최종 _ Dual Loop EGR_보고서 (전체) - R5.hwp

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1 승용 디젤자동차 Euro-6 대응 차세대 EGR 복합시스템 개발 (차세대 환경규제 대응 Dual-Loop EGR 시스템 개발에 관한 연구기획) (최종보고서) 산 업 자 원 부

2 연구기획사업 최종보고서 제출서

3 연구기획사업 최종보고서 제출서 2007년 산업기술개발사업에 의하여 완료한 차세대 환경규제 대응 Dual-Loop EGR 시스템 개발 의 산업분석을 위한 연구기획사업 최종보고서를 별첨과 같이 제출합니다. 첨부 : 1. 연구기획사업 최종보고서 15부 2. 사업비 통장 사본 1부 총괄책임자 : 이 춘 범 (인) 주관기관 : 자동차부품연구원 (대표자) 유 영 상 (인) 산업자원부장관 귀하

4 연구기획사업 최종보고서 다음 순서에 따라 작성하여 별책으로 제출함 표지는 백색바탕, 흑색활자로 작성 B5 크기로 작성 (뒷면) (앞면) 가로 18.2cm 윗여백 윗여백 5cm 5cm 차세대 환경규제 대응 Dual-Loop EGR 시스템 개발에 관한 연구기획 이 보고서는 산업자원부 에서 시행한 산업기술개 발사업의 연구기획사업 최종 보고서입니다. (뒷면중앙에 표시) 기 술 개 발 산 업 자 원 부 (최종보고서) 산 업 자 원 부 세로 25.7cm 아래 여백 3cm 아래 여백 5 cm (좌 철) (양면인쇄)

5 제 출 문 산 업 자 원 부 장 관 귀 하 본 보고서를 차세대 환경규제 대응 Dual-Loop EGR 시스템 개발 의 산업분 석을 위한 연구기획사업 최종보고서로 제출합니다 주관기관 ː 자동차부품연구원 대표자 유 영 상 (인) 기술기획위원회명ː 차세대 환경규제 대응 Dual-Loop EGR 시스템 개발 위원장 ː 임 명 택 (전남대학교) 총괄책임자 ː 이 춘 범 (인) 위 원 ː 김성근(현대자동차) 김창일(현대자동차) 심재성(캄텍) 임창식(캄텍) 조한승(서한워너터보시스템스)

6 한현식(희성엥겔하드) 정순배(스마텍) 전광민(연세대학교) 이교승(경기공업대) 강건용(한국기계연구원) 류정호(국립환경과학원) 정상용(산업자원부) 최인용(특허청)

7 요 약 문 Ⅰ. 목적 디젤자동차의 수요는 점점 증가하여, 서유럽은 이미 전체 승용차 부분 에서 50%를 넘었으며, 동유럽 및 일본, 한국, 중국 등에서도 점진적으 로 증가하는 추세에 있음 강력한 배기규제 및 연료의 세제정책 등으로 디젤차에 대해 부정적이 던 미국도 사회적 인식변화에 의해 문호를 개방하는 추세이며, 향후 10년간 디젤승용차 시장 점유율이 급격히 증가 할 것으로 예측됨 특히 자국의 업체보호를 위해 수입관세25%를 부과하던 미국이 한미 FTA 협정에 의해 관세를 철폐함으로써, 년간 320만대(약85조원대)의 디젤 픽업트럭시장이 개방되며, 수출주도형의 한국 경제 구조에서는 결코 놓칠 수 없는 거대 시장임 우리나라 자동차산업은 생산대수 기준 2006년말 현재 세계 5위의 생산 국이며, 세계시장점유율은 5.5%를 차지하고 있음. 국내 경제 측면에서 는, 자동차 제조부분에서만 25만명 이상을 직접고용하며, 직간접 고용 인원까지 포함하면 약 160만명의 고용창출 효과를 갖는 초대형 산업 무엇보다 국내 자동차기술은 선진국을 제외한 개발도상국 중에서는 한국이 유일하게 독자기술과 독자 브랜드를 보유한 국가라고 할 수 있음 디젤자동차는 연료경제성이 매우 우수함에도 불구하고 오염물질 배출 의 주원인으로 인식되고 있으며, 세계적으로 배출가스 규제는 사회/환 경적 요구에 부응하여 급격히 강화되고 있어 친환경 자동차의 개발이 무엇보다 크게 요구됨 이와 같은 환경적 요인에 의해 세계 각국은 하이브리드자동차나 연료 전지자동차와 같은 친환경자동차 개발에 천문학적 개발비를 투자하고 - I -

8 있으나, 디젤자동차는 상대적으로 적은 개발비로 유해배출가스만 개 선시키면 연료경제성과 더불어 확실한 미래 친환경 자동차로 자리 매김할 수 있음 제반 여건을 고려할 때 미래 자동차산업에서는 새로운 거대시장이 형 성될 것이며, 이러한 관점에서 부가가치가 높은 디젤승용차 배출가스 대응 기술 개발은 시기적으로 매우 중요하며, 정부지원 또한 절실히 필요하다고 판단되어, 중기거점 과제로 지원될 차세대 환경규제 대응 Dual Loop EGR 시스템 개발 의 기술개발을 위한 연구기획을 수행하 였음 - II -

