ,170 NOx ,261 1, ,188 PM ,300 VOC NOx 983 2,925 5,052 8,270 9,284 12,497 12,453 12,334 12,678 12,507 88,983 PM ,145 1,034 1, ,133 8,400 VOC ,219 1,220 1,506 1,090 1,411 9,

38 DPF 의경우 NOx 동시저감장치를이용할것으로예상되는 2010 년부터 NOx 저감이실현될것으로예측되며장착기간에비하여저감량이매우클것으로나타나고있다. 또한 PM 과 VOC 등전체적인오염물질저감에크게기여할것으로예상된다. 이에반해 DOC 는소형경유차량을대상으로장착할예정이므로상대적으로저감량이크지않을것으로전망하고있다.LPG 개조는 DPF 장착이나 DOC 장착이용이하지않을경우대체수단으로이용되고있다. 조기폐차는가격대비가장큰 NOx 저감효율을보일것으로기대되지만보상금액이적고기준이까다롭기때문에 2006 년까지시행한결과저감량이기대이하인것으로확인되고있다. 하지만 2007 년이후보상금액을확충한결과, 그실적이꾸준히증가하고있어, 향후유력한저감대안중하나로평가받고있다. Table.13. 운행자동차사업별투자계획 (2005, 환경부 ) ( 단위 : 백만원 ) 구분 합계 배출가스 저감장치 부착 152, , , , , , , , , ,654 2,945,008 가스차로 개조 20,972 69, ,234 96,919 69,800 61,726 58,858 60,037 63,201 54, ,389 운행 자동차 노후차 조기폐차 31, , ,104 58,647 38,616 37,984 40,518 43,280 43,992 45, ,952 계 205, , , , , , , , , ,211 4,282,

39 3.6 요약 2005 년이후추진되어온수도권대기환경관리기본계획의일환으로운행경유차에서배출되는 PM 과 NOx 를저감하기위한정책이시행되어왔다. 그결과 DPF 장착,CNG 개조, 조기폐차등을통해 PM 배출저감목표는성공적으로달성해오고있다. 반면, 2010 년이후부터계획된 NOx 저감량을달성하기위해서는 DPF 에 SCR 장치를추가하는등의방안을통해 PM 과 NOx 를동시에저감할수있는계획의수립이필요하다. 이에더하여 CNG 개조,LPG 개조, 조기폐차등의저감수단을통한 NOx 저감계획을함께고려하여야함은물론이다

40 국내 외자동차배출가스관련제도

41 4. 국내 외자동차배출가스관련제도 4.1 제작차배출가스인증및사후관리 제작차배출가스인증체계 우리나라는전체적으로제작자동차배출가스인증체계가미국의인증체계와유사하다. 우선차량이개발된후시제품 (Prototype) 이배출가스규제를통과하여야하며, 그후양산되는차량에대해서품질검사를실시한다. 또한결함시정제도를도입하여보증기간이내에배출가스가규제를만족하지못할경우이를시정하여야한다. 이러한배출가스인증절차및관리체계는아래그림과같다. Fig.19. 자동차배출가스관리체계도

42 Fig.20. 제작자동차배출가스인증흐름도

43 4.1.2 운행차배출가스결함확인검사및결함시정 1 대상자동차 결함확인대상자동차는자동차의주행거리가배출가스보증기간이내에서운행되고 있는자동차로서다음과같은조건으로사용되고있는자동차를대상으로하여선정한다. - 자동차제작사에서정한정비안내서에따라사용하고정비한자동차 - 원동기의대분해수리를받지아니한자동차 - 무연휘발유만을사용한자동차 - 최초로구입한자가계속사용하고있는자동차 - 견인용도로사용하지아니한자동차 - 사용상의부주의및천재지변으로인하여배출가스관련부품이고장을일으키지 아니한자동차 - 기타현저하게비정상적인방법으로사용되지아니한자동차 2 검사대수 결함확인검사대상조건을만족하고있는자동차중에서인증별, 연식별로예비검사시는 5 대, 본검사시는 10 대를무작위선정하여검사한다. 3 결함확인검사의방법및절차 결함확인검사는아래그림과같이사전조사와결함확인검사로나누어진다. 사전조사는결함확인예비검사대상차종을선정하기위함이며그결과제작차배출허용기준을초과할가능성이높은일부차종을선정한후결함확인검사를실시한다. 결함확인검사는예비검사와본검사로나뉘며예비검사에서부적합판정을받을경우본검사를실시한다

44 Fig.21. 결함확인검사절차흐름도 4 결함확인검사결과의판정방법 예비검사시검사차량 5대에대하여항목별배출가스를측정하여평균가스배출량이항목별제작차배출허용기준을초과하고, 초과한항목과동일한항목에서검사차량 5대중 2대이상의자동차가기준을초과하는경우와검사차량 5대에대하여항목별배출가스를측정한결과동일한항목에서 3대이상의자동차가기준을초과한경우에는기준초과로판정하여제작사에통지하고제작사가스스로결함을시정하겠다고하거나본검사에응하겠다고서면으로통지하지아니하면결함시정을명한다. 제작사가본검사를하겠다고서면으로통지하면본검사를실시한다. 본검사는검사차량 10 대에대하여항목별배출가스를측정한결과평균가스배출량이항목별허용기준을초과하고초과된항목과동일한항목에서검사차량 10 대중 3대이상의자동차가허용기준을초과하는경우와검사차량 10 대에대하여항목별배출가스를측정한결과동일항목에서 6대이상의자동차가허용기준을초과한경우는결함시정을명한다

45 미국에서는 2002 년부터 CAP2000 이라는새로운제도를도입하여배출가스보증기간 이내에서운행되고있는자동차의배출가스사후관리를하고있다. Fig.22. 미국의결함확인검사체계도

46 4.2 국내운행차배출가스관리제도 운행차배출가스관리 (I/M Program :InspectionandMaintenanceProgram) 는자동차가처음도로에서운행하여폐차될때까지의전체사용기간에대한배출가스를관리하는제도이다. 자동차가출고된후보증기간동안배출가스관련부품의결함이발생할경우자동차제작사가무상으로수리하여야한다. 그러나자동차취급설명서에서요구하는대로운전, 점검, 정비하지않거나부품을임의조작할경우배출가스보증기간이내에해당되더라도무상보증수리는받을수없다. Table.14. 특정디젤자동차의배출허용기준부하검사방법무부하급가속검사방법차종적용일자제작일자대기법특별법대기법특별법 이전 60% 이하 40% 이하 55% 이하 35% 이하차량총중량 이후 60% 이하 35% 이하 45% 이하 30% 이하 3.5 톤미만 이전 60% 이하 35% 이하 55% 이하 30% 이하자동차 07.1 이후 이후 60% 이하 30% 이하 45% 이하 25% 이하 차량총중량 3.5 톤이상 자동차 이후 이전 60% 이하 30% 이하 45% 이하 25% 이하 이후 60% 이하 25% 이하 40% 이하 20% 이하 이전 60% 이하 25% 이하 45% 이하 20% 이하 이후 60% 이하 20% 이하 40% 이하 15% 이하

47 Table.15. 현행운행차배출가스관리제도 (2008, 환경부 ) 구분정기검사배출가스정밀검사특정경유차검사 * 근거법령 자동차관리법 제 43 조제 1 항제 2 호 대기환경보전법 제 62 조제 1 항 소음진동규제법 제 37 조제 1 항 대기환경보전법 제 63 조제 1 항 시 도정밀검사에관한조례 수도권대기환경개선에관한특별법 제 25 조제 2 항 시행지역 전국 대기환경규제지역 *, 인구 50 만이상지역 ( 서울, 경기 16 개시, 인천, 대구, 부산, 대전광주, 울산 ) 대기관리권역 * 서울, 경기 24 개시, 인천 ) 시행년도 1962 년 2002 년부터차등적용 2006 년 검사대상전차종전차종경유자동차 차종차령검사주기차령검사주기차령검사주기 검사주기검사방법및항목검사기간 승용 승합화물 비사업용 4년 2년 4년경과 2년 2년 사업 5년경과 2년 1년 2년경과 1년용 (3.5 톤미만 ) 1년 소형 1년 1년 3년경과 ( 자가용 ) 1년중 2년경과대형 1년 6월 ~1년 2년경과 ( 사업용 ) (3.5 톤이상 ) 안전검사 - 제동 등화 조향장치등 - 배출가스 ( 무부하검사 ) 소음 검사유효기간만료일전후각각 30 일이내 운행상태의배출가스부하검사 - 휘발유 : CO,HC,NOx - 경유 : 매연, 엔진출력 회전수 1 년 1 년 정밀검사와동일 - 강화된배출허용기준적용 - 저감장치부착및엔진개조 재검사 검사기간내부적합 : 만료일다음날로부터 5 일이내, 검사기간외부적합 : 다음날로부터 5 일이내 ( 단, 특정경유자동차 : 저감장치부착, 저공해엔진개조, 폐차등조치기간 ) (30 일이내 )

48 검사비용 ( 공단기준 ) 경형 15,000 원, 소형 20,000 원 중형 23,000 원, 대형 25,000 원 무부하 ( 대기법명시 ) 19,800 원부하 (5.5 톤이하 ) 33,000 원부하 (5.5 톤초과 ) 39,600 원 정기 정밀 ( 특정포함 ) 동시검사시배출가스검사수수료면제 무부하 ( 대기법명시 ) 19,800 원부하 (5.5 톤이하 ) 33,000 원부하 (5.5 톤초과 ) 39,600 원 미이행처 분 ( 휘발유 1,000 원, 경유 2,500 원 ) 기간경과 : 30 일까지 2 만원, 3 일만원, 30 만원이하과태료 명령불응 : 300 만원이하벌금 기간경과 : 30 일까지 2 만원, 2 일만원, 30 만원이하과태료 명령불응 : 300 만원이하벌금 기간경과 : 30 일까지 4 만원, 1 일만원, 60 만원이하과태료 저감장치미부착 : 500 만원이하벌금 * 특정경유자동차 : 배출가스보증기간 ( 차령 2년또는 5년 ) 이지난경유자동차 ( 검사주기참조 ) 대기환경규제지역 : 서울전지역, 인천전지역 : 강화, 옹진군제외, 경기 : 수원, 부천, 고양, 의정부, 안양, 군포, 의왕, 시흥, 안산, 과천, 구리, 남양주, 성남, 광명, 하남, 용인등 16 개시, 대구전지역 : 달성군제외, 부산전지역 ( 기장군제외 ) 대기관리권역 : 서울전지역, 인천 ( 옹진군제외 : 영흥면포함 ) 전지역, 경기 ( 연천, 가평, 광주, 안성, 양평, 여주, 포천제외 ) 전지역 자동차종합검사 : 정기검사와배출가스정밀검사통합한검사 ( 자동차관리법제43 조의2, 시행 ) 4.3 요약 정부는자동차에서배출되는배기가스에의한대기오염을줄이기위하여운행차량에대한정밀검사를실시하여왔고, 특히배출가스보증기간을초과하여운행하고있는경유자동차를특정경유자동차라정의하여관리대책을제시하고있다. 특정경유자동차는대기환경보전법에의한운행차배출허용기준보다더강화된배출허용기준을적용하며강화된배출허용기준적합여부에대한정밀검사를실시하여, 기준을만족하지못할경우배출가스저감장치를부착하는등의조치를실시하고있다. 이와같은제도에기반하여진행되어온저감대책의핵심수단은,3 장에서서술한바와같이저감장치 (DPF,DOC 등 ), CNG/LPG 개조, 조기폐차등으로구분된다. 향후이러한정책은 NOx 저감을고려하여진행되어야할것이며, 다양한저감수단에대한고려가함께진행되어야할것이다. 따라서다음장에서는이를위해각각의 PM,NOx 동시저감수단의개발현황, 현재기술수준등에대한검토를진행한다

49 저감수단별분석 - 기술개발실태및해외적용사례

50 5. 저감수단별분석 5.1Urea-SCR system 기술의개요 Urea-SCR 은요소 (urea) 를환원제로사용하여 NOx 를선택적으로저감하는장치를지칭한다. 환원제로주입되는 NH 3 는 urea 용액, 암모니아수, 암모니아가스등다양한형태로공급될수있는데, 자동차에장착되는 SCR 의경우에는일반적으로비독성이고운반이편리하며손쉽게구할수있다는장점을갖는 urea(nh 2 ) 2 CO) 수용액이사용되고있다.Urea-SCR 시스템에서는전술한 urea 수용액을 NH 3 로전환시키기위한가수분해용촉매,NOx 저감반응을위한환원촉매,NH 3 누출을막기위한슬립촉매등이시스템적용에요구되고있으며이러한촉매개발은 SCR 시스템개발에있어서중요한기술적이슈가되고있다. Fig.23 은 Urea-SCR 용촉매의개발과정에서취득한데이터로서, 다양한촉매의온도에따른 NOx 저감률을보여주고있다.Fig.23 에서적절한촉매선정과작동온도범위의조절이선행된다면,Urea-SCR 시스템의 NOx 저감률은 90% 까지달성될수있음을확인할수있다. Fig.23. SCR 촉매의종류에따른활성온도 또한 Urea-SCR 을자동차에적용하기위해서는 SCR 촉매뿐만아니라 urea 분사시스템을비롯한요소기술들의개발이요구된다.Fig.24 와 Fig.25 에서는이러한 urea 분사시스템의예를보여주고있다. 이와같은세부기술들의성공적인개발에의해,Urea-SCR 시스템은현재까지개발되어온 NOx 저감장치들중가장높은효율을보이며, 현재일부유럽

51 국가에서는이미이시스템의상용화에성공한것으로알려져있다. 따라서기술적관점 에서판단할때, 전술한많은저감장치중 Urea-SCR 시스템이운행경유차의 NOx 저감을위해가장타당한방안인것을알수있다. Fig.24. 보쉬사의 urea(adblue)injectionsystem 개요도 Fig.25. 보쉬사의 ureainjectionsystem 구성품 A: 공급모듈 ;B: 도징모듈 ;C: 분사노즐

52 5.1.2 기술적과제 전술한바와같이 SCR 시스템은미래 NOx 배기규제를만족하기위한유일한촉매기술로평가받고있는실정이다. 따라서유럽뿐만아니라전세계적으로 SCR 시스템을자동차에적용하기위한노력이진행되고있다. 하지만,SCR 시스템을더효과적으로이용하기위해서는기술적문제, 규제문제, 그리고 urea 공급에관련된문제등을해결하여야만한다. 1 기반시설 환원제로쓰이는 urea 를자동차에공급하기위해서는 urea 공급소를구축하고공급하는것이중요한문제이다.Fig.26 과 Fig.27 은앞으로미국전역과유럽에구축될 urea 공급소의위치를보여주고있다. 본계획에따르면, 미국과유럽은각각 1000 개이상의공급소를구축하는것을목표로하고있으며, 이는트럭이정차하는곳에적용될전망이다. Fig.26. 미국의주 ( 州 ) 간고속도로에구축될트럭정거장

53 2 Urea 부족시대응책 Fig.27. 유럽의 Urea 기반시설구축계획 운전자는다쓴환원제를채워넣는것에대한이득이없기때문에자동차가 urea 없이다니는것을방지하기위한방안을수립하는것이필요하다. 그예로, 전자제어를통해탱크용량이일정이하떨어지면일차적으로경고등이들어오게하고그래도 urea 을공급하지않았을때는엔진성능저하를확실하게감지할수있도록 torquelimiter 를작동시켜자동차의토크를감소시키고최종적으로엔진이정지하여자동차가움직이지않도록하는등, 여러가지방안의도입이검토되고있다. 3 저온영역에서의 urea 분해 Urea-SCR 에서저온영역에서의 urea 분해는상당히중요하다.SCR 촉매에서 NOx 저감이 이루어지기위해서는상당량의 NH 3 가필요한데,urea 분해는섭씨 200 도이상의고온에서 완전하게반응한다. 실제디젤엔진에서는 urea 분해를위해배기가스온도를높여야한다. 온도를높이는방법으로 SCR 촉매전단에 DOC 를장착하는방법이있다. 이는배기온도를높여주고 NO 를 NO 2 를전환시켜 NOx 저감성능이향상된다. 그러나온도를올리기위해추가연료를사용하므로연비의악화가초래된다. 또다른방법으로공급모듈과도징 (dosing) 유닛에전기히터를부착하는방법등이검토되고있다

54 5.1.3 기술개발현황 1 SK 에너지 SK 에너지는환경부무저공해사업단 (ECO-STAR) 과제로 Urea-SCR 장치개발을진행 중이다.SK 에너지의 Urea-SCR 시스템은다음과같다. Fig.28.Urea-SCR 시스템개요도 (SK 에너지 ) 현재 SCR 촉매 (V 계,Z 계 ) 개발이완료되었고양산제조공정이확립된상태이며,Urea 주입장치주요부품자체개발이완료되었다.1 차리트로핏용시제품장치를개발완료하여엔진시험및실차장착평가중인상태이며,Urea 분사모델링및제어로직은개발및보완중이다. 또한시스템의소형화및도징부개선에대한추가적인준비가필요한상황이며, 금년하반기양산전단계인시제품출시는가능할것으로보인다. Table.16.Urea-SCR 기술개발진행현황 (SK 에너지 ) 장치진행현황개발완료시기 리트로핏용 Urea-SCR 장치개발진행중 UreaSCR - 실차량적용성및내구성평가중 개발완료 -Urea 분사제어로직 finetuning 작업중