9 Ⅱ. 내용 및 범위 본 연구기획보고서에서는 승용 디젤자동차의 EURO-6 대응 기술개발 에 필요한 산업환경 및 기술동향을 분석하였음 관련 분야의 산업환경 분석을 통하여 세계 및 국내시장 규모를 파악하 고, 향후 시장을 전망함으로써 승용디젤자동차의 경제적 효과를 분석 하였고, 기술분석을 통하여 국내 외 기술개발 동향 및 세부 기술내용 에 대해 서술하였음 산업환경과 기술분석 결과를 바탕으로 기술개발 목표를 설정하였으며, 목표달성을 위한 추진체계 및 전략을 수립하였음 세부 기술내용으로는 1 승용 디젤자동차의 EURO-6 규제 대응을 위 한 핵심기술, 2 핵심기술을 달성하기 위한 요소부품과 시스템, 3 그리고 이러한 기술들에 대한 특성 평가 기술에 관하여 기술분석을 수행하였음 기술분석결과에 따라 수립된 최적의 기술개발체계는 다음과 같음 승용 승용디젤자동차 Euro-6 Euro-6 대응기술 개발 개발 차세대 차세대EGR/후처리 EGR/후처리복합시스템 엔진 엔진및 실차 실차 적용기술 적용기술개발 개발 복합시스템 엔진/차량 적용 기술 개발 최적 후처리 시스템 선정 및 설계 최적화 차세대 EGR/후처리 복합시스템 제어기술개발 엔진/차량 기반 시스템 신뢰/내구성 검증 승용 승용디젤자동차용 디젤자동차용차세대 차세대 EGR EGR시스템 시스템실용 실용기술 기술개발 복합 시스템용 차세대 EGR 시스템 개발 차세대 EGR 시스템 구성부품 개발 차세대 EGR 시스템 핵심부품 모듈화 핵심 단위부품 및 시스템 신뢰/내구 평가 Euro-6 Euro-6 대응 대응차세대 차세대EGR/후처리 복합시스템 복합시스템특성 특성및 적합성 적합성평가 복합시스템 엔진 적용을 위한 특성 및 적합성 평가 복합시스템 통합 평가시스템 개발 통합 평가 시스템을 통한 복합시스템 특성 평가 미규제물질/나노입자 등 배출 특성 평가 - III -

10 Ⅲ. 결론 가솔린대비 연료경제성이 우수한 승용 디젤자동차는 최근 지구온난화 에 따른 이산화탄소 배출 규제 및 유가 상승에 의한 소비자의 고연비 차량 선호에 따라 유럽을 중심으로 급증하고 있음 그러나 디젤자동차는 가솔린에 비해 입자상물질과 질소산화물이 상대 적으로 과다하게 배출되고, 배출가스 규제(2009년 EURO-5, 2014년 EURO-6)는 강화되면서, 이에 대한 대응 기술개발이 시급함에도 불구 하고, 적용기술이 복잡해지고, 기술개발 기간이나 비용이 상승하고 있 음 이러한 어려움에도 불구하고 수출에 의존하는 국내 자동차 산업의 구 조상, 기술개발만이 생존경쟁에서 살아남을 수 있으며 해외 자동차 수 출이 가능해 짐 이번 산업분석 결과에 따라 중기거점 기술개발과제로 추진될 경우, 승 용 디젤자동차의 EURO-6 대응기술 및 관련 핵심부품의 개발기술을 확보할 수 있어, 국내 산업보호 및 무역수지 개선에도 크게 기여할 것 으로 예측됨 총개발 목표 개발 목표 2007 ~ 단계 2 단계 2008 ~ ~ ~ ~ 2012 차세대 EGR/후처리 복합시스템에 의한 승용 디젤자동차의 Euro-6 배기규제 대응 기 술 개발 - 적용차량 : 승용 디젤자동차 - 배출가스 목표 : Euro-6 규제만족 (NOx:0.08g/km, PM:0.005g/km) 차세대 EGR/후처리 복합시스템 설계 최 적화 및 핵심부품 개발 차세대 EGR/후처리 복합시스템 제어기술 최적화 및 실용화 기술 개발 주요 내용 - 차세대 EGR 시스템 핵심부품 개발 - 차세대 EGR/후처리 복합시스템 엔진/ 차량 적용 기술 개발 - 차세대 EGR/후처리 복합시스템 최적 후처리장치 선정 및 제어알고리즘 개 발 - 차세대 EGR/후처리 복합시스템 설계 최적화 - 차세대 EGR 시스템용 요소부품 모듈화 및 실용기술 개발 - 차세대 EGR/후처리 적용 차량 Euro-6 규 제만족 최적 매핑 - 차세대 EGR/후처리 복합시스템 신뢰/내 구성 검증 - 차세대 EGR/후처리 복합시스템 배기특성 평가 - IV -

11 목 차 요약문 I. 목적 II. 내용 및 범위 III. 결론 1. 서론 해당 산업의 특성 산업의 기술 경제적 위치 기획의 범위 및 세부내용 추진체계 방법론 추진일정 산업환경 분석 산업구조 분석 국내 자동차 산업현황 국내 완성차 업계 동향 해외 자동차업체 동향 국내 부품업체 해외 부품업체 현황 시장환경 분석 세계시장 규모 국내 수요, 공급 규모 향후시장 전망 연구개발 인프라 분석 국내 제조업체 현황 및 연구기반 현황 정부지원 정책 현황 향후 산업동향과 정책방향

12 3. 기술분석 엔진기술 및 동향 EGR 기술 및 동향 기술 개요 국내 기술 동향 국외 기술 동향 후처리 장치 기술 및 동향 PM 여과장치 NOx 저감 후처리 장치 국내 기술개발 동향 국외 기술개발 동향 후처리 시스템 제어기술 복합 EGR 시스템 성능평가 기술 로드맵 세부기술 내용 세부기술 선정기준 추진계획 추진 전략 단계별 추진대상과제 예산소요계획 총 소요자금 대상과제별 소요자금 인력투입계획 상업화 추진 전략 및 계획 기술개발 효과 기술적 효과 경제적 효과 전략적 효과

13 6. 결론 과제선정 논리 공고내용 작성 총괄과제의 목표 및 내용 세부과제의 목표 및 내용 도출 세부과제의 개발일정 계획 기술기획위원회 연구기획 참여자 명단 참고문헌 222 부록 226 국내외 특허현황 226 첨부 Dual Loop EGR 특허 현황 특허 키워드

14 1. 서론 1.1. 해당 산업의 특성 가. 개 요 기획대상 기술 분야 : 승용 디젤자동차의 배기규제 대응 기술 개발 해당기술의 활용분야 : 실용화 기술 해당기술의 시장 특성 : 국내외 신규시장 진출 해당기술의 혁신성 : 현재 실용화되지 않았으나 상업화 가능성이 매 우 높은 차세대 핵심기술 1 해당 기술의 개요 자동차의 배출가스에 의한 대기오염과 인체에 미치는 영향 등이 부각 되면서 배기규제는 전 세계적으로 강화되고 있으며, 이에 대한 자동차 관련 회사의 최우선 과제는 연비 및 배출가스 규제 대응기술 임 배출가스 관련 규제정책은 각 자동차 제작사의 대응기술 개발에 막대 한 연구개발비가 필요하고, 또한 정확한 예측에 의한 기술개발만이 미 래 시장의 진출이 가능하기 때문에 자동차 제작사의 중요한 생존 전략 의 한 부분을 차지함 <각국의 배출가스 규제> - 1 -