55 SK 에너지 ( 주 ) 사에서개발중인 Urea-SCR 시스템의현재까지의저감성능을 Table.17 에 나타내었다. Table.17.Urea-SCR 의 NOx 저감율 (SK 에너지 ) 장치 NOx 저감율 (%) 현재 NOx 저감율 (%) 개발목표 비 고 UreaSCR 해외기개발장치의저감성능 수준에해당 또한장치비용, 장착비용, 관리비용등을 Table.18 에나타내었다. Table.18. 장치비용 장치비용비고 UreaSCR 관리비계산근거 -UreaFuelpenalty:4% 가정장치 / 장착비용 : 약 1,500 만원 (DPF 포함 ) -Urea 가격 :liter 당 850 원관리비용 :Urea 주입비용 + -차량연비 : 시내버스 2km/l 유지보수비용고속버스 4km/l 대형화물 2.5km/l 중형화물 5km/l 2 일진전기 일진전기역시환경부무저공해사업단 (ECO-STAR) 과제로 Urea-SCR 시스템을개발 중이며그개요도는 Fig.29 와같다

56 Fig.29.Urea-SCR 시스템개요도 ( 일진전기 ) 일진전기의 Urea-SCR 시스템은크게 Urea 분사와관련한도징유닛,SCR 촉매,Slip 촉매로구성되어있으며, 저온영역에서의 NOx 의저감을위해추가적으로전기히터와히터를작동시키기위한별도의제어기가추가된다. 시스템의구성및제어변수의최적화를위해엔진시험과함께실차시험을병행하고있다. 실차시험은시스템의변경및시험기기적용의용이성을목적으로카고트럭적재함에장착하였으나, 향후시스템의소형화및단순화에대한추가적인개발은필요한상황이다. Fig.30.Uea-SCR 실차시험

57 대상차량은 6,000~8,000cc 급중형급운행차량이며, 이범위내에서보급대수가가장많은 D6DA 엔진, 현대 4.5 톤카고트럭에시스템을적용하여성능검증을진행하고있다. 검증결과취득된차량의배기온도와속도에따른 BaseNOx 량은 Fig.31,Fig.32 와같으며, 차량의속도및기어쉬프트에따라차이를보인다. Fig.31. 배기온도에따른 NOx 량분포 Fig.32. 속도에따른 NOx 량분포

58 개발중인 Urea-SCR 의엔진시험조건과 NOx 의저감성능을 Table.19 와 Fig.33,Fig. 34 에나타내었다.ESC 모드에서필터체적에따라 76~83% 의저감성능을보이는것으로나타났다.( 저감성능의측정은 SCR 전 후단에 SIEMENSVDO 사의 SMART 센서를사용하여측정 ) Table.19. 엔진시험조건표 (ESC mode) No RPM load (%) Weightingfactor T_uSCR ( ) 1 idle

59 Fi g.33.scr 부피별 NOx저감 성능 ( ESC 모드,단계별 후반 30초 구간 평균) Fi g.34.scr 부피별 NOx저감율 ( ESC 모드) 실차 시험에서는 비정속 주행에서 6 0 ~9 0 %의 저감성능을 보이는 것으로 나타났다.하지만 가속에 따른 Ba s enox의 급격한 편차로 인해 안정적인 저감률 확보가 어려워,이를 위한 추가 연구가 필요한 상황이다. 현재 일진전기에서는 예상 장치 가격을 확정하지 못하고 있다.가격 확정을 위해서는 시장 규모에 따라 양산 투자 규모,구매량에 따른 단가변동 등과,시장 생성의 시기에 따른

60 원자재의단가변동의요인을감안해야하기때문에향후시장형성과관련해서사업주체인 정부의의지및계획이있어야만비용을예측할수있을것이며 OBD 기준등의설정또한 선행되어야만할것이다 시행사례 2004 년에스웨덴에서 [Swedish EnvironmentalZonesProgram] 을통하여 UreaSCR 장치의리트로핏사업을지원하였다. 그결과,EURO3 급의 heavyduty 차량이 EURO5 의 배기규제를만족하였다. 미국은 EPA 가 2008 년에 EmergingTechnologyProgram 을통하여일부업체에재정적지원을하고인증을보다쉽게하여 Urea-SCR 리트로핏장치의개발을앞당기고있다. 배기저감기술의경우장치를판매하거나국가사업에참여하기위해서는국가기관 ( 미국의경우 EPA/CARB 등 ) 에서정한배기규제인증시험모드에합격을하여야한다. 그러나일부신기술의경우미처국가기관에서인증모드를만들지못한경우가있으며 EmergingTechnologyProgram 은이러한경우업체측에서적절한인증모드를제시하면이를인정하는프로그램이다. 그재정적규모는 340 만불에달한다. 5.2HC-SCR system 기술의개요 HC-SCR 은탄화수소즉, 디젤연료를환원제로사용하여선택적으로 NOx 를저감시키는기술을말한다.HC 는 NOx 와선택적으로반응하여 N 2,CO 2,H 2 O를생성함으로써 NOx 를저감시킨다. 이러한목적을위해 Ag/Al 2 O 3 같은촉매가개발되고있다.HC-SCR 은낮은 NOx 저감효율과연료분사에따른연료손실로그실용성이떨어지는단점을안고있는데, 이를타개하기위해플라즈마혹은개질기를이용하여디젤연료를개질한후분사하는방법등이연구되고있다. 플라즈마를이용하여연료를개질하면 H 2 와 CO 가생성되는데, 이합성가스 (H 2 +CO) 를

61 이용하면 HC-SCR 의 NOx 저감효율이상승하는것으로보고되고있다.Fig.35 의결과 에서와같이 Syngas 를이용한결과,NOx 의저감온도대역이낮아지고, 전체적인저감률을 더높게확보할수있음을확인할수있다. Fig.35.HC-SCR 에서플라즈마를이용한개질의효과 은촉매가아닌 Pt/Al 2O 3Cu/ZSM5 등의다양한촉매에대한연구도이루어지고있다. 촉매에따라활성온도영역과그저감성능이차이를보이는데, 이를 Fig.36 에나타내었다. Fig.36. 온도에따른각촉매의저감효율 이러한기술개발이활발하게적용되고있지만, 현재까지 HC-SCR 의저감효율은배기온도영역에서 40~50% 수준으로,urea-SCR 이나 LNT 등을비롯한다른저감수단에비해저감효율이떨어지는것으로알려져있다. 또한활성온도가높아단기간내에운행경유차에적용하기는어려울것으로판단된다

62 5.2.2 기술개발동향 HC-SCR 시스템은현재 SK 에너지 ( 주 ) 에서개발이완료된상태이다. Fig.37.HC-SCR 시스템 (SK 에너지 ) 촉매를포함한 DPF 조합시스템양산품개발을완료하였고, 현재일본의경유자동차 NOx/PM 규제의장치인증을획득하여판매중이다. 시스템은 NOx 저감목표에따라 LNConly, 혹은 LNC+EGR 시스템으로도적용이가능하다. 저감성능은 Table.20 과같다. Table.20.HC-SCR 시스템저감성능 (SK 에너지 ) 장치 NOx 저감율 (%) 비고 LNC 35% -50% 저감율은엔진형식및 NOx 배출량, 배기온도에 따라차이가있음. 장치비용은현재일본판매가격 1,800 만원으로책정중이다

63 5.3LNT 기술의개요 LNT(LeanNOxTrap) 는과산소분위기에서생성된 NOx 를질산염 (nitrate) 이나아질산염 (nitrite) 형태로흡장하고있다가, 연료가농후한배출가스조건하에서저장된 NOx 를질소로재생하는방식이다. 작동원리는촉매가 NOx 를흡착시키거나 (adsorber), 혹은저장한 NOx 를촉매가저장한후질소로환원시키는것 (storage/reduction) 처럼보이기때문에각각 NAC(NOxAdsorption Catalyst),NSRC(NOxStorage/Reduction Catalyst) 라고도표현한다.LNT 는 70~90% 에이르는 NOx 저감율을보이며, 환원제탱크가필요없기때문에시스템이단순하다는장점을갖고있다. 단순하게시스템을구성할수있으므로설치비용또한저렴한편이다. 반면환원제로연료를쓰게될경우, 연료에포함된황이촉매를피독시킴으로써성능이저하된다는점과저온에서 NOx 의저장및재생이어렵다는단점과더불어,NOx 재생시후분사를통해환원제로연료를공급해야하고황피독을제거하기위해연료를사용하므로연비가악화되는문제점이있다 기술적과제 1 Desurfation LNT 는좋은 NOx 저감효율을보임에도불구하고, 황에피독되면촉매의활성이줄어드는문제점을가지고있다. 황은황산염 (sulfate) 형태로변환되어 NOx 보다촉매에쉽게흡착되어촉매의활성을저하시키는데, 황에의한피독현상이반복되면결국촉매가변질되어 NOx 를환원시키지못하게된다. 현재이와같은문제점을해결하기위해촉매의피독을회복시켜주는 Desulfation 과정에관한활발한연구가수행되고있지만 ( 고온피독회복방법,sulfurtrap 등 ) 현재까지뚜렷한대책이수립되지않은실정이다.ULSD 수준의저황연료를주입할경우에도, 황피독이누적되는시간을줄여줄뿐이고황피독은계속해서진행되기때문에 LNT 를현재단기간내에상용화하여운행경유차에장착하기는어려울것으로판단된다

64 2 Lean/richconditioncontrol LNT 는과산소분위기에서흡장 / 연료농후분위기에서환원을반복하여작동하기때문에 연료농후분위기를만들기위해사용되는연료로인한 fuelpenalty 를피할수없고, lean/rich 조건제어를운전자가느끼지못하게해야한다는단점을가지고있다. 5.4 공회전정지장치 개요 차량이운행되는시간뿐아니라잠시공회전시배출되는오염물질에대한심각성이대두되고있다. 국내전체등록차량중 60% 의차량이 1년중 240 일을운행시에공회전에의한환경비용은총 1조 6천억원에달한다는결과가있을정도로그영향이크지만이에대한사회적인지도는상대적으로낮다. 일부선진국의경우이미다양한조건에대하여공회전규제를시행하고있고우리나라에서도일부시행되고있다. Table.21. 국가별공회전규제 국가, 도시 규제내용 캐나다토론토 자동차와선박의공회전규제,3 분이상공회전시 5000$ 의 벌금부과 스웨덴스톡홀름 집밖에서 1 분이상공회전시과태료부과 영국런던 버스업체들이배출가스오염캠페인전개 호주멜버른 주요교차로등에 정차중공회전금지 표시판설치 아일랜드 공회전상태에서는운전자가차량을떠날수없음 독일 신호대기시 3 번째차량이후부터는엔진정지 덴마크코펜하겐 1 분이상공회전금지

65 공회전정지장치란자동차가주차시나신호등앞에서 30 초이상정차할때마다불필요한공회전을방지하기위하여간단한조작으로엔진을자동정지시키고, 출발시는엔진을자동으로재시동시키는전자제어시스템이다. 이기술을적용하면가속페달에서발을뗄때나브레이크를작동시켜차가정지할때엔진이자동으로정지되며자동변속은가속페달을, 수동변속은클러치페달을밟으면시동이걸리게된다. 엔진시동시공회전 3초에해당하는연료가소모되므로 3초이상만엔진정지가가능하다면연료절감이가능해진다. 따라서이기술은서울과같이신호대기가많고정지와주행을반복하는교통상황에서매우유용하다. 이미일본과미국등의선진국에서는이기술을일부차종에적용해왔다. Fig.38. 공회전정지장치작동방법 일본에서는 2002 년 8월연료절감을위해 Stop Idling Campaign 을실시하였다. 이캠페인은일본환경청이운전자들로하여금자동차의냉난방그리고짐을싣고내릴때불필요한공회전을줄이자는캠페인으로서그목적은운전자각자의노력으로자동차로부터배출되는 NOx 로인한대기오염, 온실가스인 CO 2 의배출, 소음, 매연등을줄이기위함이다. 일본환경청에서두대의차량으로시험을한결과, 도시에서는약 13.4%, 지방에서는 3.4% 의연료절감효과가나타났다. 이와같은결과를토대로판단할때, 서울과같은도시에서는공회전정지장치가연료절감에큰효과를나타낼것으로기대된다

66 Fig.39.Campaignof Idling-Stop Cars Fig.40 은서울시내버스의공회전비율을분석한표이다. 공회전의판단은차량속도가 0km/h 이지만엔진이정지되지않은경우로판단하였고,PEMS(Portableemission measurementsystem) 를이용하여시내버스의공회전비율을계산해본결과,8 대평균 34.4% 의공회전비율을나타내고있다. Fig.40. 시내버스의운행패턴분석 앞서일본의경우를통해이러한불필요한자동차공회전을줄일경우오염물질배출 량을크게줄일수있음을예측할수있다

67 5.4.2 공회전정지장치의효과 2002 년 5 월일본의공회전정지장치의성능시험결과를 Table.22 에제시하였다. Table.22. 공회전정지장치성능시험결과 공회전정지장치 미장착 공회전정지장치 장착 삭감률 NOx 배출량 4.032g/km 3.735g/km 7.4% PM 배출량 0.162g/km 0.155g/km 4.3% 연료소비량 0.190L/km 0.179L/km 5.8% 위결과에서와같이공회전정지장치를도입할경우차량별로 7.4% 의 NOx 를저감할 수있음을알수있다 해외도입실태및지원제도 1 일본 일본에서는이미 2년전부터생산되기시작한공회전정지차량은보통차량에비해평균 7만엔이비싼것으로알려져있다. 그러나정부가차액의절반값을지원해주면서택시회사, 화물회사들이차량을구입하고있다. 일본정부는 2010 년까지 280 만대의도입을목표로하고있으며, 이미일본시내버스의경우 70% 가공회전정지장치가부착되어있다. Fig.42 는일본이즈사의공회전정지장치장착차량이다. 도심부에서운행시간의 25% 를공회전으로볼때장치를부착하면평균 13.7% 의연비 개선효과를볼수있다. 그러나앞으로보급대수의확대를위해서는관련부품의내구성 향상과시동모터의소음을저감해야하는등의해결과제를안고있다

68 Fig.41. 일본이즈사의공회전장치장착차량 자동차구입시의보조금대상차량은일본재생에너지센터에서지정한차량으로보조 금액은구입할공회전정지차량과베이스차량과의가격차이의 1/2 이내이다. 보조금 지급신청방법은 Fig.42 와같다. Fig.42. 보조금지급의흐름 연간의예산을 4 분기로나누어서집행하고있으며각분기별로선착순지급하며지급 금액이예산액에도달하면접수를종료한다.2008 년도경제산업성의예산 ( 약 2 억엔 ) 을 재생에너지센터가집행하고있으며보조예정대수는약 5800 대 ( 대당약 34,000 엔 ) 이다

69 Fig.43. 년도별, 월별공회전정지자동차보조금신청현황,ECCJ 2 미국 Fig.44.NationalIdleReduction Campaign 미국에서는스쿨버스의공회전을줄이기위한캠페인을실시하고있다. 캠페인에따르면스쿨버스가승하차를위하여정차할경우지체없이엔진을정지해야하며, 출발하기전까지재시동을하지못하도록되어있다. 또한 2004 년 7월 22 일 운행차공회전시배출물질규제 (In-useidlingairbornetoxiccontrolmeasure) 를채택,2005 년 10 월 20 일부터발효되었다

70 캘리포니아주에서는 CARB(CaliforniaAirResourcesBoard) 에의해모든차량 ( 취침설비장착트럭포함 ) 은 5분이상정차시엔진을정지하도록하고있다. 이는신차에도적용되며배출가스가규정 (NOx 배출량 30g/h) 이하임을증명하여야하며, 보조동력장치 ( 냉난방용등 ) 도배출가스규제를만족해야한다. 이는 2008 년부터적용한다. 또한 CARB 는신고제도를운영하고있다. 위반차량에대해벌금 $300 이상을부과하고있으며, 하루 $1,000 수준까지부과될수있다. 또한적합차량의레이블장착의무화를하고있다. Fig.45.CARB 레이블장착 국내 외기술개발실태 공회전정지장치에관한국내, 외기술개발실태를정리하여 Table.23 에나타내었다. Table.23. 공회전제한장치메이커현황 국내제품 일본제품 회사명 A 사 B 사 C 사 D 사엠케이재팬에코모션아이스타트 제품명 에코스타터 환경신호등 공회전 제한장치 엔진공회전 방지기 EMD(Electro- Mechanical Drive) 아이들링 스톱장치 에코스타터 i-start 제품가격 / 장착비 미정 - 미정 - 5 만엔 /4 만엔 4 만엔 /2 만엔 8.5 만엔 /2 만엔 장착소요시간 ISG 1) - 3.2hr 1.9hr 비고 일본 에코모션사 제품 ECCJ 보조금 대상 ECCJ 보조금 대상 ECCJ 보조금 대상