15 각국은 점점 더 강력한 배기규제를 점진적으로 시행하고 있으며, Euro-5 규제는 대략 2009년부터 시장에서 적용될 예정이며, Euro-6는 현재 규제시기와 내용이 최종 결정되지는 않았으나 대략 2014년부터 적용이 시작될 예정임 자동차의 배기규제 대응기술은 통상적으로 차량이 처음 개발되는 단계 부터 주요 목표 대상으로 선정되어 진행되며, 승용 디젤자동차의 Euro-6 대응은 중장기적인 개발 기간이 필요하기 때문에, 늦어도 2013 년경 개발차량의 양산준비를 위해서는 2007년 후반기부터는 기술개 발이 시작되어야 함 구 분 개발 일정 1단계 (기초 기술 및 설계 최적화) 2단계 (신뢰성 검증 및 실용화) Euro-6 양산준비 EURO-6 양산 규제 일정 Euro-5 Euro-6 <승용 디젤자동차의 배기규제 일정 및 개발 전략> 해당 기획대상 기술은 승용 디젤자동차의 배기규제 대응기술로써, 다 양한 배기규제 대응기술을 조사분석하여 가장 효과적인 기술을 선정하 여 기술개발에 필요한 전략을 제시하기 위함 현재 자동차의 주요 배기규제 항목은 크게 유해가스와 지구온난화방지 규제와 관련한 연비로 정리되는데, 이중 배기규제는 안전이나 연비등 의 다른 자동차의 규제 분야와는 달리 기준에 미달할 경우 해당지역의 시장진입 자체가 원천적으로 불가능함 현재 자동차 배출가스 규제에서 제시된 유해가스는 CO(일산화탄소), HC(미연탄화수소), NOx(질소산화물), PM(입자상물질)이 해당되며, 각 차종 및 적용시기에 따라 주행거리별 배출량으로 규제됨 규제물질 중 가솔린 자동차에 비해 디젤 자동차는 특히 NOx와 PM의 대응 기술이 주요 기술개발 대상이며, HC나 CO에 비해 상대적으로 어려운 기술임 - 2 -

16 자동차의 배기규제 대응 기술은 크게 엔진연소과정에서 원천적으로 적 게 배출되게 하는 전처리 기술과, 연소과정에서 이미 배출된 유해성분 을 촉매장치나 필터를 이용하여 제거하는 후처리 기술로 분류 Fuel Injection Equipment EGR System Intake/Exhaust System (전처리기술) Engine Technology (후처리기술) Aftertreatment System <배출가스 저감 기술 - 전처리기술과 후처리기술의 개념> 디젤승용차의 경우 PM제거 기술은 Euro-4 수준까지는 엔진연소기술만 으로 충분히 만족시킬 수 있었으나, Euro-5 기술 이후부터는 DPF가 필 수 기술로 인식됨 NOx 대응 기술로는 Euro-4 수준까지는 EGR(Exhaust Gas Recirculation)기술이 주요 기술로 사용되었으나, Euro-5 이후부터는 연 비 등이 우수한 SCR, LNT 등의 후처리 기술이 사용될 것으로 예측됨 - 3 -

17 <배출가스 규제 및 대표적인 대응기술 > Regulation Year NOx (g/km) PM (g/km) Technologies Euro / Common Rail, EGR Euro / DPF, EGR Euro / DPF, EGR, DeNOx 후처리장치(LNT, SCR 등) Euro / 차세대 EGR/후처리 복합시스템 현재 대표적인 디젤승용차의 대응 기술로써, 미국의 Tier2 Bin5 규제를 만족시키는 차량이 독일 메르세데스 벤츠사에 의해 후처리장치인 SCR 시스템을 이용 개발되어 현지 인증을 획득하였으며(차량모델명:E320, 배출가스정화장치명:Blutec), EGR과 후처리시스템을 동시에 사용하여 SULEV에 해당하는 Bin2를 만족시키는 디젤엔진의 개발에 대한 발표 도 있음(Ricardo & Bosch) 한편 2014년경 부터 적용될 Euro-6 대응 기술로는 Euro-5기술에 비해 PM은 변화가 없으나, NOx의 경우 58%의 저감을 목표로 해야 하기 때문에 연비특성이 우수한 후처리기술과 저온 저감 특성이 우수한 EGR 기술이 동시에 적용될 것으로 예측됨 본 기획대상 기술의 개요는 2014년부터 시작될 디젤승용자동차의 배 출가스 규제 대응 기술로 크게 다음의 세부분으로 정리됨 최적 후처리시스템 선정 및 설계 최적화 기술개발 차세대 EGR 시스템 및 핵심부품 개발 EGR/후처리 복합시스템 엔진 및 차량 적용 기술 개발 (* 후처리시스템 개발은 다른 국가지원 사업으로 활발히 진행되기 때문 에 본 기획대상 기술개발에는 포함되지 않으며, 개발된 시스템의 엔진 적용기술만 포함됨) - 4 -

18 <디젤자동차의 배출가스 저감을 위한 EGR/후처리 복합시스템> - 5 -

19 2 해당기술의 특징 본 연구기획대상인 자동차 배출가스 대응기술은 각 국가별로 규제 수 준과 항목만 일부 다를 뿐 자동차 양산전 반드시 통과해야하는 인증항 목 임 국내 자동차산업은 국가 기간산업이면서 국내 경상수지 흑자의 주요 산업분야이기 때문에 지속적인 성장이 필요하며, 그러기 위해서는 배 기규제 대응기술 개발이 지속적으로 진행되어야 하나, 막대한 개발비 용과 중장기적인 개발기간 등이 필요하기 때문에 장기적인 정부지원이 절실히 필요한 분야임 특히 양산을 목표로 개발되는 기술이기 때문에 실용화기술 특성이 매 우 강하지만, 각 자동차 제작사별 다양한 모델의 차량이 존재하며, 개 발된 기술은 동급의 비슷한 차종으로 응용 적용이 가능하고, 특히 차 체 프레임 및 엔진을 공유하면서 부분 개조되는 동급의 차종에 그대로 적용이 가능하여 기반기술성격 또한 매우 강함 디젤SUV 동일엔진 소형Truck 디젤승용 개발기술 응용적용 모델 1 모델 2 모델 3 개발기술 직접적용 <개발기술의 적용 방법 및 분야> 본 기획대상 기술에 의해 개발되는 핵심부품 및 최적화 설계 기술 등 은 자동차 전반에 걸쳐 향후에도 지속적으로 적용되는 부품과 분야이 기 때문에 실용화 기술이면서 동시에 기반기술 성격이 공존함 특히, 본 기획대상 기술중의 하나인 EGR 시스템의 경우 현재에도 대 부분의 자동차에 적용되고 있으나, 전자식 EGR의 경우 국내 생산되는 - 6 -