71 Table.23 에서보이는바와같이현재공회전제한장치는이미실용화되었을뿐만아니라가격적측면에서도타당성이있는장치인것으로판단된다. 따라서공회전정지장치의실제효과분석및경제성분석을수행하여본사업의시행방안중하나로채택가능여부를검증해야할필요성이있다

72 5.5 엔진교체 (Re-powering) 개요 리파워링이란기존차량에서엔진, 관련파워트레인 ( 변속기 ), 관련전자장치 (EMS) 를교체하여노후한운행경유차의엔진을저공해새엔진으로교체하는것이다. 엔진교체를하게되면배출가스저감및허용기준을만족하게되고, 차량의연비와사용연한이증가하게된다. 또한부수적으로소음이감소한다. 또한배출가스를개선할수있는엔진재생 (Rebuild) 이이루어지는데, 이때엔진재생대상부품으로는터보차져, 연료펌프 / 거버너, 노즐, 실린더세트등이있다. 엔진교체를하게되면연비상승과배출가스저감 (25~75%) 이가능하며, 현재캘리포니아 및텍사스등에서엔진교체가주종을이루고있다.Fig.46 은미국에서시행중또는시행 계획중인 NOx 저감기술별비용을검토한결과이다. Fig.46.NOx 저감을위한기술별비용 현재국내에서리파워링을통하여 EURO2 엔진을 EURO4 로개조할경우중형은약 1000 만원, 대형은약 1500 만원가량이소요될것으로예상되고있다

73 5.5.2 미국의보조금지원정책현황 Fig.47 은인구증가에따른오존 (O 3) 현황을나타낸그래프이다.EPA 의기준은 85ppb(8 시간기준 ) 로, 이미초과상태이다. 대형차에서많이배출되는 NOx,HC 로인해지상의오존이증가하고있으며, 미국정부는배출가스를줄이기위해다음과같은정책을실시하고있다. Fig.47. 인구증가에따른오존기준초과현황, 텍사스주 (2007) 1 텍사스주 텍사스주는 2009 년까지 4,500 대의노후차량을교체하기위하여한시적으로보조금을 지급하고있으며,2010 년 6 월까지 EPA 기준 (O 385ppb 이하 ) 을달성하도록보조금지급 대상차량을확대하고있다. - 대상차량 대형경유차 (3.8 톤이상 ), 기관차,25 마력이상의정치형엔진, 선박엔진, 건설기계용엔진 이다

74 - 지원방법 엔진교체비용의 100% 까지지원하며, 대폐차의경우비용의 80% 까지이며, 엔진공회전 정지장치, 청정연료인프라구축에는 50% 까지지원한다. - 보조금한도 Table.24. 차량별보조금지원현황, 텍사스주 (2007) 기관차선박건설용자동차정치형 보조금한도 ($) 5,000 5,000 10,000 10,000 10,000 - 보조금대상차량의개선목표 베이스차량또는엔진에비하여 NOx 배출이 25% 이상저감되어야하며, 보조금을 받은차량은지역내에서 75% 이상시간 / 거리로사용되어야한다.NOx 의저감효율은 2 가지이상의기술을사용할경우에합산은가능하나, 별도의승인을받아야한다 캘리포니아주 - 대상차량 대형경유차 (6.35 톤이상 ) 를대상으로한다. 단휘발유엔진을경유엔진으로바꾸는것은 허용되지않는다. - 지원방법 베이스차량가격과엔진교체시비용증가의차액을지원하고있다.1987 년이전차량의 엔진을 1987 년이후엔진으로교체할경우에지원하고있으며, 배출가스허용기준은 2002 년 10 월 1 일기준을적용한다

75 - 보조금한도 보조금상한선은 NOx1 톤저감을위하여 $13,600 이하로한다. - 보조금대상차량의개선목표 최소한 15% 이상의 NOx 저감이가능해야하며,PM 은증가하지않아야한다. 교체후 5 년간보고서를제출해야한다 국내도입가능여부 상기제시한결과를토대로판단할때, 리파워링정책역시미국에서이미실시하고있는상황이며다른저감수단에비해일정수준이상의경제성을확보하고있는것으로알려져있다. 따라서이러한정책에관한국내도입가능여부를적극적으로검토할필요가있다고판단된다. 도입을가속하기위해서는지속적인재정적지원이필요하며지원제도의구축이중요하다. 정부는차량소유자에게폭넓은선택을위한다양한저감수단을제공해야하며인증된기술, 비용대비효과가높은기술을우선지원해야한다. 국내배출가스저감사업에엔진교체수단을적용하기위한타당성조사사업이이루어져야하며, 타당성조사결과를바탕으로시범사업실시여부를결정해야한다. 5.6LPG/CNG 개조 개요 1 LPG LPG 엔진개조는디젤엔진의연료분사노즐을스파크플러그로대체하고불꽃점화시스템을장착하여디젤연료를 LPG 연료시스템으로변경하는것으로, 미세먼지발생량을거의 100% 감소시킬수있어매우효과적인배출가스저감방법으로평가받고있다. 특히최근에는 LPG 연료를액상상태에서고압연료펌프와인젝터를통하여직접분사하는 LPI/LPLI 기술이개발되어 LPG 엔진의단점이었던출력, 토크, 연비부족을상당부분개선하였다

76 Fig.48.LPI 구성도 Table.25.LPG 저감효율, 교통환경연구소 CVS-75 모드시험결과 (2003) ( 단위 :g/km) 구분미세먼지질소산화물일산화탄소총탄화수소 경유차 톤 LPG 개조차 감소율 100% 69% 38% 88% 경유차 톤 LPG 개조차 감소율 100% 93% 26% 81%

77 Fig.49.LPLI 엔진성능향상 ( 엔진텍 ) 2 CNG CNG 개조방식은 LPG 와는달리압축천연가스를이용한다. 연료의주성분과상태가 LPG 와다르기때문에장치구성에서도일부차이를보인다. 특히연료가기상으로존재하므로용적이크고현재충전소가충분히구축되지않은관계로연료탱크의부피와중량이상대적으로크다. 따라서중, 대형차량에적합하다.LPG 는원유정제를통해얻는반면 CNG 는원유와는별개의매장층에서수급을하므로향후수급에서국제원유가격의영향을받지않고, 또한출력이 LPG 에비해상대적으로우수하여대체에너지분야에서확고한위치를점유하고있다

78 Fig.50.CNG 연료사용엔진제어시스템구성도 ( 엑시언 ) Table.26.LPG,CNG 비교표 차종 LPG( 액화석유가스 ) 압축천연가스 (CNG) 비고 승용차 ( 택시 ), 화물차 (1t) 마을버스, 시내버스, 청소차 (2.5t, 11.5t) 대상차량한계소형차량에적합중. 대형차량에적합 연비 ( 디젤대비 ) 70% 수준 90% 수준 1 회충전거리 액상연료로적은용기에장거리 운행가능 기상연료로장거리운행을위해 많은용기장착이필요함. 용기수 1EA 1~7EA( 차종별상이 ) 개조기간 1~2 일 2 일양산기준 차량중량 동등수준 용기무게로인하여차량중량이 많이증가됨 CNG 용기 1 개 무게 : 약 1kg/L 인프라구축충전소多충전소小 ( 확충필요 ) 시공업체자격 2 급공업사이상 가스시설시공업 2 종 1 급공업사 가스시설시공업 1 종

79 출력 디젤엔진과동등 (Injection 방식의경우 ) 디젤엔진과동등 인증환경부환경부 구조변경 검사 가스안전승인구조변경검사 - 한국가스공사 교통안전공단 교통안전공단 유해성인체유해인체무해 누출시 저압으로방출 ( 아래에고임 ) 대기에급속히확산 ( 충전소위험성적다 ) 대기확산매우느림매우빠름 연소범위넓다 ( 인화위험성높음 ) 좁다 (5~15vol%) 위험성 착화온도 자연발화 온도 가솔린 :220 안전규제용기와밸브만규제충돌 / 화재에대한각종규제 사고사례 ( 차량 / 충전 소 ) 사고많음 거의없음 주성분프로판 (C3H8),(C4H10) 매탄 (CH4) 주성분 비중비중 :1.5 비중 :0.6 액화쉬움 ( 부탄 :-4, 프로판 :-23 ) 어려움 (-162 ) 매장석유정제과정에서발생기체상태로천연적매장 저장방법 액화상태로저장 ( 부탄이주성분 ) LNG 수입 도시가스배관망공급 압축고압기체로저장 자동차연료로서의비교 엔진공급 기체상태로공급 ( 기화기를거침 ).LPI 는액체상태로 기체상태로공급 공급 연료상태 불안정 ( 기체 ~ 액체 ) 항상안정적 CO2 배출량 CNG 대비많음 적다 적용엔진소형엔진에적용 (6L 급이하 ) 모든엔진에적합

80 LPG 의주성분은프로판 (C 3H 8), 부탄 (C 4H 10) 이고, 소량의프로필렌, 부틸렌등이포함되어있어 CNG 에비해유해하며,LPG 는공기나산소와혼합하여폭발성혼합가스가되며, 프로판의폭발범위 ( 연소범위 ) 는공기중 2.1~9.5Vol%, 부탄은 1.8~8.4Vol% 로서폭발하한계가낮고상온 상압하에서는기체로인화점이낮아소량누출시에도인화하여화재및폭발의위험성이크므로취급에주의하여야한다. 또한 LPG 의경우 CNG 에비해위험요소가큰것으로알려져있어, 사고사례가존재 하며구체적인사례는다음과같다. - 부산 LPG 가스저장탱크내부검사중폭발사고 재해개요 2004 년 11 월부산광역시사상구소재 OO 엔진 LPG 충전소저장탱크를검사대행업체소속재해자가비파괴검사를하기위해저장탱크의 LPG 가스를대기로방출, 질소가스주입, 가연성가스및산소농도측정후검사원 2명이탱크내부로들어가자분탐상장비를콘센트에꽂는순간탱크내부슬러지에서발생한가연성가스가폭발하여사망한재해임. ( 사망 1 명, 부상 1 명 ) - 강원도충전소화재, 폭발사고 재해개요 2004 년 5월강원도정선군소재 OO 충전소에서탱크로리 (10 톤 ) 차량으로운반되어온 LPG 가스액체및기체라인박스의토출밸브개방후이송펌프를가동하여탱크로리에서저장소로 LPG 가스이송작업을하던중이송작업 2시간경과후재해자가 LPG 저장소의액위게이지고장으로평소대로액체라인의토출밸브를 4회정도개방하여이송완료유무를확인하던중 LPG 가스라인박스내에체류하던가스에재해자작업복에서정전기가방전되어화재가발생하여사망한재해임. ( 사망 1 명 )

81 - 부천충전소가스폭발사고 재해개요 1998 년 9월경기도부천시오정구내동에서탱크로리운전자가임의로부탄탱크로리 (12 톤 ) 에서지하매몰형부탄저장탱크 (39.9 톤 ) 로이충전작업을하기위하여액체라인과기체라인의로리호스커플링을체결한후가스압축기전원스위치를작동시키자, 불완전하게체결된충전호스의커플링이이탈 파손되면서다량의액화가스가누출되어증발되고증기운을형성하여확산되던중원인미상의점화원에의해착화되면서화재가발생, 탱크로리 2대및충전소의시설등이파손된사고임. ( 사망 1 명, 부상 83 명, 재산피해약 95 억 7 천만원 ) Fig.51. 부천충전소가스폭발사고 - 익산충전소가스폭발사고 재해개요 1998 년 10 월전북익산시인화동에서안전관리자가부재중인 8호기주입기에서 LPG 를충전한택시가충전호스를분리하지않은채로오발진하여호스주입기안전장치와충전구가파손되었으나, 별다른조치없이파손된상태로방치하던중, 이후가스를충전하러온택시에 7호기주입기호스를연결하고, 잘못하여파손된상태로방치하였던 8호기충전구의전자밸브스위치를눌러다량으로가스가누출되어미상의점화원에인화 폭발이발생함. ( 사망 1 명, 부상 6 명, 재산피해약 2 억 2 천만원 )

82 5.6.2 국내외보급현황 1 LPG 1980 년대택시용으로 LPG 자동차가사용된이래점진적으로사용량이확대되어왔으며 최근에는연료의 경제성및실용성측면에서 LPG 자동차의장점이부각되어 RV 차량을 중심으로보급이확대되고있다. 특히수도권대기환경관리기본계획이시행되면서장치 가격의 90% 이상을국가지원을통하여보급하고있다. 그결과 2006 년 7 월말현재 196 만대의 LPG 자동차가운행되고있으며,LPG 충전소도 크게증가하여전국에약 1,300 개소의충전소가운영되고있다. Fig.52.LPG 차량보급대수,WLPGA, CNG CNG 차량은제작차량을중심으로그특성상일반승용차보다는시내버스, 청소차량등대형경유차량을대체하는방식으로보급되었다. 특히서울시는 2010 년까지모든경유시내버스를 CNG 버스로교체할예정이다. 그러나충전소설치가미비하여인프라구축이시급한실정이다

83 Table.27.CNG 차량보급현황 CNG 가격보급대수급속충진소 보급정책 ( 행정 ) 아르헨티 나 0.331$/m³ ( 가솔린 경유 0.499$/L) 1,089, 석유류에비하여대폭염가로세금설정.NGV 신차구 이탈리아 1.227Euro/MJ ( 가솔린 1.694, 경유 1.151Euro/MJ) 400, 입혹은가솔린차를 CNG 로개조하였을때비용의일부를보조. 공공교통및공적기관의 NGV 도입비용의 25%,Stand 건설비의 30% 를정부에서보조. 대기오염이심한 21 곳도시에서 Stand 건설에 100,000~150,000Euro 가정부에서보조된다. 개조 Kit 의관세를 5% 경감. 보조금제도는없음.[2000 년 3 인도 35Cent/kg ( 가솔린 26, 경유 14.5 루피 /L) 100, 월가지 1990 년이전의등록승용차, 택시를모두청정연료로전환한다 ][2000 년 4월이후,8년이상주행하고있는버스는,CNG 차또는다른청정연료이외로는운행할수없다 ] 최고재판소의명령 (1998 년 7월 ) 캘리포니아주에서는, 주내에서도대기오염이심한지역 아메리카 가솔린의 2/3 정도 130, 에서공용차, 노선버스, 쓰레기차, 공항관련차량, 통학버스, 도로청소차등에저공해차, 대체연료차의도입이 FleetRule 로써의무화된다. 이것을바탕으로로스엔젤레스시내의노선버스약 7할이 NGV 로도입되고잇다. 중국 2.0 元 /m³ ( 가솔린 2.3, 경유 2.0 元 /L) 69, 북경시환경보호국은신문지상에서, [ 중화인민공화국대기오염방지법 ](2000 년 4월 ) 을북경시에서실시하는법 을발표하였다.( 자동차배기가스에의한오염억제를위하여 ) 독일 0.137Euro/ 가솔린 1등가, 0.155euro/ 경유1등가 ( 가솔린 0.839, 경유 0.546Euro/L) 14, 연방정부는, 공공기관의 NGV 도입에융자. 주차원에서도다양한보조제도운영. 환경성이일부지역에서도입프로그램을실시. 베를린에서는 1,000 대의택시를 NGV 화프로그램을실시하는등, 높은보조율로집중적으로도입을진행하고있다.2020 년 10% NGV 목표로大구상

84 5.7 조기폐차 개요 조기폐차는차량개조가불가능한차종의경우오염물질을저감할수있는중요한수단이다. 현재수도권대기환경개선에관한특별법에의거하여해당차량이강화된배기규제를만족하지못할경우보험가액의 80% 를지원받고폐차를한다. 조기폐차차량의기준은다음과같다. -법제2조제 2호의대기관리권역에 3년이상연속하여등록된경유자동차 -검사결과가 대기환경보전법 제 63 조의규정에의한운행차정밀검사의배출허용기준이내인자동차 -중고자동차성능 상태점검기록부상 원동기 / 동력전달 이양호하고, 엔진 / 변속기등주요부품 이정상가동되고있다는정비사의의견이있는자동차 -정부지원( 일부지원을포함한다 ) 을통해배출가스저감장치를부착하거나저공해엔진으로개조한사실이없는자동차 -주행을목적으로하는자동차 -최종소유자의소유기간이보조금신청일전 6개월이상인자동차 -차령 7년이상인자동차 운영성과 2005 년부터시범운영되어 2006 년본격시행되었으나, 계획대비실적은약 11% 정도로 미비한수준이었다. 그러나지속적인홍보와인증차량증가, 규제완화및신차구입연계 혜택등다양한제도적보완으로그성과는서서히증가하는추세이다. Table.28. 연도별지역별조기폐차실적 (2008, 국립환경과학원 ) 연도 계획 실적 실적 / 계획 2005 년 6, 년 24,478 2, 년 50,713 20,

85 5.8 요약 운행경유차의 NOx 저감을위한후처리장치의기술개발실태를조사한결과, 현재까지대표적인기술로 HC-SCR,LNT,Urea-SCR 을꼽을수있었다. 이러한후처리장치중 HC-SCR 은그효율이 40% 내외로, 상대적으로낮은저감효율을보이는것으로알려져있고,LNT 역시황피독문제를비롯한기술적과제를안고있으므로두경우모두본사업에의적용은어려울것으로판단된다. 반면 Urea-SCR 은 infrastructure 구축문제등을비롯한정책적문제및기술적문제등을안고있지만현재로서는가장저감효율이높아상용화에근접한기술로판단되고있다. 따라서본연구는운행경유차의 PM/NOx 동시저감을위한저감장치로 Urea-SCR 을도입하는것을고려하여진행되었다.Urea-SCR 은현재 SK 에너지, 일진전기등에서기술개발을진행하고있으며현재완성단계에근접하여있는것으로알려져있다. 본장치의가격은시장이형성될때의여러가지변수를통해종합적으로판단하여야하겠지만, 현재로서는 SK 에너지사에서대략 1,500 만원내외 (DPF+SCR) 의가격을제시하고있다. 저감장치보급에병행하여다른저감수단의보급타당성검토를수행하여야하므로, 공회전정지장치, 리파워링, 조기폐차,CNG/LPG 개조등의기술성, 보급현황등에대한분석을수행하였다. 각각의저감수단은현재개발중이거나개발완료된상태이며 LPG 개조는소형경유차에만적용할수있는등, 그적용영역이상이함에따라보다정확한비교분석수행이필요하다고할수있겠다

86 대상차종및차령분석

87 6. 대상차종및차령분석 6.1 대상차종분석 위자동차에의한오염물질배출량을산정하고, 저감장치부착시의삭감량을산정하기해서는자동차의종류 ( 차종 ), 사용연료등에기준한구분이선행되어야한다. 우리나라에서는차종의구분이관련법및사용용도에따라상이하게적용되고있다. 즉, 자동차관리법과대기환경보전법에의한차종구분이상이하고배출량산출을위한배출계수의차종구분이상이하다. Table.29 에서와같이자동차관리법에서는차종구분을승용차에있어서는배기량에의한경형 (800cc 미만 ), 소형 (1500cc 미만 ), 중형 (2000cc 미만 ), 대형 (2000cc 이상 ) 및다목적형 (1500cc 미만,2000cc 미만, cc 미만,3500cc 이상 ) 으로구분하고있으나대기환경보전법에서는경자동차 (800cc 미만 ), 승용자동차, 화물자동차로구분하고있으며승용자동차는소형 ( 차량총중량 3.5 톤미만,8 인이하 ) 및중형 ( 차량총중량 3.5 톤미만,9 인이상 15 인이하 ), 대형 ( 차량중량 3.5 톤이상 12 톤미만 ), 초대형 ( 차량총중량 12 톤이상 ) 으로구분하고있다. 여기서승용자동차소형은자동차관리법의승용자동차이며, 중형은중형승합차에해당한다. 화물자동차는소형 ( 차량총중량 2톤미만 ), 중형 ( 차량총중량 2톤이상 3.5 톤미만 ), 대형 ( 차량총중량 3.5 톤이상 12 톤미만 ), 초대형 ( 차량총중량 12 톤이상 ) 으로구분하여배출허용기준을각각달리규제하고있다. 또한, 배출량산정에사용하는배출계수는경형 (800cc 미만 ), 소형 (1500cc 미만 ), 중 대형, 택시및다목적형 (7-9 인승 ) 으로구분하여산정하고있다. 승합자동차에있어서는자동차관리법에서경형 (800cc 미만 ), 소형 (15 인이하 ), 중형 (16-35 인이하 ), 대형 (36 인이상 ), 특수형, 시내버스, 시외버스, 전세버스, 고속버스로구분하고있다. 배출계수는소형 (11-15 인 ), 중형 (16-25 인 ), 대형 (26 인이상 ), 시내버스, 시외버스, 전세버스및고속버스로구분하고있다. 화물자동차에있어서는자동차관리법에서경형 (800cc 미만 ), 소형 ( 적재량 1톤이하, 차량총무게 3톤이하 ), 중형 ( 적재량 1톤초과 5톤미만, 차량총무게 3톤초과 10 톤미만 ), 대형 ( 적재량 5톤이상, 차량총무게 10 톤이상 ) 및특수용도형으로구분하고있다. 배출계수는소형 ( 차량총무게 3.5 톤미만 ), 중형 ( 차량총중량 3.5 톤이상 10 톤미만 ), 대형 ( 차량총중량 10 톤이상 ) 으로구분하고있고특수자동차는화물자동차에포함하고있다

88 Table.29. 자동차관리법및대기환경보전법에의한차종구분 자동차관리법대기환경보전법배출량산정 차종별차종별규모별규모별 승용 일반자동차 (10 인이하 ) 경형 (800cc 미만 ) 경형 (800cc 미만 ) 경형 (800cc 미만 ) 승용다목적형 소형 (1500cc 미만 ) 자동차 소형 (8 인이하 ) 승합자동차 (11 인이상 ) GVW<2.5t 중 대형 ( cc, 2000cc 이상 ) 버스 택시 1500cc 미만 승용 다목적형 자동차 특수자동차이륜차 3000cc 이상등 소형 ( 다목적형 ) GVW<2.5t 다목적형 (7-9 인승 ) 승합자동차 (11 인이상 ) 버스 경형 (800cc 미만 ) 중형 (15 인이하 ) 소형 (15 인이하 ) GVW<3.5t 중형 (16-35 인이하 ) 대형 (36 인이상 ) 특수형시내버스대형및초대형 (3.5t GVW) 시외버스전세버스고속버스 소형 (11-15 인승, 특수형중구급차포함 ) 중형 (16-25 인 ) 대형 (26 인승이상, 기타버스및특수형버스 ) 시내버스 ( 경유및 CNG) 시외버스전세버스고속버스 화물자동차 특수자동차 경형 (800cc 미만 ) 소형 (2t>GVW) 소형 (3t GVW, 중형특수용도형중소형차소형 (1t 적재량,3t GVW) 포함 ) (2t GVW<3.5t) 대형중형 (1t< 적재량 <5t, 중형 (3t<GVW<10t, (3.5t GVW<12t) 특수용도형중중형차 3t<GVW<10t) 포함 ) 대형 (5t 적재량,10t GVW) 특수용도형 초대형 GVW 12t 대형 (10t GVW, 특수용도형 포함 ) 경형, 소형, 중형, 대형으로 - 구분특수형 ( 대형 ), 특수자동차중경형및 견인, 구난형 - 소형은화물자동차소형에 특수작업형 ( 사다리차등 ) - 포함 소형 (100cc 이하 ) 125cc 이하 50cc 미만 이륜차 중형 (100cc-260cc 이하 ) 대형 (260cc 초과 ) cc 이하 500cc 초과 50cc 이상 자동차에의한오염물질배출량을산출하기위한차종구분은배출계수에의한차종구 분을적용하여야하므로여기서는 Table.29 의배출량산정을위한차종으로구분한다

89 6.2 대상차령분석 - 규제연식별구분 자동차배출가스허용기준은차종별, 연료별로달리규제하고있다. 우리나라는 1980 년휘발유자동차의배출가스를규제한이래 1987 년 7월 1일부터엄격한배출허용기준을적용하여무연휘발유를사용하는삼원촉매장치가부착된자동차가생산 보급되었다.2000 년에는휘발유자동차의 NOx 및 HC 가각각 60% 및 36% 가강화되었으며 2007 년 7월부터는 NOx50%,HC70% 가강화되었고 2006 년부터는 CO 50%,HC47%,NOx74% 가강화되었다. 이러한강화된배출허용기준은신규제작자동차와계속생산차를구분하여강화된배출허용기준의적용시기를정하고있다. 일반적으로계속생산차는신규제작자동차보다늦게적용하고있으며대부분의제작자동차가계속생산차의인증을받아판매하므로배출허용기준적용시기를계속생산차의적용시기를적용하여배출량을적용하였다. 배출가스연식별적용시기를 Fig.53 에제시하였다. Fig.53. 차종별, 연료별자동차배출가스연식별적용시기조견표

90 배출가스연식별적용시기는대기환경보전법시행규칙제 10 조별표 1에의하면 2000 년 1월 1일,2002 년 7월 1일,2006 년 1월 1일에배출허용기준이강화되었으나실제자동차의판매시기는상이하다. 즉, 배출허용기준의적용시기는차종별로최초인증자동차및계속생산자동차의기준적용시기를달리규정하고있기때문에실제로강화된배출허용기준에의한자동차가판매되는시기는배출허용기준강화시기와상이하다. 예를들면, 휘발유승용차의경우 2000 년에규제가강화되었으나계속생산자동차의적용시기는 2000 년 10 월 1일부터이며,2002 년 7월 1일규제 (LEV) 는 2003 년부터단계적으로적용되어 2003 년까지 25%( 제작사별로휘발유승용차판매대수의 25% 를 2002 년 7월 1일기준에적합한자동차를판매하여야함 ),2004 년까지 50%,2005 년까지 75% 가적용되며,2006 년도에는 2006 년규제 (ULEV) 만족자동차 25% 와 2002 년 7월 1일규제만족차량 75% 가보급되어야한다. 그러므로운행중인자동차의배출가스량을산출하기위해서는실제판매되고있는자동차의허용기준적합차량의배출계수를적용하여야한다. 대형경유자동차의배출허용기준강화일정을보면 2002 년 7 월 1 일부터 EURO 3 기준으로 강화되었으나계속생산차는 2003 년 10 월 1 일부터적용되었으며,2006 년 1 월 1 일부터 EURO 4 기준으로강화되었으나계속생산차는 2008 년 1 월 1 일부터적용되었다 년부터 NOx 저감사업을시작하여 2014 년까지진행된다고가정한다면,08 년도이전에제작된자동차가이번사업의주요대상이될것이고,08 년도이후에생산된자동차는 Euro4 규제를적용받게되므로대상에서제외될것으로판단된다. 그러나 08 년이전에제작된자동차라하더라도 03 년도이전생산자동차즉,Euro2(00 연식 ) 이하의규제를적용받는자동차는 NOx 저감수단별비용과향후운행기간을고려해볼때,NOx 저감장치부착및개조사업이회의적이라판단된다. 반대로조기폐차와리파워링의경우노후된엔진을교체하는것이주요내용이므로 EURO2(00 연식 ) 차량을대상으로하는것이타당할것으로판단된다. 따라서본연구에서는규제연식별로구분할때, 조기폐차, 리파워링은 EURO2 차량을대상으로적용할것이며, 저감장치부착, 개조사업, 공회전정지장치부착등의사업은 EURO3 차량을대상으로하는것이타당할것이다

91 6.3 요약 본사업의실효성을판단하고추진방향을제시함에앞서, 대상이되는차량을면밀하게검토하고이를통해실질적인적용시나리오를예측할필요가있다. 본절에서는배출량산정에이용할차령분석을위해서는실제차량의연식에따른구분보다규제연식에따른구분이더의미가있을것으로판단되어, 전체차량대수를규제연식별로구분하는과정을수행하였다. 주로저감장치의장착대상이될차종은규제연식 EURO3 의차량이될것으로판단된다. 또한, 차량규모별구별을수행할때의기준은대기환경보전법, 자동차관리법등의법령에따라각각다르기때문에차종구분을수행할때에어떠한기준을따를지를결정하는절차가필요하다. 여기에서는자동차의배출량이가장큰관심대상이므로차종구분시배출계수에의한구분방법을선택하기로하였다. 이러한기준을통해구분된차종, 연식에따라경제성분석을수행할것이다

92 경제성분석

93 7. 경제성분석 운행경유차의오염물질배출량저감을위해저감장치부착,LPG/CNG 개조, 리파워링, 공회전정지장치도입, 조기폐차사업수행, 삼원촉매 +O 2 센서교체등의다양한방안이검토되고있다. 본보고서에서는이러한저감수단별원단위자료분석을통해각각의방안의도입타당성을검토하였다. 경제성분석의과정은 1 대상차종선정,2 저감수단별비용산출,3 차종별연간배출량산출,4 저감수단별저감효율산출,5 연간삭감량산출,6 삭감에따른사회적편익산출,7 비용대비순편익현재가치산출의총 7단계의과정을거쳐수행되었다. 대상차종은각각의저감수단에따라기술적, 경제적으로타당한차종과연식을선정하였다. 이렇게선정된차량에부착될저감수단의각비용을제작업체등에서파악하였으며, 각차종이연간배출하는오염물질의양과이를저감할수있는저감수단의효율을산정하여삭감량을산출하였다.( 연간배출량 X 저감수단의효율 ) 또한이렇게산출된삭감량을통해각각의저감수단이창출하게되는사회적이익을계산하여이를현재가치로환산, 저감수단별경제성검토를수행하였다. 7.1 대상차종선정 기술적타당성을검토한결과, 저감수단별적용대상차종이상이한것으로판단되었다. 따라서경제성분석을수행하기전, 대상차종을선정한결과를다음의표에제시하였다. Table.30. 저감수단별적용대상차종 저감수단저감장치부착 (DPF,SCR) LPG 개조 CNG 개조리파워링공회전정지장치조기폐차삼원촉매 +O 2 센서교체 대상차종경유중형 / 대형경유소형경유중형 / 대형경유중형 / 대형가솔린, 경유소형 / 중형 / 대형경유소형 / 중형 / 대형가솔린,LPG

94 7.2 비용산출 각각의저감수단도입에소요될것으로예상되는비용산출의기준을다음의표에 제시하였다. Table.31. 비용산출방법 저감수단 비용산출방법 저감장치부착 (DPF,SCR) LPG/CNG 개조리파워링공회전정지장치조기폐차삼원촉매 +O 2 센서교체 저감장치장착비용 + 유지 / 보수비용개조비용엔진교체비용장치장착비용지원비용 + 잔존가치상실분 + 행정비용교체비용 Table.31 에서와같이장착또는개조수단의경우소요되는비용전액을단순히적용 하였으며,Urea-SCR 의경우연간 urea 주입비용을다음과같은조건하에산출하였다. 연간 urea 주입비용 = 연간배출량 / 연비 x0.04x850 즉,urea 주입량은연비의 4%,urea 가격은리터당 850 원으로계산하였으며차종에 따른연비는 Table.32 과같이고려하였다. Table.32. 차종별연비 차종시내버스시외버스전세버스고속버스기타버스대형화물중형승합중형화물 연비 (km/l) 또한조기폐차의경우는차종별보험가액의평균을적용하여차량의잔존가치를산 출하는방법을택하였으며, 이에더하여새로운차량을구입할경우제작사에서지원해 주는금액 (20 만원 ) 을비용에포함하였다. 이러한방법을통해산출된비용은다음과같다

95 Table.33. 저감수단별비용 ( 단위 : 천원 ) 저감수단 비용초기비용 유지 / 보수비용 비용출처 DPF+SCR : 경유중형 14, Urea 경유대형 15,000 주입비용 저감장치부착 (DPF,SCR) DPF: 경유중형 5,600 경유대형 6, SK 에너지, 일진전기, 블루플래닛 SCR : 경유중형 8,400 경유대형 9, Urea 주입비용 LPG 개조 경유소형 4,160 - CNG 개조 경유중형 15,000 경유대형 20,000 - 리파워링 경유중형 10,000 경유대형 15,000 - 공회전정지장치 가솔린, 경유소형 / 중형 / 대형 엔진텍, 액시언, 이룸엔진텍, 액시언, 이룸킨세이버, 리코퍼레이션 조기폐차보험가액평균 -Table33 참조 - 보험개발원 삼원촉매 +O 2 센서교체가솔린 /LPG Table.34. 조기폐차비용 ( 단위 : 천원 ) 구분 경유대형경유중형경유대형 버스화물승합화물승합화물 규제연식 EURO2 EURO3 EURO2 EURO3 EURO2 EURO3 EURO2 EURO3 EURO2 EURO3 EURO2 EURO3 보험가액 평균 12,470 41,940 17,480 37,710 5,330 19,810 8,550 21,660 4,880 12,460 4,590 9,

96 7.3 차종별연간배출량산출 차종별배출량산출은배출계수를이용한계산방식을사용하였다. 구체적인적용식은 다음과같다. E HOT:i,j = M j e HOT:i,j E HOT:i,j : 오염물질 (i), 차종 (j) 별열간시동배출량 ( 톤 / 년 ) M j : 차종별일일주행거리 (VKT)(km/ 대 일 ) e HOT:i,j : 평균주행속도에서의오염물질별 (i), 차종별 (j) 배출계수 (g/km) 위식을통해계산된차종별배출량을다음의표에나타내었다

97 Table.35. 차종별배출량 ( 시내버스, 시외버스, 전세버스, 고속버스 ) 경유차량 구분 대형 시내버스시외버스전세버스고속버스 규제연식 EURO2 EURO3 EURO2 EURO3 EURO2 EURO3 EURO2 EURO3 일일주행거리 (km/day) '06 기준 서울 인천 경기 평균 서울 PM 인천 경기 배출계수 (g/km) 06 기준 NOx HC CO 평균 서울 인천 경기 평균 서울 인천 경기 평균 서울 인천 경기 평균 PM 일일배출량 (kg/ 대 day) NOx HC CO PM 연간배출량 (kg/ 대 year) NOx HC CO