20 부품은 모두 외국기술에 의존하는 방식이며, 기술개발 후 수입대체 및 외국으로의 수출이 가능함 본 기획대상 기술 중의 하나인 차세대 EGR시스템은 현재 연구되고 있 는 HCCI(Homogeneous Charge Compression Ignition), LTC(Low Temperature Combustion) 등의 Advanced Diesel 엔진에 적용이 매우 확실하기 때문에 기술적 파생효과 또한 매우 큼 3 해당 기술의 시장 특성 디젤승용은 유럽을 중심으로 꾸준히 증가하고 있으며, 특히 2009년을 기점으로 북미에서도 수요가 증가할 것으로 예측됨 이산화탄소의 배출량에서 우위에 있는 디젤엔진은 고속도로의 주행이 많은 유럽에서는 이미 승용시장의 50%이상을 점유하고 있는 상태이며, 국내의 경우도 디젤자동차의 판매가 점진적으로 증가하여 2005년 말 기준 다목적차량과 일반세단형 승용차를 포함한 전체 승용차중 디젤차 량의 판매 비중이 30%를 넘음 국내에서 생산되어 국외로 수출되는 디젤승용차도 전체 승용차 수출 물량의 35%를 넘어 매년 점진적으로 증가하는 경향을 보임 - 7 -

21 대수 (단위 : 만대) 국내 년간 승용차 수출대수 다목적차량 비율 (%) 국내 승용차 수출 국내 다목적차량 수출 수출 승용차중 다목적차량 비율 <국내 자동차제작사의 년간 승용차 수출 현황> (출처 : KAMA) 세계적인 디젤승용차의 증가 추세는 그동안 가솔린 위주의 차량이 판 매되던 미국의 경우도 점진적으로 변화하는 경향을 나타내고 있으며, 영국의 Ricardo사는 미국시장에서의 디젤자동차는 장단기적으로 꾸준 한 증가가 예상됨 <미국시장의 디젤자동차 수요전망> (출처 : 영국 Ricardo 社 ) 전 세계적으로 자동차의 배기규제는 국가 인증항목으로 다른 분야의 - 8 -

22 규제나 규정과는 달리 목표달성이 안될 경우 차량자체의 판매가 불가 능하기 때문에, 선진국의 경우 강력한 배기규제를 통하여 자국으로 수 입되는 자동차의 배출가스 수준을 제한함으로써 무역장벽으로 이용하 는 경우도 있음 따라서, 차기의 배출가스 규제에 대응한 기술개발을 통해 선진국 시장 진출을 위한 사전 준비가 절실히 요구됨 4 해당 기술의 혁신성 본 기획대상 기술인 차세대EGR과 후처리시스템 동시적용 복합시스템 기술은 해외 선진 자동차 제작사에서도 적용한 사례가 없으며, 한두 업체만이 제한적으로 시행하고 있는 기술로써, 기술개발 완료 후 기술 주도성이 매우 강함 특히 AVL, Ricardo, SwRI 같은 대부분의 세계적인 자동차 전문연구개 발/컨설팅 전문업체들과 자동차 제작사들은 EURO-6배기규제 대응 기 술로써 EGR과 후처리 시스템이 동시에 적용되는 복합시스템을 가장 유력한 대응 기술로 인식하고 있음. 이와 같이 확실한 미래 대응 기술이면서, 현재 적용사례가 없기 때문 에 기술개발이 성공 할 경우 응용 및 적용 분야가 넓어 관련 업체의 기술을 주도 할 수 있음 특히 본 기술은 전세계 자동차 제작사가 가장 치열하게 경쟁하는 환경 분야로써, 반드시 극복해야 할 기술 분야로써, 오로지 독자기술에 의한 신뢰성 있고 우수하며 가격 경쟁력이 있을 경우만이 살아남을 수 있는 유일한 방법이기 때문에 매우 중요한 기술분야 중의 하나임 - 9 -

23 1.2. 산업의 기술 경제적 위치 가. 우리나라 자동차 산업 현황 자동차 산업자체는 자본, 노동이 대규모로 투입되고 다양한 기술분야 가 결집된 기계산업의 꽃으로서 국내경제에 대한 직접적인 전후방 효 과(160여만명 고용)가 가장 큰 산업으로 알려져 있음 현재 우리나라의 자동차생산 및 자동차부품 업체 수는 IMF등을 겪으 면서 구조조정으로 인한 감소추세를 겪었으나, 현재까지도 04년 기준 통계량으로 3,639여개 업체가 있고, 생산액은 88조원에 달하며 05년도 (11월기준)에 약 188억달러의 무역수지 흑자를 이룩한 주력산업임 이러한 자동차산업 중에서 디젤자동차는 초기에는 버스, 트럭등 상용 차가 주된 영역이었지만 우수한 연료경제성과 기술발달에 따른 수요 욕구의 증가로 인하여 중형 VAN 및 SUV에의 장착이 점차 확대되어 내수/수출 모두 증가추세에 있으며, 지속적인 성장이 기대되고 있는 분야임 <자동차산업의 국가 경제적 비중> 수출 생산 고용 구 분 비 고 기계산업 61,235 83,588 99,932 단위: 총수출 18,941 26,408 29,303 백만불 비중 30.93% 31.59% 29.32% 기계산업 1,975,430 2,143,193 2,535,112 단위: 총생산 704, , ,640 억원 비중 35.65% 34.95% 34.74% 기계산업 994,241 1,035,166 1,092,606 총생산 212, , ,949 단위: 명 비중 21.33% 21.26%