98 Table.36. 차종별배출량 ( 기타버스, 화물 ) 구분 기타버스 경유차량 대형 화물 규제연식 EURO2 EURO3 EURO2 EURO3 일일주행거리 (km/day) '06 기준 서울 인천 경기 평균 서울 PM 인천 경기 배출계수 (g/km) 06 기준 NOx HC CO 평균 서울 인천 경기 평균 서울 인천 경기 평균 서울 인천 경기 평균 일일배출량 (kg/ 대 day) PM NOx HC CO 연간배출량 (kg/ 대 year) PM NOx HC CO

99 Table.37. 차종별배출량 ( 경유중형, 소형 - 승합, 화물 ) 구분 경유차량중형소형승합화물승합화물 규제연식 EURO2 EURO3 EURO2 EURO3 EURO2 EURO3 EURO2 EURO3 일일주행거리 (km/day) '06 기준 서울 인천 경기 평균 서울 PM 인천 경기 배출계수 (g/km) 06 기준 NOx HC CO 평균 서울 인천 경기 평균 서울 인천 경기 평균 서울 인천 경기 평균 일일배출량 (kg/ 대 day) PM NOx HC CO 연간배출량 (kg/ 대 year) PM NOx HC CO

100 계산과정을그래프로제시하였다. 우선, 수도권지역경유차량의각차종별일일주행거리는 다음과같다. Fig.54.EURO2 경유차량의차종별일일주행거리 Fig.55.EURO3 경유차량의차종별일일주행거리 Fig.54 와 Fig.55 에서와같이차종별일일주행거리는주로승합대형차량에서가장많은 것으로나타났다. 이를바탕으로배출량을산정하기위해차종별로정리한경유차량의 배출계수는다음과같다

101 Fig.56.EURO2 경유차량의차종별 PM 배출계수 Fig.57.EURO2 경유차량의차종별 NOx 배출계수 Fig.58.EURO2 경유차량의차종별 HC 배출계수

102 Fig.59.EURO2 경유차량의차종별 CO 배출계수 Fig.60.EURO3 경유차량의차종별 PM 배출계수 Fig.61.EURO2 경유차량의차종별연간 NOx 배출량

103 Fig.62.EURO2 경유차량의차종별연간 HC 배출량 Fig.63.EURO2 경유차량의차종별연간 CO 배출량 Fig 에서와같이주로대형경유차량, 특히화물차량에서오염물질배출계수가가장큰것을알수있다. 또한다른차종의경우에도운행패턴의차이등으로인해오염물질배출계수가상이하며전체적인배출계수는 EURO2 차량이 EURO3 에비해매우크다는것을확인할수있다. 이렇게구한배출계수와일일주행거리를곱하여일일배출량을계산할수있고이를통해연간배출량을구할수있다

104 Fig.64.EURO2 경유차량의차종별연간 PM 배출량 Fig.65.EURO2 경유차량의차종별연간 NOx 배출량 Fig.66.EURO2 경유차량의차종별연간 HC 배출량

105 Fig.67.EURO2 경유차량의차종별연간 CO 배출량 Fig.68.EURO3 경유차량의차종별연간 PM 배출량 Fig.69.EURO3 경유차량의차종별연간 NOx 배출량

106 Fig.70.EURO3 경유차량의차종별연간 HC 배출량 Fig.71.EURO3 경유차량의차종별연간 CO 배출량 Fig 에서와같이대체로대형승합, 화물차량의오염물질배출량이많은것을알수있다. 이에비해중형과소형경유차량의배출량은미미한수준이다. 또한 EURO2 화물대형차량의경우, 다른차종에비해 PM 배출량이매우크다. 본연구의주요대상인 NOx 배출의경우, 대형경유차량중특히시내, 시외, 고속버스와화물대형차량에서가장많이배출되는것으로나타난다

107 7.4 저감효율산출 위에서구한배출량을통해삭감량을계산하기위해, 먼저각수단별오염물질저감 성능을고려하여효율을산출하였다. 그결과는다음과같다. Table.38. 저감수단별 PM/NOx 저감효율 저감수단 저감효율 (%) PM NOx HC CO 자료출처 DPF+SCR DPF , 운행경유차배출가스저감사업개선방안연구, 환경부 SCR SK 에너지, 일진전기, 블루플래닛 LPG 개조 엑시언 CNG 개조 , 교통환경연구원 EURO 대형 EURO 리파워링 EURO 배기규제적용 중형 EURO EURO 공회전정지장치 이대엽교수 ( 자문위원 ) 대형 EURO EURO 조기폐차사업 중형 EURO EURO EURO 배기규제적용 소형 EURO EURO , 촉매부착자동차의배출가스 삼원촉매 +O 2 센서교체 방지장치성능평가연구 (I) 자동차공해연구소 Table.38 에서와같이, 주로장비제작사, 연구소등에서테스트한결과를토대로저감효율을산출하였다. 리파워링과조기폐차사업의경우 Table.39 에명기된국내경유자동차배출허용기준을활용하여저감효율을계산하였다. 그이유는, 리파워링을시행할때 EURO2 엔진을 EURO4 신형엔진으로교체하는것으로가정하였고,EURO2 엔진차량을조기폐차할경우 EURO4 엔진을장착한신형차량을구매할것으로예측하였기때문이다

108 구분 Table.39. 국내경유자동차배출허용기준 승합 중, 대형 화물 EURO2 EURO3 EURO4 EURO2 EURO3 EURO4 PM 규제치 (g/kwh) NOx HC CO 또이와같은결과를다음의그래프에제시하였다. Fig.72. 저감수단별 PM 저감효율 PM 배출이거의이루어지지않는 LPG 엔진또는 CNG 엔진으로교체한경우, 저감효율을 100% 로산정하였다. 또한리파워링과조기폐차를실시하였을때,EURO2 를대상으로하면저감효율이높다는것을알수있다. 반면공회전정지장치는그주된적용목적이연비개선,CO 2 저감에있으므로 PM 저감효율은크지않은것으로산출된다

109 Fig.73. 저감수단별 NOx 저감효율 NOx 저감효율은 LPG 개조의경우가가장큰것으로판단된다.SCR 장치를장착한 저감장치역시큰효율을보이는것을알수있으며공회전정지장치는앞서와마찬가지로 오염물질저감에는큰효과가없는것을알수있다. Fig.74. 저감수단별 HC 저감효율

110 Fig.75. 저감수단별 CO 저감효율 HC,CO 의경우 DPF+SCR 의경우가가장저감효율이큰것을알수있고, 리파워링과 조기폐차는 HC 저감에효과적이며 CNG 개조가 CO 저감에매우효과적이라는것을알수 있었다. 7.5 연간삭감량산출 앞서계산된배출량과저감효율을바탕으로하여차종별연간삭감량을산출하였다. 삭감량산출에앞서저감장치부착또는개조사업의경우 EURO2 엔진을장착한차량을제외하였다. 차량수명을고려할때, 장치부착사업이시행되는시점에서 EURO2 엔진장착차량은그효용성이떨어진다고볼수있으며또한차량의잔존가치대비장치가격을고려하면 EURO2 엔진을그대상에서제외하는것이타당하다고판단되었기때문이다. 하지만리파워링과조기폐차의경우에는노후된엔진을교체하거나차량을폐차하는것이그목적이므로 EURO2 엔진을대상으로적용하였다. 이러한계산을통한결과는아래와같다. 적용대상차종이상이하므로경유중 / 대형의경우와소형경유차의경우, 그리고가솔린또는 LPG 차량의경우를구분하여그결과를나타내었다

111 Table.40. 연간삭감량산출 ( 단위 :kg/ 대 년 ) 경유차량 저감수단 대형 중형 소형 시내버스시외버스전세버스고속버스기타버스 화물 승합 화물 승합 화물 PM DPF+SCR NOx HC CO PM DPF NOx HC CO PM SCR NOx HC CO PM LPG 개조 NOx HC CO PM CNG 개조 NOx HC CO PM 공회전 NOx 정지장치 HC CO PM 리파워링 NOx HC CO PM 조기폐차 NOx HC CO 가솔린 저감수단 승용 RV 승합소형중형대형소형중형소형 삼원촉매 + NOx HC O 2 센서교체 CO LPG -승용 저감수단 소형 중형 대형 택시 NOx 삼원촉매 + HC O 2 센서교체 CO

112 Fig.76. 주요저감수단의연감 PM 삭감량 Fig.77. 주요저감수단의연간 NOx 삭감량 Fig.78. 주요저감수단의연간 HC 삭감량

113 Fig.79. 주요저감수단의연간 CO 삭감량계산된삭감량을근거로주요저감수단 (DPF+SCR,CNG 개조, 조기폐차 ) 의삭감량을도식화하여나타내었다.PM 의경우주로조기폐차에서가장큰삭감량을나타내고 NOx 는 DPF+SCR 시스템이가장큰삭감량을갖는다.HC 와 CO 역시 DPF+SCR 이가장큰삭감량을보임을알수있다. 7.6 사회적편익 위에서계산된연간삭감량을바탕으로하여사회적편익을산출할수있다.PM/NOx 를 비롯한오염물질배출에따른사회적피해비용을경제적지표로산출한자료를이용하였으며 그근거는다음과같다. Table.41. 사회적피해비용 대기오염물질 피해비용 ( 원 /kg) 가중치 PM 120, SOx 32, NOx 5,805 - VOC 5,356 - CO* 7,276 - 주 :2006 년도구매력평가지수 (PPP) 적용 자료 :EC DG environment,beta(benefitstabledatabase),versione1.02a,2002 KAIST, 청정연료사용지역내에서지역난방사용연료의합목적선정에관한연구,1998. Table.41 에서의 PM,NOx,HC,CO 의피해비용을기준으로,Table.42 에오염물질저 감에따른연간편익을제시하였다

114 Table.42. 오염물질저감에따른연간편익 ( 단위 : 천원 / 대 년 ) 경유차량 저감수단 대형 중형 소형 시내버스시외버스전세버스고속버스기타버스 화물 승합 화물 승합 화물 PM 1,548 1, , , NOx 3,816 3,800 2,314 4,726 1,981 3, DPF+SCR HC CO 1,392 1, , , 계 7,077 6,513 4,124 7,745 3,571 6, PM 1,548 1, , , NOx DPF HC CO 1,392 1, , , 계 3,261 2,712 1,811 3,019 1,590 3, PM NOx 3,816 3,800 2,314 4,726 1,981 3, SCR HC CO 계 3,816 3,800 2,314 4,726 1,981 3, PM 1,821 1,574 1,029 1, , NOx 4,361 4,343 2,644 5,401 2,264 4, LPG 개조 HC CO 1, , 계 7,694 7,131 4,500 8,507 3,893 7, , PM 1,821 1,574 1,029 1, , NOx 2,769 2,758 1,679 3,430 1,438 2, CNG 개조 HC CO 1,392 1, , , 계 6,195 5,617 3,584 6,614 3,110 6, PM 공회전 NOx HC 정지장치 CO 계 PM 2,462 2,127 1,390 2,380 1,214 6, NOx 2,728 2,716 1,654 3,378 1,416 3, 리파워링 HC CO 1, 계 6,572 5,948 3,797 6,977 3,295 10, , PM 2,462 2,127 1,390 2,380 1,214 6, NOx 2,728 2,716 1,654 3,378 1,416 3, 조기폐차 HC CO 1, 계 6,572 5,948 3,797 6,977 3,295 10, , 가솔린 저감수단 승용 RV 승합소형중형대형소형중형소형 NOx 삼원촉매 + HC O 2 센서교체 CO 계

115 LPG -승용 저감수단 소형 중형 대형 택시 NOx 삼원촉매 + HC O 2 센서교체 CO 계 이결과는앞서의삭감량을사회적피해비용으로곱하여얻어진것으로, 삭감량과비례하는것으로볼수있다. 이를경제적으로평가하기위해서는투자한비용과적용년수, 운영비용등이반영되어야한다. 또한경제성평가를위해서는향후얻어지는편익이현재얼마나큰가치를갖는지를판단하여야하므로사회적편익을현재가치로환산하는과정을수행하였다. 현재가치환산을위해서는할인율을적용하여야하는데, 이는투자후시간이오래지날수록이를현재가치의기댓값으로환산하였을때그편익이적어지기때문이다. 또한, 위에서언급한바와같이각장치별적용년수의도출이필요한데, 장치의보증기간을기준하여도출한것이아니라실제수명을예측하여도출하는것으로판단하였다. 이과정에서각저감수단별실제수명은차량의수명과유사할것으로판단하여일괄적으로 5년사용을가정하고계산을수행하였다. 단, 조기폐차의경우는예외로 2년을적용년수로도출하였는데, 조기폐차는 EURO2 엔진차량을적용대상으로하였으므로폐차대상차량의향후수명이대략 2년정도일것으로예측하였기때문이다. 이를통한연도별현재가치는다음과같다

116 Table.43. 연도별현재가치 ( 시내, 시외버스 ) 구분 DPF+ SCR DPF SCR LPG CNG 공회전정지장치리파워링조기폐차 경유대형 연차 시내버스 시외버스 편익 비용 순편익 현재가치 편익 비용 순편익 현재가치 1 7,077 17,388-10,311-10,311 6,513 17,154-10,641-10, ,077 2,388 4,689 4,445 6,513 2,154 4,359 4, ,077 2,388 4,689 4,213 6,513 2,154 4,359 3, ,077 2,388 4,689 3,993 6,513 2,154 4,359 3, ,077 2,388 4,689 3,785 6,513 2,154 4,359 3,518 계 6,124 4, ,261 6,300-3,039-3,039 2,712 6,300-3,588-3, , ,961 2,807 2, ,412 2, , ,961 2,660 2, ,412 2, , ,961 2,522 2, ,412 2, , ,961 2,390 2, ,412 1,947 계 7,339 4, ,816 11,088-7,272-7,272 3,800 10,854-7,054-7, ,816 2,088 1,728 1,638 3,800 1,854 1,946 1, ,816 2,088 1,728 1,553 3,800 1,854 1,946 1, ,816 2,088 1,728 1,472 3,800 1,854 1,946 1, ,816 2,088 1,728 1,395 3,800 1,854 1,946 1,571 계 -1, ,694 4,360 3,334 3,334 7,131 4,360 2,771 2, , ,694 7,293 7, ,131 6, , ,694 6,913 7, ,131 6, , ,694 6,552 7, ,131 6, , ,694 6,211 7, ,131 5,756 계 30,302 27, ,195 20,000-13,805-13,805 5,617 20,000-14,383-14, , ,195 5,872 5, ,617 5, , ,195 5,566 5, ,617 5, , ,195 5,276 5, ,617 4, , ,195 5,001 5, ,617 4,534 계 7,908 5, 계 2,103 1, ,572 15,000-8,428-8,428 5,948 15,000-9,052-9, , ,572 6,229 5, ,948 5, , ,572 5,905 5, ,948 5, , ,572 5,597 5, ,948 5, , ,572 5,305 5, ,948 4,801 계 14,608 11, ,572 12,470-5,898-5,898 5,948 12,470-6,522-6, , ,572 6,229 5, ,948 5,638 계

117 Table.44. 연도별현재가치 ( 전세, 고속버스 ) 구분 DPF+ SCR DPF SCR LPG CNG 공회전정지장치리파워링조기폐차 경유대형 연차 전세버스 고속버스 편익 비용 순편익 현재가치 편익 비용 순편익 현재가치 1 4,124 16,531-12,407-12,407 7,745 17,037-9,292-9, ,124 1,531 2,593 2,458 7,745 2,037 5,708 5, ,124 1,531 2,593 2,330 7,745 2,037 5,708 5, ,124 1,531 2,593 2,208 7,745 2,037 5,708 4, ,124 1,531 2,593 2,093 7,745 2,037 5,708 4,607 계 -3,317 10, ,811 6,300-4,489-4,489 3,019 6,300-3,281-3, , ,511 1,432 3, ,719 2, , ,511 1,357 3, ,719 2, , ,511 1,286 3, ,719 2, , ,511 1,219 3, ,719 2,195 계 805 6, ,314 10,231-7,917-7,917 4,726 10,737-6,011-6, ,314 1,231 1,083 1,026 4,726 1,737 2,989 2, ,314 1,231 1, ,726 1,737 2,989 2, ,314 1,231 1, ,726 1,737 2,989 2, ,314 1,231 1, ,726 1,737 2,989 2,413 계 -4,122 4, ,500 4, ,507 4,360 4,147 4, , ,500 4,265 8, ,507 8, , ,500 4,043 8, ,507 7, , ,500 3,832 8, ,507 7, , ,500 3,632 8, ,507 6,867 계 15,912 33, ,584 20,000-16,416-16,416 6,614 20,000-13,386-13, , ,584 3,397 6, ,614 6, , ,584 3,220 6, ,614 5, , ,584 3,052 6, ,614 5, , ,584 2,893 6, ,614 5,339 계 -3,852 9, 계 1,038 2, ,797 15,000-11,203-11,203 6,977 15,000-8,023-8, , ,797 3,599 6, ,977 6, , ,797 3,412 6, ,977 6, , ,797 3,234 6, ,977 5, , ,797 3,065 6, ,977 5,632 계 2,107 16, ,797 12,470-8,673-8,673 6,977 12,470-5,493-5, , ,797 3,599 6, ,977 6,613 계 -5,074 1,

118 Table.45. 연도별현재가치 ( 기타버스, 화물 ) 구분 DPF+ SCR DPF SCR LPG CNG 공회전정지장치리파워링조기폐차 경유대형 연차 기타버스 화물 편익 비용 순편익 현재가치 편익 비용 순편익 현재가치 1 3,571 16,401-12,830-12,830 6,806 16,676-9,870-9, ,571 1,401 2,170 2,057 6,806 1,676 5,130 4, ,571 1,401 2,170 1,950 6,806 1,676 5,130 4, ,571 1,401 2,170 1,848 6,806 1,676 5,130 4, ,571 1,401 2,170 1,752 6,806 1,676 5,130 4,141 계 -5,223 8, ,590 6,300-4,710-4,710 3,159 6,300-3,141-3, , ,290 1,223 3, ,859 2, , ,290 1,159 3, ,859 2, , ,290 1,099 3, ,859 2, , ,290 1,041 3, ,859 2,308 계 , ,981 10,101-8,120-8,120 3,647 10,376-6,729-6, ,981 1, ,647 1,376 2,271 2, ,981 1, ,647 1,376 2,271 2, ,981 1, ,647 1,376 2,271 1, ,981 1, ,647 1,376 2,271 1,833 계 -5,035 1, ,893 4, ,528 4,360 3,168 3, , ,893 3,690 7, ,528 7, , ,893 3,497 7, ,528 6, , ,893 3,315 7, ,528 6, , ,893 3,142 7, ,528 6,076 계 13,177 29, ,110 20,000-16,890-16,890 6,100 20,000-13,900-13, , ,110 2,948 6, ,100 5, , ,110 2,794 6, ,100 5, , ,110 2,649 6, ,100 5, , ,110 2,511 6, ,100 4,924 계 -5,988 7, 계 826 1, ,295 15,000-11,705-11,705 10,159 15,000-4,841-4, , ,295 3,123 10, ,159 9, , ,295 2,960 10, ,159 9, , ,295 2,806 10, ,159 8, , ,295 2,660 10, ,159 8,201 계 , ,295 12,470-9,175-9,175 10,159 17,480-7,321-7, , ,295 3,123 10, ,159 9,630 계 -6,052 2,

119 Table.46. 연도별현재가치 ( 경유중형 ) 구분 DPF+ SCR DPF SCR LPG CNG 공회전정지장치리파워링조기폐차 경유중형 연차 승합 화물 편익 비용 순편익 현재가치 편익 비용 순편익 현재가치 ,938-14,199-14, ,055-14,114-14, , , , , 계 -14,900-14, ,900-5,431-5, ,900-5,372-5, 계 -4,839-4, ,038-8,768-8, ,155-8,742-8, 계 -10,061-9, ,160-3,368-3,368 1,008 4,160-3,152-3, , , , , , , , , 계 ,000-14,312-14, ,000-14,139-14, 계 -11,900-11, 계 ,000-9,247-9,247 1,445 10,000-8,555-8, , ,445 1, , ,445 1, , ,445 1, , ,445 1,166 계 -6,610-3, ,330-4,577-4,577 1,445 8,550-7,105-7, , ,445 1,369 계 -3,864-5,

120 Table.47. 연도별현재가치 ( 경유소형 ) 구분 LPG 조기폐차 경유소형 연차 승합 화물 편익 비용 순편익 현재가치 편익 비용 순편익 현재가치 ,160-3,936-3, ,160-3,963-3, 계 -3,151-3, ,880-4,615-4, ,590-4,341-4, 계 -4,364-4,105 Table.48. 연도별현재가치 ( 가솔린소형승용 ) 삼원촉매 +O 2 센서 교체 가솔린소형승용 연차 편익 비용 순편익 현재가치 편익 비용 순편익 현재가치 계 Table.49. 연도별현재가치 ( 가솔린중형승용 ) 삼원촉매 + O2 센서 교체 가솔린중형승용 연차 편익 비용 순편익 현재가치 편익 비용 순편익 현재가치 계 Table.50. 가솔린대형승용 삼원촉매 + O2 센서 교체 가솔린대형승용 연차 편익 비용 순편익 현재가치 편익 비용 순편익 현재가치 계

121 Table.51. 가솔린소형 RV 삼원촉매 + O2 센서 교체 가솔린소형 RV 연차 편익 비용 순편익 현재가치 편익 비용 순편익 현재가치 계 Table.52. 가솔린중형 RV 삼원촉매 + O2 센서 교체 가솔린중형 RV 연차 편익 비용 순편익 현재가치 편익 비용 순편익 현재가치 계 Table.53. 가솔린소형승합 삼원촉매 + O2 센서 교체 가솔린소형승합 연차 편익 비용 순편익 현재가치 편익 비용 순편익 현재가치 계 Table.54.LPG 소형승용 삼원촉매 + O2 센서 교체 LPG 소형승용 연차 편익 비용 순편익 현재가치 편익 비용 순편익 현재가치 계

122 Table.55.LPG 중형승용 삼원촉매 + O2 센서 교체 LPG 중형승용 연차 편익 비용 순편익 현재가치 편익 비용 순편익 현재가치 계 Table.56.LPG 대형승용 삼원촉매 + O2 센서 교체 LPG 대형승용 연차 편익 비용 순편익 현재가치 편익 비용 순편익 현재가치 계 Table.57.LPG 택시 삼원촉매 + O2 센서 교체 LPG 택시 연차 편익 비용 순편익 현재가치 편익 비용 순편익 현재가치 계 2,492 2,

123 7.7 순편익현재가치 앞서계산된연간발생하는편익의현재가치를합산하여순편익현재가치를평가하였다. t= T PV= (R t -C t )/(1+r d ) t t=0 R t:savedenvironmentalcostattimet C t:depreciationcost+operationcostattimet r d:timediscountrate 위식에서와같이매년발생하는순편익을현재가치로환산한값을적용년수만큼합 산하여순편익현재가치로최종판단하였으며, 이를통한결과는다음과같다. Table.58. 순편익현재가치 ( 단위 : 천원 / 대 년 ) 경유차량 대상차종 대형 중형 소형 시내버스 시외버스 전세버스 고속버스 기타버스 화물 승합 화물 승합 화물 DPF+ SCR 6,125 4,636-3,317 10,714-5,223 8,111-14,900-14, DPF 7,339 4, , ,881-4,839-4, SCR -1, ,122 4,465-5,035 1,231-10,062-9, EURO3 LPG 개조 30,302 27,766 15,912 33,967 13,177 29, ,151-3,274 CNG 개조 7,908 5,306-3,852 9,799-5,988 7,483-11,900-11, 공회전정지장치 2,103 1,962 1,038 2, , 리파워링 14,608 11,795 2,107 16, ,769-6,610-3, EURO2 조기폐차 ,074 1,121-6,052 2,309-3,864-5,736-4,364-4,105 가솔린 대상차종 승용 RV 승합소형중형대형소형중형소형 삼원촉매 +O 2 센서교체 LPG -승용 대상차종 소형 중형 대형 택시 삼원촉매 +O 2 센서교체 ,492 2,

124 Fig.80. 주요저감수단의순편익현재가치 경제성검토를통해순편익현재가치를환산한결과중 소형경유차량은어떠한저감수단을적용하여도이득이없는것으로나타났다. 가솔린차량과 LPG 차량의삼원촉매를교체하는방안도마찬가지로편익이없는것으로나타나고있음을알수있다. 반면대형경유차량은주로시내버스, 시외버스, 고속버스, 화물차량의경우에가장큰편익을기대할수있고이경우리파워링과저감장치부착사업 (DPF,SCR),CNG 개조가가장현재가치가높은것으로판단된다. 하지만리파워링은현재제도적인문제와 EURO2 와 EURO4 차량의엔진크기가다르다는문제로인해국내개발이힘든것으로알려져있으므로 CNG 개조와저감장치부착이가장타당한방안인것으로보인다. 또한, 다른저감수단들을비교하여볼때조기폐차도고속버스, 화물차량의경우에경제성이높은것을확인할수있었다. 이를통해향후조기폐차장려등의정책을 CNG 개조, 저감장치부착사업과병행하여진행할필요가있음을알수있다

125 7.8 경제성검토과정요약 운행경유차에도입될저감수단별경제성검토수행과정과각과정에서수행된내용은 다음과같다. 1 대상차종선정 : 규제연식은리파워링과조기폐차의경우 EURO2, 나머지는 EURO3 -조기폐차 : 경유소형 / 중형 / 대형 -저감장치 (DPF,SCR) 부착,CNG 개조, 공회전정지장치, 리파워링 : 경유중형 / 대형 -LPG 개조 : 경유소형 -삼원촉매 +O 2 센서교체 : 가솔린,LPG 2 비용산출 : 장치별제작사또는연구소등에서취합된자료로산출 -조기폐차의경우보험가액평균, 신규차량구입시보조금을적용 3 배출량산출 : 열간배출량기준, 차종별일일주행거리반영 4 저감효율산출 : 장치별저감효율자료취합및반영 5 삭감량산출 : 차종별배출량에대해각장치별저감효율을적용하여연간차량 1대당배출삭감량산출수행 6 사회적편익 :PM/NOx 의배출량에대한피해비용반영, 각장치의연간사회 적편익도출, 이를현재가치로환산 7 순편익현재가치 : 대상차종에대해초기투자비와운영비, 그리고장치의수명을모두반영한결과, 저감수단별순편익의현재가치를경제적지표로환산 -할인율 :5.5% -적용년수 : 조기폐차 2년, 나머지 5년

126 7.9 결과분석 먼저각차종별배출량을분석한결과, 주로대형경유차량에서많은양의오염물질이배출된다는것을확인할수있었다. 이는대형경유차량이배출계수가높을뿐만아니라일일주행거리도길기때문이며이로인해 PM,NOx 저감대책이대형경유차량에적용될때가장큰편익을얻을수있을것임을예측할수있었다. 이를확인하기위해각각의저감대책의효율을배출량에곱하여오염물질삭감량을계산해내었고, 계산한결과 DPF+SCR,CNG 개조, 조기폐차가가장큰삭감량을보이는것을알수있었다. 특히 DPF+SCR 의경우가 NOx 저감에서매우큰삭감량을보이는것을확인하였다. 리파워링의경우에도삭감량이크지만현재리파워링은제도적인문제와교체될엔진의크기에관한문제로인하여국내개발이중단된상황임을고려하여적용대상에서제외하는것이타당할것으로보인다. 각각의장치별로투자비용과운영비용이상이하므로삭감량예측결과를단순히경제성평가의기준으로삼는것은잘못된것이다. 따라서투자비용과운영비용등을고려하여각각의저감수단을적용년수만큼도입하였을때의현재가치가얼마나큰지를확인하는과정을수행하였다. 저감수단의오염물질삭감에따른연간편익에적용년수에따른할인율을적용하고이에투자비용, 운영비용을고려하여결과를도출하였다. 이결과에따르면 DPF+SCR 을 EURO3 고속버스, 대형화물차에,CNG 개조를 EURO3 시내, 시외버스에적용하는것이가장현재가치가높은것으로판단된다

127 결론

128 8. 결론 본보고서에서는운행경유차의오염물질배출량저감을위한다양한정책과저감수단에대한기술적, 경제적검토를수행하였다. 앞서언급한바와같이유력한저감수단으로저감장치 (DPF,SCR) 부착,LPG/CNG 개조, 공회전정지장치, 리파워링, 조기폐차, 삼원촉매 +O 2 센서교체등이검토되고있으며각각의경우적용대상과그효과가상이한것으로알려지고있다. 저감장치부착은주로 EURO3 연식의중 대형경유차량에적용이가능한것으로밝혀졌고,LPG 개조는현재기술단계에서는출력, 연비등의문제로인해 EURO3 소형경유차량에의적용이가장적합한것으로판단된다. 또한 CNG 개조의경우 EURO3 중 대형경유차량에적합하며공회전정지장치는차종에상관없이바로적용이가능하나공회전정지장치도입의주된목적은연비개선과 CO 2 저감에있으므로 PM/NOx 의동시저감을위한사업대상으로는적절하지못한것으로판단된다. 조기폐차의경우, 경유차량전체에적용이가능하지만편익을고려할때에 EURO2 차량에적용하는것이좋을것으로보인다. 리파워링은중 대형경유차량에적용가능하며해외사례를고려할때매우효과적인정책중하나인것으로판단되지만, 현재제도적인문제로인해국내개발이중단된상황이다. 삼원촉매 +O 2 센서교체는가솔린또는 LPG 에적용할수있는기술로서그저감효율이크지않아효과가미비한것으로드러났다. Table.59. 순편익현재가치 ( 단위 : 천원 / 대 년 ) 경유차량 대상차종 대형중형소형 시내버스시외버스전세버스고속버스기타버스화물승합화물승합화물 DPF+ SCR 6,125 4,636-3,317 10,714-5,223 8,111-14,900-14, DPF 7,339 4, , ,881-4,839-4, EURO3 SCR -1, ,122 4,465-5,035 1,231-10,062-9, CNG 개조 7,908 5,306-3,852 9,799-5,988 7,483-11,900-11, 조기폐차 EURO ,074 1,121-6,052 2,309-3,864-5,736-4,364-4,

129 각각의저감수단별로경제성을검토해본결과,CNG 개조와저감장치 (DPF+SCR) 부착의경우가가장경제성이높은것으로드러났다. 저감장치 (DPF+SCR) 부착의경우시내버스 6,125,000 원, 시외버스 4,636,000 원, 고속버스 10,714,000 원, 화물대형 8,111,000 원의현재가치를갖는것으로밝혀졌다. 이와같이대형경유차량에동시저감장치 (DPF+SCR) 을부착할때경제성이높은것을확인할수있었으나, 실제로 NOx 저감장치인 SCR 만을고려한다면오히려경제성이매우떨어지는것을알수있었다.( 화물대형과고속버스를제외하면모두음의값 ) 이를통해저감장치 (DPF+SCR) 의편익은주로 DPF 장치에서발생되며, 상대적으로 SCR 장치는투자비용대비효과가적다는것을확인할수있다. 또한,SCR 장치를장착할경우에는이에수반하여 urea 주입을위한기반시설에대한투자비용또한고려하여야할것이며,urea 주입량조절이제대로되지않을때발생하는암모니아가스의유출현상 (ammoniaslip) 또한새로운대기오염문제가될수있다. DPF 장치는 NOx 를전혀저감할수없으므로향후 PM 과 NOx 의동시저감을위해저감장치부착사업을시행한다면,SCR 장치는필수적으로고려되어야할것이다. 하지만전술한바와같은부정적인영향을고려할때, 저감장치부착사업은매우신중하게추진되어야할것이다. CNG 개조의경우역시시내버스 7,908,000 원, 시외버스 5,306,000 원, 고속버스 9,799,000 원, 화물대형 7,438,000 원으로경제성이있는것으로보인다. 하지만 CNG 개조차량의경우, 전술한바와같이장거리운행에적합하지않으므로고속버스는대상에서제외하여야할것이다. 리파워링의경우에도제도적인뒷받침이있다면매우효율적인저감방안이될수있을것이고조기폐차역시고속버스, 화물대형등에적용할때비용대비효과가있으므로이러한정책역시저감장치부착사업과병행하여진행할필요가있을것이다. 경제성분석을통한내부편익검토결과,CNG 개조와저감장치부착사업이기술적, 경제적으로볼때현재가장가치가높은기술인것으로판단되며, 조기폐차와같은기타저감수단과병행하여진행한다면대기개선과관련된사회적, 경제적이득을가져올수있을것이다. 또한저감장치부착사업시행시,SCR 장치개발과관련된신규시장창출, 이를통한고용증대를비롯한외부편익을고려한다면사회적이득은더증가할것으로판단된다. 하지만저감장치부착은앞서언급한바와같이부정적인영향을함께가지고

130 있고, 현재까지진행되어온다른사업 (CNG 개조등 ) 등에의해서도일부 NOx 가저감되고있으며미국등에서도신중하게추진되고있음을고려할때, 국내에서도이사업은기술이검증되고요소공급망이적절하게구축되는시점에서검토하는것이바람직하다. 마지막으로각저감수단별로적용할때가장효과가큰대상차종은다음과같다. Table.60. 저감수단별대상차종 저감수단대상연식대상차종 DPF+ SCR 고속버스, 화물대형 EURO3 CNG 개조 시내버스, 시외버스 조기폐차 EURO2 시내버스, 시외버스

131 참고문헌 1) 수도권대기개선특별대책추진에따른성과평가및지자체시행계획이행에대한정량적평가기준마련을위한연구최종보고서,2008.2, 국립환경과학원 2) 수도권대기환경개선기본계획추진을위한서울특별시시행계획, , 서울특별시 3) 수도권대기환경관리기본계획시행을위한인천광역시시행계획, 인천광역시 4) 수도권대기환경관리기본계획시행을위한경기도시행계획,2006, 경기도 5) 수도권대기환경관리기본계획, , 환경부 6) 01~ 06 년수도권배출량,2006,( 사 ) 자동차환경센터 7) 운행경유차배출가스저감사업개선방안연구, , 환경부 8) 수도권지역배출총량관리제추진방안,2004.8, 환경부 9) 국내자동차의공회전제한장치도입타당성검토를위한조사 연구, 이대엽 10) 시내버스의공회전비율분석,2006, 인하대학교 11) 엔진교체사업정책및기술동향, 이대엽 12) htp:// 13) 05 년수도권운행경유차배출가스저감사업평가및사후관리방안마련, , 환경부 14) 경유자동차저공해화를위한기술세미나 , 국립환경과학원 15) AnalysisofEnergyConservationefectsthroughsmartDriving,'IdlingStop' Campaign",2002,TheEnergyConservationCenter,Japan 16) ProposaltoReduceIdlingEmissionsfrom On-Road Heavy-DutyDiesel Vehicles,2005,CARB 17) ReducingIdlingEmissionsFrom New and In-useHeavy-dutyTrucks,2005, CARB