24 <국내 자동차산업에서의 디젤자동차 현황> (단위 : 천대) 구 분 디젤승용차 /SUV 생산 내수 수출 생산 내수 수출 생산 내수 수출 생산 내수 수출 생산 내수 수출 주) 출처 : 한국자동차공업협회 나. 우리나라 자동차 산업의 대외 경쟁력 국내 자동차기술은 초기단계에서는 전적으로 외국기술을 도입하여 기 술을 습득 개발하여 왔으나, 현재는 차종 대부분을 고유모델로 생산 할 정도로 성장하였고, 엔진, 변속기 등 핵심부품의 국산화도 이루어지 는 등 상당한 기술수준에 도달하였음 그러나 아직은 생산기술, 조립기술 등에 의한 생산능력에만 경쟁력을 가지고 있고, 고 부가가치 창출이 가능한 첨단 제품기술이나 친환경기 술등의 개발능력 등은 선진국에 비해 수년 이상 낙후되어 있는 실정 우리나라 자동차 부품의 기술력 수준은 조립과 품질관리와 같은 최종 단계에 있어서는 선진국 수준과 어깨를 나란히 할 만큼 성장하였으나, 기초 원천기술에 있어서는 선진국 수준과는 많이 뒤떨어진 단계에 머 물고 있고, 규모의 영세성으로 생산기술, 연구개발에 지속적으로 투자 를 못 함으로써 독자적인 기술개발 능력 확보에 어려움을 많이 겪고 있는 실정임

25 <선진 업체 대비 국내 해당분야의 기술수준 > 분야 자동차 기술항목 생산기술 제품기술 생산설비기술 첨단기술 친환경기술 선진 업체 대비 기술수준 부족 다소부족 동등 우월 보다우월

26 1.3. 기획의 범위 및 세부내용 가. 기획의 범위 및 내용 최종목표 디젤 승용자동차의 Euro-6 배기규제 대응을 위한 요소부품 및 시스템 설계/ 제어관련 개발계획을 세우기 위한 - 산업환경분석 - 기술분석 - 추진계획 - 기술개발효과를 분석하는 것을 주요 내용으로 함 세부목표 1. 디젤승용자동차의 산업 분석 - 해당산업의 특성 분석 - 산업구조분석 - 시장환경분석 - 연구개발 인프라 분석 - 향후 산업동향과 정책방향 분석 2. 핵심기술 분석 - 승용디젤 자동차의 Euro-6 대응기술 전략 및 엔진/후처리 기술 - EGR/후처리 복합시스템 엔진/차량 적용 및 제어 기술 - 차세대 EGR 시스템 핵심 부품 및 모듈화 기술 - EGR/후처리 복합시스템 평가 및 신뢰/내구성 평가 기술 3. 추진전략 및 개발방안 수립 - 연구개발 추진전략 분석 - 연구개발 추진 체계 분석 4. 기술개발 효과 분석 - 기술적 효과 - 경제적 효과 - 전략적 효과

27 <세부 내용 및 기술개발 내용> 세부목표 산업환경분석 기획내용 및 범위 - 해당산업의 특성 분석 - 산업구조분석 - 시장환경분석 - 연구개발 인프라 분석 - 향후 산업동향과 정책방향 분석 차세대 EGR/ 후처리 복합시 스템 엔진/실차 적용기술 -Euro-6 배기규제 엔진/후처리 대응기술 -차세대 EGR/후처리 복합시스템 엔진 및 차량 적용 기술 -차세대 EGR/후처리 복합시스템용 DeNOx 후처리 기술 -차세대 EGR/후처리 복합시스템 분배 제어기술 -엔진/실차 기반 신뢰/내구성 평가 기술 기 술 분 석 차세대 EGR 시스템 실용화 기술 -차세대 EGR 시스템용 핵심 부품 -적층형 밸브일체 EGR 쿨러 기술 -차세대 EGR/후처리 복합시스템용 최적 EGR 시스템 기술 -차세대 EGR 시스템 핵심 부품 모듈화 기술 -핵심부품 신뢰/내구성 평가 기술 차세대 EGR/ 후처리 복합시 스템 선행연구 및 특성 평가 -차세대 EGR 시스템 성능평가 및 설계 최적화 기술 -차세대 EGR/후처리 복합시스템 통합 평가시스템 -차세대 EGR/후처리 복합시스템 선행 기술 -차세대 EGR/후처리 복합시스템 엔진 적용 상호 영향성 -차세대 EGR/후처리 복합시스템의 미규제 배출가스 특성 추진계획 - 연구개발 추진전략 분석 - 연구개발 추진 체계 분석 기술개발효과 - 기술적 효과 - 경제적 효과 - 전략적 효과

28 1.4 추진체계 차세대 환경규제 대응 Dual-Loop EGR 시스템 개발 연구기획위원회 위원장 : 임명택 (전남대) 간 사 : 이천환 (KATECH) 산업계(OEM) 산업계(부품) 연구계/정부 학계 임창식 이춘범 김성근 김창일 심재성 조한승 한현식 강건용 류정호 산자부 담당관 전광민 임명택 이교승 정순배 특허청 담당관 산업환경분석 특허기술분석 부품기술동향 특허기술분석 산업기술동향 산업정책동향 신기술동향 및 기술전망 <추진조직>

29 <추진조직 구성원 현황 및 연구경력> 성명 소속 /직위 최종학력 세부전공 연구경력 김성근 현대자동차 석사 기계 엔진개발 21년 김창일 현대자동차 석사 기계 엔진개발 20년 임창식 캄텍 학사 기계 엔진부품개발 18년 심재성 캄텍 학사 경영학 - 기획 관리경력 엔진개발 기획 15년 엔진개발 기획 15년 개발관리 8 년 환경분야 기획 20년 조한승 서한워너터보 시스템스 박사 시스템공학 엔진설계 및 평가 분야 14년 - 한현식 희성엥겔하드 박사 화학 정순배 스마텍 박사 기계 후처리용 촉매개발 분중기거점 야 14년 등 10년 차량시스템 제어 분야 등 20년 HEV 기획 등 15년 전광민 연세대 박사 기계 엔진개발 분야 20년 임명택 전남대 박사 기계 엔진개발 분야 22년 엔진개발기 획 18년 G7 사업 등 20년 이교승 경기공업대 박사 기계 엔진개발분야 13년 이춘범 KATECH 박사 기계 엔진 및 후처리분야 20 년 엔진개발 분야 6년 G7, 미래형 자동차 등 12년 강건용 KIMM 박사 기계 엔진개발 분야 등 20년 엔진분야 등 10년 류정호 교통환경연구소 박사 기계 정상용 산자부 - - 엔진배출규제분야 12년 등 배출가스분 야 4년 최인용 특허청 박사 기계 엔진연구개발 분야 11 엔진특허심 년 사 3년