132 18) www. 저동해엔진.kr,( 주 ) 엑시언 19) 주 ) 이룸 20) 주 ) 엔진텍 21) Retrofit 용저공해엔진 (LPG,CNG) 관련기술동향및전망,2008, 이대엽 22) 대한LPG 산업환경협회 23) 주 ) 일진전기 24) 주 ) 블루플래닛 25) 에너지 ( 주 ) 26) 엔진교체사업정책및기술동향,2008, 이대엽 27) 28) 29) 30)

133 부록 1. 국내및외국의제작차배출가스허용기준 1.1 국내경유차 가솔린자동차에비해디젤자동차의배출허용기준은상대적으로완화되어있다. 하지만 2001 년부터 2004 년까지의배출허용기준은특히엄격하다. 이는디젤자동차에서나오는배출가스의오염이심각한문제가되고있어아직보급되지않은디젤자동차는경유와가솔린가격의합리적인조절과배출가스저감기술개발이이루어진후에보급을하기위해서이다. 하지만 2005 년부터는디젤자동차의제작과판매를허용함에따라배출허용기준이현실화되었다.Table.61 은디젤자동차의배출허용기준이다. <2001 년 1 월 1 일 ~ 2002 년 6 월 30 일까지 > Table.61. 디젤자동차배출허용기준 차종 CO (g/km) NOx (g/km) HC (g/km) PM (g/km) 매연 1) (%) 측정방법 경자동차, 승용자동차 중형자동차 다목적자동차 시험중량 1.7 톤이하 시험중량 1.7 톤초과 CVS-75 대형 ~ 자동차 2) ~ (0.1) 20 D-13 (g/kwh) 주 :1. 대형자동차의매연은부하상태에서 3 모드시험법에의하고기타자동차의매연은출고시무부하시험법에의해측정한다. 2. 대형자동차의 ( ) 안의기준은시내버스에적용한다. 3. 대형자동차의가란에해당하는자동차중과급기와중간냉각기를부착한경우에는 NOx 7.0g/kwh,PM 0.15g/kwh 를적용한다

134 <2002 년 7 월 1 일이후 1) > 차종 CO (g/km) NOx (g/km) HC (g/km) PM (g/km) 경자동차, 승용 매연 2) (%) 측정방법 승용 2 화물 시험중량 1.7 톤이하 시험중량 1.7 톤초과 승용3, 화물 CVS-75 승용 4, 화물 g/kwh 5.0 g/kwh 0.66 g/kwh 0.10 g/kwh 15 및 K=0.8m -1 ND-13 주 :1. 계속생산승용 2, 승용 3, 화물 1 및화물 2 는 부터적용하고 까지인증을받은승용 4 및화물 3 은 부터적용한다. 2. 매연은출고시기준으로무부하급가속측정방법으로측정하고 K 수치는제작시기준으로하여부하측정방법에의한다 부터출고되는경자동차 승용 1 및 부터출고되는승용 2( 시험중량 1.7 톤이하 ) 의자동차의배출허용기준은다음표를적용한다. 차종 CO NOx HC+NOx PM 매연측정방법 경자동차 승용 승용2 가 g/km 이하 0.50 g/km 이하 0.56 g/km 이하 0.05 g/km 이하 15% 이하 ECE-15 및 EUDC 모드 <2006 년 1 월 1 일이후 > 차종 구분 CO (g/km) NOx (g/km) HC+NOx (g/km) PM (g/km) 매연 (%) 측정방법 경자동차, 소형승용 소형화물중형승용 화물 RW 1,305kg ,305kg<RW 1,760kg RW>1,760kg ECE-15 EUDC 대형승용 화물초대형승용 화물 K=0.5-1 ND-13 모드 ETC 모드 주 :1.RW(ReferenceWeight) 는시험중량으로서공차중량 +100kg 이다. 2. 대형및초대형승용및화물자동차의단위는 g/kwh 이다. 3. 계속생산소형승용 ( 차량총중량 2.5 톤초과 ) 및소형화물, 중형승용 화물은 ,1 부터적용하고 까지인증을받은대형승용 화물및초대형승용 화물자동차는 부터적용하고대형승용 화물및초대형승용 화물자동차중신규인증차는 부터적용한다

135 자동차의배출가스와관련된부품의성능을차종별로기간을 Table62 에나타내었다. Table.62. 배출가스보증기간 사용연료 자동차의종류적용기간 1) 01.1~ ~ 이후 01.1~ ~ 이후 디젤 경자동차 2) 경자동차경자동차 5 년 /8 만 km 5 년 /8 만 km 5 년 /8 만 km 승용자동차, 다목적자동차 중형자동차 승용 1, 승용 2 소형승용 5 년 /8 만 km 5 년 /8 만 km 5 년 /8 만 km 승용3, 화물1, 화물2 대형자동차승용 4, 화물 3 소형화물, 중형승용 화물 대형승용 화물초대형승용 화물 5 년 /8 만 km 5 년 /8 만 km 5 년 /8 만 km 2 년 /8 만 km 2 년 /16 만 km 2 년 /16 만 km 건설기계 년 /2 만 km 주 :1. 기간또는주행거리중먼저도달하는것을적용함 2. 경자동차중코우치, 밴, 트럭및특장차의배출가스보증기간은 2002 년 12 월까지는 5 년 60,000km 로한다. 1.2 국외경유차 미국 ( 캘리포니아주 ) 캘리포니아주에서는자동차의배출가스허용기준에따라 1995 년부터다음과같이 4가지로구분하고있다. 임시저공해자동차 (TLEV :TransitionalLow Emission Vehicle), 저공해자동차 (LEV :Low Emission Vehicle), 초저공해자동차 (ULEV :Ultra Low Emission Vehicle), 전기자동차 (ZEV :ZeroEmissionVehicle) 로구분하고있으며,1998 년부터더욱엄격한 LEVⅡ-LEV,LEVⅡ-ULEV 및 LEVⅡ-SULEV 를실시하고있으며,2004 년부터 2010 년까지단계적으로적용할계획이다 년까지적용되는 LEV 허용기준과 2004 년부터적용되는 LEVⅡ 허용기준은 Table63,64 에나타내었다. 허용기준의년도별적용비율과 FAS(FleetAverage Standard) 를 Table 65 에나타내었다

136 Table.63. 캘리포니아주의 LEV 허용기준 ( 승용차 ) ( 단위 :g/mile(g/km ) CO NMOG NOx PM HCHO TLEV 3.4/4.2 1) (2.11/2.61) 0.125/0.156 (0.078/0.097) 0.4/0.6 (0.25/0.37) 0.08/- (0.05/-) 0.015/0.018 (0.009/0.011) LEV 3.4/4.2 (2.11/2.61) 0.075/0.090 (0.047/0.056) 0.2/0.3 (0.12/0.19) -/0.08 (-/0.05) 0.015/0.018 (0.009/0.011) ULEV 1.7/2.1 (1.06/1.31) 0.040/0.055 (0.025/0.034) 0.2/0.3 (0.12/0.19) -/0.04 (-/0.025) 0.008/0.011 (0.005/0.007) ZEV 주 :1. 배출가스보증기간 5 만마일또는 5 년 /10 만마일또는 10 년을나타낸다. Table.64. 캘리포니아주의 LEVⅡ 허용기준 (GVWR<8,500lbs) ( 단위 :g/mile(g/km ) CO NMOG NOx PM HCHO LEV 3.4/4.2 (2.11/2.61) 0.075/0.090 (0.047/0.056) 0.05/0.07 (0.031/0.043) -/0.01 (-/0.006) 0.015/0.018 (0.009/0.011) ULEV 1.7/2.1 (1.06/1.31) 0.040/0.055 (0.025/0.034) 0.05/0.07 (0.031/0.043) -/0.01 (-/0.006) 0.008/0.011 (0.005/0.007) SULEV -/1.0 (-/0.62) -/0.010 (-/0.0062) -/0.02 (-/0.0124) -/0.01 (-/0.006) -/0.004 (-/0.0025) ZEV 주 :1. 배출가스보증기간 5 만마일또는 5 년 /12 만마일또는 11 년을나타낸다

137 Table.65. 캘리포니아주의 LEV 및 LEVⅡ 허용기준의년도별적용비율 년도 /100k 80% 73% 48% 23% TLEV 20% % 2% 2% 1% 1% 1% 1% LEV - 25% 48% 73% 96% 90% 85% 75% 48% 40% 35% 30% 25% 20% 15% ULEV - 2% 2% 2% 2% 5% 10% 15% 35% 38% 41% 44% 44% 49% 49% SULEV % 10% 12% 15% 20% 20% 25% ZEV - - (2%)(2%)(2%)(5%)(5%) 10% 10% 10% 10% 10% 10% 10% 10% FAS 주 :1.FAS(fleetaveragestandardforNMOG) 미연방정부는 8단계의허용기준을갖는빈 (Bin) 인증기준인 TierⅡ 를실시하고있다. TierⅡ 허용기준을도입하기전에미국의동북부지역의주정부와자동차회사가자발적으로협의하여정한 NLEV(NationalLEV program) 을 1998 년부터시행하였다. TierⅡ 허용기준에따르면승용차와소형 LDT( 차량총중량 6,000 파운드이하 ) 는 2004 년부터 2007 년까지단계적으로허용기준을적용하며 NOxFas0.07g/mile(0.043g/km) 를만족해야한다.2004 년에 25%.2005 년에 50%,2006 년에 75%,2007 년에 100% 를단계적으로적용하고있으며,2008 년부터 2009 년까지대형 LDT( 차량총중량 6,000 파운드이상 ) 와 MDPV( 차량총중량 8,500-10,000 파운드 ) 를단계적으로적용한다. 규제가완화되어적용되고있는 Bin 9,10 및 MDPV(Midium-DutyPassengerVehicle;GVWR 8,500~10,000lbs) 는 2008 년까지만적용한다. Table.66 은미연방정부의 TierⅡ 허용기준이며, 차종과연료에상관없이모든자동차에같은허용기준이적용된다

138 Table.66. 미연방정부의 TierⅡ 허용기준 ( 단위 :g/mile) BinNo 50,000miles 120,000miles NMOG CO NOx PM HCHO NMOG CO NOx PM HCHO MDPC (0.160) (0.140) (0.125) 3.4 (4.4) (0.018) (0.230) (0.180) (0.156) 4.2 (6.4) (0.027) 주 :1.NOx 의 FAS 는 0.07g/mile 2.MDPC,Bin10 및 9 는 2006 년까지적용 (HLDTs 은 2008 년까지 ) 3.( ) 안의기준은 2008 년까지적용 일본 일본은자동차배출가스규제강화의일환으로새롭게생산되는트럭, 버스, 승용차로부터배출되는 NOx,PM 에대해세계최고수준의엄격한규제인 ' 포스트新장기규제 ' 를제정했다. 모든차량은 2009 년 10 월부터단계적으로강제적용될예정이다. 배출가스규제강화는 2005 년 4월환경성산하중앙환경심의회의 ' 향후자동차배출가스저감대책방향 ' 에근거한것이며,2002 년 7월 15 일국토교통성고시제 619 호등의일부를개정함에따라실시가결정되었다.Table.67,68 는 2000 년이후의일본의자동차배출가스허용기준이며, 규제가크게강화됨에따라기준치를안정적으로측정할수있는방법을도입할예정이다

139 Table.67. 승용차배출허용기준 ( 출처 : 차종적용연도시험모드 CO NMHC NOx PM 디젤차 소형 ( 차량중량 1.265t) M(g/km) 0.98/ / / / M+11M (g/km) 0.84/ / / /0.013 중형 ( 차량중량 > M(g/km) 0.98/ / / / t) M+11M (g/km) 0.84/ / / /0.014 주 :1. 허용기준 1.27/0.67 은한대당상한치 1.27, 형식당평균치 0.67 을나타낸다 년부터 11 모드측정치 모드측정치 0.88,2008 년부터새로운시험모드를 Cold 상태로운전하여측정한값 모드측정치 0.75,2011 년부터새로운시험모드를 Cold 상태로운전하여측정한값 새로운시험모드를 Hot 상태로운전하여측정한값 0.75 로산출하여적용한다. Table.68. 디젤사용트럭 버스배출허용기준 ( 출처 : 차종적용연도시험모드 CO HC NOx PM 경량차 (GVW 1.7t) M(g/km) 0.98/ / / / M+11M (g/km) 0.84/ / / /0.013 중 ( 中 ) 량차 (1.7t<GVW 3.5t) M(g/km) 0.98/ / / / M+11M (g/km) 0.84/ / / /0.015 중 ( 重 ) 량차 (3.5t<GVW) ) G13M(g/kwh) 3.46/ / / / JE05M(g/kwh) 2.95/ / / /0.027 주 :1. 중 ( 重 ) 량차중차량총중량 2.5t<GVW 12t 인경우는 2003 년부터,GVW>12t 인경우은 2004 년 10 월 1 일부터적용한다

140 1.2.3 유럽연합 (EU) Table.69,70,71 는 2000 년이후의유럽연합의자동차배출가스허용기준이다. 디젤차 차종 적용년도 시험모드 CO HC HC+NOx NOx PM EURO (3.16) (1.13) (0.18) EURO-2IDI 1996 ECE15 (g/km) EURO-2DI EURO Table.69. 승용차의배출허용기준 ECE15+EUDC EURO (g/km) EURO 주 :( ) 기준은양산차 (COP:Conformityofproduction) 의배출허용기준임 차종 Tier 적용년도시험모드 CO HC HC+NOx NOx PM RM <1,305kg 1,305<RM 1,760kg RM >1,760kg Table.70. 소형디젤상용자동차 EURO ECE15 EURO-2,IDI (g/km) EURO-2,DI EURO ECE15+EUDC EURO (g/km) EURO EURO EURO-2,IDI 1998 ECE15 (g/km) EURO-2,DI EURO ECE15+EUDC EURO (g/km) EURO EURO EURO-2,IDI 1998 ECE15 (g/km) EURO-2,DI EURO ECE15+EUDC EURO (g/km) EURO

141 Table.71. 대형디젤자동차배출허용기준 Tier 적용년도시험모드 CO HC NMHC CH 4 NOx PM 매연 EURO-1 EURO ,<85kw ,>85kw ECE R EURO ,EEV only EURO EURO ECE&ELR ETC ESC&ELR / ) 0.8 ETC / 0.21 ESC&ELR ETC ESC&ELR ETC 주 :1. 실린더당배기량 0.75d m3이하이며정격출력회전속도 3,000rpm 이상의엔진에적용 2.CH 4 : 천연가스엔진에만적용 3.ESC(EURO-peanStationaryCycle),ETC(EURO-peanTransientCycle) 중국 중국은 1990 년에최초로 EU 의규제를도입하여자동차배출가스규제를실시하고있다. 중국정부는베이징올림픽을앞두고북경과상해같은도시의대기오염문제로여러정책을실행해왔으며, 베이징올림픽을앞둔환경정책의일환으로소형자동차에 EURO-4 허용기준을도입할계획이다.Table.72,73 은중국의자동차배출가스허용기준과적용시기이다

142 Table.72. 중국의소형자동차배출허용기준 Tier 적용일자 적용지역 EURO ( 계속생산차 ) 전국 북경 EURO-2 EURO-3 EURO 상해 ( 계속생산차 ), 가솔린자동차 전국 , 디젤자동차 북경 전국 북경 전국 Table.73. 중국의대형자동차배출허용기준 Tier 적용년도 CO HC NOx PM EURO EURO EURO EURO 인도 인도는 1989 년공회전시배출가스규제를실시하였고,1992 년에디젤자동차에대한배출가스규제를실시하였다.1990 년대에배출가스규제를강화하기시작하여 2000 년에는 EU 의허용기준을도입하였다.2003 년 10 월에국가자동차연료정책을발표하였으며,2010 년까지 EURO2~ EURO4 기준과연료규제를단계적으로적용하고있다. 적용일정은 Table.74 와같다

143 Table.74. 인도의 EU 배출허용기준적용일정 기준 참조기준 적용년도 적용지역 India2000 EURO 전국 2001 NCR 1),Mumbai,Kolkata,hennai BharatStageⅡ BharatStageⅢ EURO-2 EURO NCR,10 개도시 2) 전국 NCR,10 개도시 전국 BharatStageⅣ EURO NCR,10 개도시 주 :1.NationalCapitalRegion(Delhi) 2.Mumbai,Kolkata,Chennai,Bangalore,Hyderabad,Ahmedabad,Pune,Surat,Kanpur 및 Agra 인도의 EU 배출허용기준은 Table.75,76,77 과같다. Table.75. 인도의디젤화물및버스엔진배출허용기준 ( 차량총중량 3500kg 이상 ) 적용년도시험모드 CO HC NOx PM 참조기준 ECE R 모드 ) EURO (g/kwh) EURO EURO-3 주 :1.85kW 이하의엔진은 0.612g/kwh 적용 2. 표 의 10 개도시에대하여는조기에적용