30 1.5 방법론 가. 추진 방법론 본 연구기획 사업은 전세계적으로 연비특성이 우수하여 시장규모가 점 점 증가하고 있는 디젤승용 자동차의 2014년 시작될 Euro-6 배기규제 대응기술 개발을 목표로 기술개발에 필요한 산업분석 및 기술개발 동 향과 개발된 기술이 시장에 보급될 경우의 향후 산업구조 및 시장규모 전망, 관련 핵심기술 개발 등에 대하여 조사를 수행하였음 자국과 수출시장에서의 배기규제 강화정책에 대응하기 위하여 유럽과 미국을 중심으로 진행되는 디젤자동차의 배출가스 저감기술과제의 기 술기획을 효율적으로 추진하기 위하여 자동차제작사, 엔진관련 핵심부 품업체, 배기후처리 업체, 학계 및 연구계의 전문가들로 기술기획위원 회를 구성하였음 1차 기획위원회에서 먼저 참여기획위원들과 배기가스 규제 대응 디젤 엔진 기술개발과제를 기획하기 위한 구체적인 추진방법에 대한 의견을 취합하였으며 그 결과, 선정된 실무추진위원들을 중심으로 배출가스 규제대응 전략 및 그에 따른 엔진, 엔진 부품, 배기후처리 부 품 및 시스템 적용 기술 등에 대해 핵심기술조사 및 기술개발과제의 도출, 국내외 기술개발동향 및 추진현황, 국내 해당 산업의 분석 등에 대하여 실무위원별로 업무분장을 하였으며, 각 담당분야들에 대한 기술자료를 수집, 분석하고 이를 토대로 보고서 초안을 작성한 후 2차례의 실무위원회의와 기획위원회를 통하여 작성 된 보고서를 정밀 검토한 후 보완 작성을 수행함 디젤엔진의 배출가스 저감기술의 조사대상은 엔진기술 분야에서 세계 적으로 선두를 달리는 AVL, Ricardo, FEV, SwRI 등의 Euro-6 대응 전 략 등을 중심으로, 관련 완성차업체 및 부품업체인 VW, Benz, Renault, Behr, Pierburg 등의 유럽업체와 GM, Ford등 미국업체의 개 발 현황조사 및 기술자료를 수집하였고,

31 촉매기술분야에서는 BASF, Jonhson-matthey, Siemens, Delphi, Degussa등의 선진업체의 현황과 기술 등에 관해 수집, 조사함 상기 수집된 자료들을 검토하고 토의한 결과를 토대로 승용디젤자동차 의 Euro-6 대응기술 개발에 대한 구체적인 개발목표와 범위, 세부적인 개발내용과 추진방법 등을 설정하여 저배기 승용디젤 자동차의 실용화 를 위한 개발방향을 설정하였음 연구기획을 통하여 기술개발에 필요한 전반적인 추진 전략 및 내용은 다음과 같음 1 산업환경과 개발대상 기술을 분석 2 미래수요 예측을 통한 개발효과를 분석 3 산업/기술적 환경분석을 통한 기술개발 목표설정 4 목표설정에 맞는 국내 연구개발 인프라 분석 5 연구 추진체계 및 전략 수립 산업환경 분석 기술 분석 기술개발 목표 목표설정 연구개발 인프라 분석 추진체계 추진체계및 추진전략 추진전략수립 수립 개발효과 분석 시장환경 분석 <기술개발 기획을 위한 추진 전략>

32 나. 추진 절차 및 담당업무 연구기획 작성 주관기관 1차 기획 위원회 개발 방향, 범위 선정 분야별 담당 및 역할 선정 주관기관 기획위원회 기술 동향 파악 및 자료 조사 주관기관 각 참여기관 실무담당 기획업무 세부담당 실무자 협의 (조사자료 세부검토 및 분류) 주관기관 각 참여기관 실무담당 2차 기획 위원회 분야별 조사자료 분석 및 검토 분야별 자료 보완 주관기관 기획위원회 관련 자료 보완 및 보고서 초안 작성 주관기관 각 참여기관 실무담당 3차 기획 위원회 보완자료 검토 및 분석 보고서 내용 검토 및 분석 주관기관 기획위원회 기획내용 및 결과 확정 기획보고서 작성 및 제출 주관기관 전담기관

33 1.6 추진일정 수행내용 추진일정 (2007년) 2007년 4월 2007년 5월 비고 연구기획 작성 1주 1차 기획 위원회 개최 (기획방향, 범위, 역할 선정) 1주 기술동향 파악 및 자료조사 3주 기획업무 세부담당 실무자 협의 (조사자료 세부검토 및 분류) 4주 2차 기획위원회 개최 (조사자료 분석, 검토) 1주 관련 자료 보완 및 보고서 초안 작성 2주 3차 기획위원회 개최 (기획내용 확정) 1주 기획보고서 작성 및 제출 1주

34 2. 산업환경 분석 2.1 산업구조 분석 국내 자동차 산업현황 국내 자동차산업은 2006년 기준 세계 5위의 자동차 생산국이며, 전세 계 생산의 5.5%를 차지함 <2006년 10대 자동차 생산국 순위> 순위 2006년 비중 2005년 비중 1 일본 11,484, 미국 11,949, 미국 11,263, 일본 10,799, 중국 7,279, 독일 5,757, 독일 5,819, 중국 5,700, 한국 3,840, 한국 3,699, *프랑스 3,277, 프랑스 3,549, 스페인 2,777, 스페인 2,764, 캐나다 2,572, 캐나다 2,687, 브라질 2,399, 브라질 2,528, 멕시코 2,045, 영국 1,803, 전세계 69,507, ,203, 주) *는 추정치 임, 한국자동차공업협회 국내 기간산업으로서 자동차 제조부분에만 25만명 이상을 고용하며, 직 간접 고용 인원까지 포함하면 약 153만명(2005년 기준)의 고용 창출 효과를 갖는 초대형 산업

35 <자동차산업 고용 규모> 주) 자료 한국자동차공업협회, 2006 한국의 자동차 산업 생산액 및 부가가치가 제조업의 10%를 넘어 국민경제에 차지하는 비 중이 더욱 커지고 있음 <업종별 부가가치(2004)> 주: 한국자동차공업협회, 한국의 자동차 산업 2006 <업종별 수출액(2005)> 주: 한국자동차공업협회, 한국의 자동차 산업

36 2005년 자동차 수출액은 293억달러로 국내 전산업의 10.30%를 차지하 고, 기계공업의 29.32% 점유율로 2004년 대비 10.96% 증가 국가의 주요 세수산업으로서 2005년 기준 자동차 관련세금은 26조원에 이름 IMF 이후 국내 완성차 업계는 5개 업체로 재편되었으며, 현대/기아차 를 제외한 업체는 다국적 기업(GM, 르노-닛산, 상하이기차)에 인수됨 <국내 완성차 업체의 재편 현황> 주: 한국자동차공업협회, 한국의 자동차 산업

37 <국내 완성차 업체의 생산 실적> 주) 자료 한국자동차공업협회, 한국의 자동차 산업 국내 완성차 업계 동향 국내 내수 시장은 1996년 160만대를 기점으로 하락하여, 최근에는 110~120만대 수준으로 유지되어 수년째 침체 상태로 자동차 업체는 생 산의 70% 이상을 수출에 의존하고 있음 현대/기아차 그룹이 내수 시장의 약 75~80%를 점유하고 있으며, 국내 완성차 업체 중 유일한 풀라인업을 구성 내수 시장의 침체로 국내 완성차 업체는 해외 현지 공장 건설, 수출 확대 등을 통한 실적 개선에 집중하고 있으며, 특히 현대/기아차 그룹 의 해외 공장 건설이 활발함

38 <국내 완성차 업체의 내수 판매 실적> 주) 자료 한국자동차공업협회, 2006 한국의 자동차 산업 <국내 완성차 업체의 수출 실적> 주) 자료 한국자동차공업협회, 2006 한국의 자동차 산업

39 국내 완성차 업체의 매출 실적은 점진적으로 증가 추세에 있으며, 히 GM대우자동차의 GM그룹 편입에 의한 매출 증가폭이 큼 특 <국내 완성차 업체의 매출액 추이> 가. 현대자동차 현대자동차그룹은 2011년 세계생산 600만대로 세계 6위의 그룹으로 도 약하는 것을 목표로 함 글로벌 생산 확대를 위하여 미국이나 유럽, 인도 등에 해외 현지 공장 을 증설 수출 모델(특히, 북미)의 풀라인업 완성을 위한 고급 차량 개발 및 품 질 확보, 브랜드 이미지 개선 등에 집중 엔진 및 차량의 기반 기술의 강화를 위하여 다운사이징, 6속 자동 변 속기 및 CVT 개발, 마찰 저감 기술 등을 지속적으로 개발 기후변화 협약 대응 방안으로 디젤차량의 개발 및 보급을 확대하여 2009년 40%, 2012년 50%를 목표로 함 기존 가솔린 모델 중심에서 탈피하여 승용차 全 라인업에 디젤 모델 판매(소형/준중형/중형 차량 디젤 차량 공급 및 최근에는 고급차량 디

40 젤 모델 판매 계획 수립)를 목표로 하며 초저연비 디젤 차량의 개발을 지속적으로 수행 최근 독자적으로 V6 3.0L 디젤 엔진을 개발하여 국내 양산차(베라크루 즈)에 공급하여 디젤 차량의 고급화를 꾀하고 있음 나. 기아자동차 2001년 현대차 그룹에 계열 지정 되어 현대차와 플랫폼 공유 등을 통 한 경영 여건 개선 해외 생산 규모를 100만대로 확대하는 글로벌 전략 추진 유럽지역 공략을 위하여 유럽 현지에서 생산된 Ceed 모델(준준형 해치 백)에 가솔린 및 디젤 엔진을 탑재하여 유럽시장 점유율을 증가시키고 있음 다. GM대우자동차 2002년 10월, 호주 홀덴(50.9%), 스즈키(11.24%), 상해자동차그룹(9.8%) 에 인수되어 GM그룹에 편입 GM 그룹 전체 생산의 10%를 담당하는 수준으로 성장 GM의 중소형차 글로벌 R&D 및 생산기지로 자리 매김 국내에 SUV 차량 출시와 더불어 디젤 승용차도 공급할 계획 라. 쌍용자동차 2005년 중국 상하이기차집단(SAIC, 지분 50.9%)에 편입 프리미엄 고급 승용차와 SUV를 주력 생산 2010년까지 글로벌 메이커로 도약하기 위하여 SAIC와 신규 모델 개발 협력 국내 중형승용차 시장 참여 계획과, SUV 차종의 중국 시장 진출을 추

41 진 마. 르노-삼성 자동차 2000년 9월 르노(80.1% 출자)에 인수 닛산자동차의 기술협력으로 SM 3/5/7 시리즈 생산 2007년 SUV 생산 및 2009년 까지 2개 모델을 추가하여 수출 비중 확 대할 계획 해외 자동차업체 동향 전세계의 자동차업체는 무한경쟁 시대에 돌입 지난 80여 년간 세계 최대 자동차업체인 GM은 1위 자리를 도요타에 넘겨 줄 것으로 보임 고급차 판매 부동의 1위였던 벤츠도 BMW로 이미 넘어감 생존경쟁은 구조조정, 플랫폼 전략, 신제품 전략, 브랜드 전략, 신흥 시장 선점 프로젝트, 전략적 제휴, 친환경차 개발 등으로 이어지고 있음 사모펀드인 서버러스(Cerberus)가 크라이슬러의 인수자로 확정되어 크라이슬러 지분 80.1%를 74억 5,000만 달러(55억유로)에 인수하고 다임러크라이슬러가 나머지 지분 19.9%를 계속 보유하기로 함 다각적인 비용 절감을 위한 방안을 모색하고 추진 GM은 2002년부터 2005년 까지 5개 공장을 폐쇄하여 100만대 생산능 력을 감축하였으며, 2008년 까지 4개의 조립 공장 및 5개의 부품 공 장을 추가로 폐쇄하여 추가적인 100만대 생산능력 삭감을 계획(3만명 의 감원 포함) 부품 공급의 경비 절감을 위하여 GM및 포드는 자사에 공급하는 부 품업체의 수를 대폭 축소하는 방안을 마련하고(GM: 300개사 구매부 품 절감, 포드 : 2500여개의 부품업체를 1000여개사로 압축), 장기계