144 Table.76. 인도의디젤소형자동차배출허용기준 ( 차량총중량 3500kg 이하 ) 적용년도 시험모드 CO HC HC+NOx PM 참조기준 IndianTestCycle (g/km) EURO ) ECE+EUDC(g/km) EURO-2 적용년도시험모드 CO HC NOx PM 참조기준 1002 Table.77. 인도의디젤소형자동차엔진배출허용기준 ECE R 모드 2000 (g/kwh) ) EURO ) EURO-2 주 :1.85kW 이하의엔진은 0.612g/kwh 적용 2. 표 의 10 개도시에는조기도입 멕시코 멕시코는 1988 년 6월자동차배출허용기준을실시하여 1993 연식부터적용하고있다. 소형자동차는 2001 년부터 US Tier 1 수준의기준을적용하고있으며,2004 연식부터는 US TIER 1및 2수준의기준을적용하거나 EURO-3 및 EURO-4 수준의기준을적용하고있다. 배출가스보증기간은 US 기준적용시 80,000km 이며,EU 기준적용시 100,000 를적용한다 년이후의자동차에대해서는 OBD 가적용되고있다

145 Table.78. 멕시코의승용차및소형화물자동차의배출허용기준 (1993~2003 년 ) 차종적용년도 CO NMHC 가솔린 NOx 디젤 PM 승용차 CL1 GVW 2,722kg TW 1,701kg 소형화물차 CL2 GVW 2,722kg 1,701kg<TW 2,608kg CL3 2,722kg<GVW 3,857kg TW 2,608kg CL4 2,722kg<GVW 3,857kg 2,608kg<TW 3,857kg

146 Table.79. 멕시코의승용차및소형화물자동차의배출허용기준 (2004 년이후 ) 구분시험모드허용기준등급 CO NMHC NOx PM 가솔린디젤가솔린디젤가솔린디젤디젤 PC A (Tier1) CL CL CL CL PC USEPA 기준적용 FTP-75 모드 (g/km) B (Tier2 Bin10) CL CL CL CL PC C (Tier2 Bin7) CL CL CL CL PC EU 기준적용 ECE15+ EUDC (g/km) B CL Class (EURO-3 수준 ) CL Class CL Class PC C CL Class (EURO-4 수준 ) CL Class CL Class 주 :CLClass1:RM 1,701kg,CL Class2:1,305kg<RM 1,760kg CL Class3:RM>1,760kg

147 2004 년이후에생산되는자동차는단계적 (Phase-in) 으로보급하며,2004 년에서 2009 년 사이에생산되는차량은 A 기준이며,B 기준은 2007 년부터 Year3 까지생산된다.C 기준은 Year1 에서시작된다. 모든차량은 Phase-in 을만족해야한다. Table.80.B 기준을만족하기위한소형자동차의 Phase-in 일정 기준 A 75% 50% 30% 0% B 25% 50% 70% 100% Table.81.C 기준을만족하기위한소형자동차의 Phase-in 일정 기준 Year1 Year2 Year3 Year4 A+B 75% 50% 30% 0% C 25% 50% 70% 100% 대형화물및버스의배출허용기준을 2006 년 10 월 US2004 년또는 EURO-4 수준의 규제를도입하였으며 2008 년 7 월부터적용한다. Table.82. 대형화물및버스의배출허용기준 적용기간 CO HC NOx PM US EU US EU US EU US EU (g/bhp-hr) (g/kwh) (g/bhp-hr) (g/kwh) (g/bhp-hr) (g/kwh) (g/bhp-hr) (g/kwh) (5.45) (0.78) (0.16) (4.0) (0.55) (0.03) 주 :1.EU 의시험모드는 ESC 모드이며 ( ) 기준은 ETC 모드에의한기준임 2.EU 의 ETC 모드에의한 HC 기준은 NMHC 임

148 1.2.7 브라질 브라질은 EU 의자동차배출허용기준을적용하고있다.1993 년에 EURO0 및 EURO2 기 준을기초로설정하고,2002 년에 EURO3 및 EURO4 기준을기초로설정하여 2006 년부터 2009 년까지적용한다.Table.83,84,85,86 은브라질의자동차배출허용기준이다. Table.83. 브라질의디젤트럭및버스배출허용기준 ( 연식 ) 차종적용년도시험모드 CO HC NOx PM 참고기준 모든차 EURO-0 시내버스 ) EURO-1 ECE R-49 모든차 ) EURO-1 (g/kwh) 시내버스 ) EURO-2 모든차 ) EURO-2 주 :1. 양산차적용기준 2.85kW 이하의엔진에대하여는 1.7 을곱하여사용 3.0.7l 이하, 전격회전속도 3,000rpm 이상의엔진에대하여는 0.25g/kwh 적용 Table.84. 브라질의대형디젤엔진배출허용기준 (2006 년식이후 ) Tier 적용년도시험모드 CO THC NMH C NOx PM 매연 PROCONVEP ) ESC (0.13 6) ) 0.8 PROCONVEP-6 5) 2009 (g/kwh) PROCONVE P ETC (0.21 6) ) - PROCONVE P (g/kwh) 주 :1. 시내버스또는시내버스년간생산량의 60% 에대하여는 (2005 년까지 100%) 이경우제작자는비시내버스대형자동차의년간생산량에대하여는최소 60% 는 PROCONVE P-5 를준수하여생산하여야한다. 2. 마이크로버스는 2005 년부터 3. 제작자당대형차년간생산량의 40% 는 2005 년부터 ( 시내버스및마이크로버스제외 ) 4. 촉매나 PM 여과장치를부착한자동차는 PROCONVE P-5ETC Cycle 을사용 5. PROCONVE P-6 는 ETC Cycle 준수 6. 실린더당배기량 0.75d m3이하및전격출력엔진회전수 3,000rpm 이상의엔진

149 Table.85. 브라질의디젤소형상용자동차의배출허용기준 Tier 적용년도구분시험모드 CO NMHC NOx PM PROCONVE L TW 1,700kg PROCONVE L-5 PROCONVE L TW 1,700kg TW>1,700kg FTP-75 모드 (g/km) PROCONVE L TW>1,700kg Table.86. 브라질의디젤승용차배출허용기준 Tier 적용년도시험모드 CO NMHC NOx PM PROCONVEL ,2) FTP-75 모드 PROCONVE L (g/km) 주 :1. 승용차및소형상용자동차의년간생산량의 40% 는 2005 년부터적용 2. 승용차및소형상용자동차의년간생산량의 70% 는 2006 년부터적용 1.3 운행경유차배출가스정밀검사허용기준 부하검사 운행중인경유차의부하검사를위한정밀검사허용기준은 Table.87 과같다. Table.87. 디젤자동차부하검사를위한정밀검사배출허용기준 검사모드 1 모드 2 모드 3 모드 이전제작차 이후제작차 까지 이후 까지 이후 80% 이하 70% 이하 70% 이하 60% 이하

150 1.3.2 무부하검사 운행중인경유차의무부하검사 ( 광투석식매연측정방법 ) 를위한정밀검사허용기준은 Table.88 과같다. Table.88. 디젤자동차무부하검사방법에의한정밀검사배출허용기준 차종제작일자매연 승용자동차 소형화물자동차 이전 60% 이하 ~ % 이하 이전 60% 이하 중량자동차승용자동차 다목적자동차 중형자동차대형자동차승용1 승용2 승용3 화물1 화물2 승용4 화물 ~ ~ ~ ~ 이후 시내버스 시내버스외 55% 이하 45% 이하 40% 이하 45% 이하 45% 이하 40% 이하 40% 이하 30% 이하 주 :1. 시내버스 라함은여객자동차운수사업법시행령제 3 조제 1 호의규정에의한시내버스운송사업, 농어촌버스운송사업및마을버스운송사업에사용되는자동차를말한다. 2. 위표의제작일자중 1993 년이후에제작된자동차중과급기 (Turbocharger) 또는중간냉각기 (Intercooler) 를부착한디젤사용자동차의매연항목에대한배출허용기준은 10% 를가산한농도를적용한다 점검, 정비및정기검사시배출허용기준 자동차관리법에의한자동차정기검사시배출가스를측정하기위한허용기준은 Table. 89 과같다

151 Table.89. 운행디젤차의점검 정비및정기검사시사용하는배출허용기준 차종제작일자매연 승용자동차 소형화물자동차 이전 40%(2 도 ) 이하 ~ %(2 도 ) 이하 이전 40%(2 도 ) 이하 중량자동차 ~ ~ %(2 도 ) 이하 30%(2 도 ) 이하 ~ 시내버스 시내버스외 25%(2 도 ) 이하 30%(2 도 ) 이하 승용자동차 다목적자동차 중형자동차 대형자동차 ~ %(2 도 ) 이하 25%(2 도 ) 이하 승용 1 승용 2 승용 3 화물 1 화물 2 승용 4 화물 이후 25%(2 도 ) 이하 20%(2 도 ) 이하 주 :1. 매연란중 ( ) 의기준은비디오카메라를사용하여점검할때에적용한다. 2. 위표의제작일자중 1998 년이후에제작된자동차중과급기 (Turbo charger) 또는중간냉각기 (Intercooler) 를부착한디젤자동차의매연항목에대한배출허용기준은 5% 를가산한농도를적용한다. 2. 배출가스측정법 2.1 승용차및소형자동차 ( 제작차 ) 측정방법 배출가스측정법은차대동력계 (chassisdynamometer) 에서규정된주행모드에따른다. 운전하면서발생된배출가스를일정비율의공기화희석하여그일부를테프론백에채취하여배출가스중질소산화물 (NOx), 입자상물질 (PM), 탄화수소 (HC), 일산화탄소 (CO), 이산화탄소 (CO2) 를분석한다. 질소산화물은화학발광법 (CLD:chemiluminescentdetector)

152 으로측정하며, 입자상물질을희석터널 (dilution tunnel), 탄화수소는불꽃이온화검출법 (FID:flame ionization detector) 으로일산화탄소와이산화탄소는비분산적외선분석법 (NDIR:non-dispersiveinfrared) 으로측정한다. 배출가스측정시스템은차대동력계 (chassisdynamometer), 배출가스분석장치 (exhaustgas analyzer) 제어장치 (controler), 기록장치 (recorder) 및정용적시료채취장치 (CVS:constant volumesampler) 로구성되어있다 주행모드 국내에서는승용차및소형화물자동차의시험방법은 Fig.81 과같은 CVS-75 모드를사용하여오다 2006 년식부터는 Fig.82 과같은 ECE-15+EUDC 모드를사용하고있다. 시내주행을 15 단계로단순화한 ECE-15 모드에고속도로주행을나타내는 EUDC(ExtraUrban Driving Cycle) 모드를추가한것이 ECE-15+EUDC 모드이며 1994 년부터유럽에서사용되어왔다. 국내에는 2005 년디젤승용차의도입에따른 EU 의배출허용기준을적용함에따라배출가스시험방법도도입하게되었다. Fig.81.CVS-75 모드 (LA-4 모드 )

153 Fig.82.ECE15+EUDC 주행모드 미국에서는 1970 년대초 LA 시의도심주행패턴인 LA-4 모드를사용한 FTP-72 모드를사용하였고,1975 년부터 FTP-72 모드에열간시동 (hotstart) 구간을추가한 FTP-75 모드를사용하였다. 이모드는국내에서사용되는 CVS-75 모드와같다.FTP 모드는고속도로주행시주로배출되는질소산화물과연비를측정하기위해 Fig. 83 과같은고속주행모드 (Highway driving cycle) 을사용하고있으며, 최근에는고속도로에서의고속, 고부하를고려한 Fig.84 과같은 US06 모드와에어컨가동상태를고려한 Fig.85 와같은 SC03 모드를추가하였다 년부터 SFTP(SupplementalFederalTestProcedure) 를단계적으로적용하고있다. Fig.83. 미국 EPA 고속주행모드

154 Fig.84. 미국 EPA US06 주행모드 Fig.85. 미국 EPA SC03 주행패턴 일본에서는 1973 년부터사용되던동경시가지주행모드인 Japan10 모드에고속도로시험 모드를추가하여만든 Fig.86 와같은 Japan10+15 모드를사용중이다. 고속주행모드인 Japan11 모드는 Fig.87 과같다

155 Fig.86.Japan10+15 주행모드 Fig.87.Japan-11 모드 승용차및소형화물자동차에적용하는주요주행모드의주행특성을 Table.90 에 나타내었다

156 Table.90. 주행모드별주행특성 주행특성단위 CVS-75 ECE15 EUDC Japan10 Japan11Japan10+15 평균속도 km/h 최대속도 km/h 공회전시간 % 총주행거리 km 총주행시간 sec 출발조건 - cold 1) cold+40s warm 2) warm cold warm 공회전주 1.cold start( 냉간시동 ) 이란자동차를상온에서 12 시간이상주차후시동을걸고주행하는상태를말한다. 2.warm start( 열간시동 ) 이란자동차를일정시간주행한후기관이가열된상태에서시동을걸고주행하는상태를말한다.EUDC 는 ECE15 모드를 4회반복운전후 EUDC 모드로운전하며,Japan 10 모드는 10 모드운전을 1회실시한후 2회부터배출가스를채취하여분석한다 증발가스시험방법 미국에서는증발가스시험방법을 1993 년에개정하여 1996 년부터적용하고있으며개정된시험방법은주간증발손실시험을 72 시간동안에 3회실시하고있으며주행손실시험도함께하고있다. 국내에서사용되는 CVS-75 모드의배출가스및증발가스의측정절차는 Fig.88 과같다

157 시작 연료유출및주입 동력계예비조정 상온주차 최대 1 시간 최대 5 분 디젤 자동차 연료공급ㅇ유출ㅇ 40% 주입 주간가열작업 ㅇ연료가열 1시간ㅇ (60 84 ) 주가증발증발시험안함손실시험 저온시동배출가스시험 12~36 시간 ( 디젤자동차는제한없음 ) 1 시간이내 증발시험안함 주행손실시험 10 분 고온시동배출가스시험 고온증발손실시험 완료 최대 7 분 Fig.88.CVS-75 시험방법에의한배출가스및증발가스측정절차도 2.2 대형자동차 ( 제작차 ) 분석방법 대형자동차의배출가스측정법은차대동력계 (chasisdynamometer) 에서규정된주행모드에따르며배출가스를직접채취하여분석한다. 단미국에서실시하는트랜지언트 (Transient) 시험방법에서는배출가스를일정비율의공기와희석하여그일부를테프론백에채취하여측정하는 CVS 법을사용하고있다

158 배출가스중배출가스중질소산화물 (NOx), 입자상물질 (PM), 탄화수소 (HC), 일산화탄소 (CO), 이산화탄소 (CO2) 를분석한다. 질소산화물은화학발광법 (CLD :chemiluminescence detector), 입자상물질은휘석터널또는미니희석터널을이용하여측정하며매연은여지반사법, 탄화수소는시료채취관과분석부분을가열하는가열식불꽃이온화검출법 (HFID:heated flame ionization detector), 일산화탄소와이산화탄소는비분산적외선분석법 (NDIR: non-dispersiveinfrared) 을사용한다 운전모드 대형자동차의배출가스를측정하기위해 EU 는정속모드인 ESC(EURO-pean stationary cycle) 와 ETC (EURO-pean transientcycle) 모드, 미국은 Transient 모드, 일본은정속모드인 Japan-13 모드및 JE05 모드가사용되고있다. 국내에서는 EU 에서 2000 년이전에사용한 ECE-13 모드와같은 D-13 모드를사용중이며 2002 년 7월 1일이후승용4및화물3에적용하는 ND-13 모드를사용중이다.ND-13 모드는 EURO-3 의시험방법인 ESC 모드와같은방법이다.2006 년이후에적용되는 Fig.90 과같은ETC 모드는대형승용 화물및초대형승용 화물의제작차배출허용기준시험방법으로 EURO-3 부터디젤기관에적용하는시험방법과같다.D-13 모드와 ND-13 모드의운전패턴은 Fig.89 에나타내었다. ELR (EURO-pean Load Response) 은제작자동차의매연을측정하기위한운전모드이며운전사이클은 Fig.91 과같다

159 <D-13 모드 (ECE-13 모드 )> <ND-13 모드 (ESC 모드 )> Fig.89. 우리나라및 EU 의중량자동차배출가스시험모드 Fig.90. 우리나라및 EU 의중량자동차배출가스 시험모드 (ETC 모드 )

160 Fig.91. 제작차운전사이클 (ELR 모드 ) 일본에서는 Fig.92 과같은 Japan-13 모드를사용하고있으며 2005 년부터는 Fig.93 과 같은트랜지언트모드 (Transientmode) 를사용하고있다. Fig.92.Japan-13 모드

161 Fig.93. 일본의대형기관의배출가스시험모드 미국에서사용되는트랜지언트모드 (Transientmode) 는 Fig.94 과같다. Fig.94. 미국의대형기관의배출가스시험모드