42 약 및 설계 단계부터 공동으로 신차 개발등에 참여토록 하고 있음 미쓰비시후소는 주력제품인 소형 트럭용 엔진의 개발 생산을 중단하 고, 연간 생산대수인 18만 대 중 80% 정도를 외부에서 조달할 계획 임(완성차업체가 엔진을 대규모로 외부에서 조달하는 것은 처음임) VW은 노동 조건을 변경하여 인건비를 절감하고 있고, M-Benz도 2007년까지 35억 유로의 수익 개선을 위한 비용 절감 프로그램을 추 진 중 도요타는 세계에서 가장 싼 것보다 다시 10%를 삭감하는 Value Innovation 을 추진 글로벌 생산 기지 확대 및 차량 신규개발 기간 단축, 비용 절감을 위 한 플랫폼 신규개발 GM 그룹의 북미지역 제휴 관계와 같이 글로벌 생산화가 본격화 되 어, 단위 플랫폼당 연산 100~200만대 수준 <GM그룹의 북미지역 제휴 관계> 대당 보다 높은 수익을 얻기 위한 고급 차량 및 고급 브랜드 전개 도요타, 혼다, 닛산의 일본 자동차 업체는 자사의 고급 브랜드 채널

43 을 일본, 한국, 중국 등으로 확대 GM은 캐딜락, 포드는 재규어, 볼보, 랜드 로버, 애스톤 마틴등을 주 력으로 고급차 브랜드 전략을 전개 독일의 Audi, BMW, M-Benz는 기존 고급 승용차 시장에서 탈피하 여, SUV/CUV 제품을 신규로 투입하여 시장 확대를 꾀하고 있음 국내 부품업체 세계 자동차 부품 시장은 OEM이 2005년 기준 6천억 달러, A/S용이 약 4천억 달러로 전체 1조 달러에 이르는 거대한 시장을 형성 2006년 기준 국내 자동차부품산업의 총 매출액은 46조 108억원으로 전 년 대비 10.3% 증가 국내 완성차 업체는 전세계 생산의 5.5%를 담당하는 반면, 부품 산업 의 비중은 2% 내외로 완성차 수출 비중의 18%로 일본의 48%, 미국의 205%에 비하여 현저히 낮은 수준 <국내 부품업체의 년도별 매출 실적> 구 분 매출실적(억원) OEM A/S 수출 합계 증감률(%) ,425 8,290 6, , ,214 12,949 16, , ,331 13,346 20, , ,622 15,445 20, , ,602 18,242 42, , ,361 20,465 52, , ,834 22,878 67, , ,004 23,400 76, , 주) 출처:한국자동차공업협동조합(KAICA)

44 <모기업 매출액의 수급기업 비중> 단위 : 억원 구분 매출액 (A) 납품액 (B) 납품액 비중(B/A) 매출액 (A) 납품액 (B) 납품액 비중(B/A) 현대 274, , , , 기아 152,577 89, ,994 98, G M 대우 60,516 40, ,313 47, 쌍용 32,979 13, ,355 15, 르노 삼성 13,471 5, ,607 9, 대우 버스 3,188 2, ,781 2, 타타 대우 2,960 1, ,750 1, 합계 540, , , , 주) 출처:한국자동차공업협동조합(KAICA) 국내 자동차 부품 업체의 기술 수준은 대략 일본 업체의 80% 수준으 로 글로벌 경쟁력이 떨어짐 대형화, 전문화되지 못한 부품업체의 기술개발 투자가 부족 부품업체의 전문 기술인력 확보가 미흡 완성차업체와 연계한 공동기술 개발 및 공조체제가 미흡한 것이 주요 요인 글로벌화 국내 자동차부품 업체는 IMF 이후 구조 조정을 거치면서, 다국적 기업 인 Bosch, Delphi, Visteon 등의 자본 참여로 외국인 지분율이50%가 넘는 업체가 130여개 이상(2005년 기준)으로 국내 OEM 시장의 40%를 점유

45 모듈화 확대 단위 부품의 통합화, 기능의 융합, 중량절감, 소형화, 비용절감 등의 측 면에서 획기적인 부품공급방식임 현대기아차의 모듈화는 20% 수준이나, 수년 내 30% 40%까지 확대가 예상 대형 부품업체나 경험과 기술을 축적한 글로벌기업에 집중될 것으로 예상 계열구조의 변화 일본식 계열구조인 모기업과 하청관계는 머지않아 사라지고, 다른 완 성차업체의 협력업체와도 거래하는 형태로 변화 예상 1 2 3차라는 공급구조보다 새로운 기술과 부품을 보유한 경쟁력이 있 는 기업이 광범위한 네트워크형 거래구조가 될 것으로 보임 부품 조달전략의 변화 완성차 업체는 세계적인 OEM 조달과 부품가격 인하로 가격경쟁력 확 보를 위한 글로벌 조달 및 부품의 공용화를 확대할 것으로 전망 플랫폼 통합 및 플랫폼 당 모델 수를 최소화할 것으로 예상 됨 전자화 차량 한대당 전기/전자 부품의 평균 금액이 2,800달러(2006년 기준)에 서 2015년 5,200 달러로 증가할 것으로 예상 2010년경 자동차 부품원가의 40%가 전기 전자 부품이 될 것으로 보임

46 2.1.5 해외 부품업체 현황 글로벌 기업간의 인수 합병 부품업체 자체의 구조 조정 및 기업간의 M&A에 의한 기업 통합이 활발 하게 진행되고 있음 Continental에 의한 Teves 매수 및 Krupp Hoesh Automotive와 Thyssen Budd Automotive의 합병 ZF와 Bosch의 스티어링 사업 합병 및 ZF의 VCST(CVT 메이커)매수 Temic, Teves, Leica에 의한 ACC합병 VDO의 Phillips Car Systems 매수 Sachs의 BorgWarner torque converter사업 매수 업체간 전략적 제휴 글로벌 기업간 전략적 제휴를 확대 강화함으로써 핵심사업의 경쟁력을 강화 디젤연료 분사장치 분야에서의 Bosch와 Zexel의 제휴 전동 유압 파워스티어링 분야에서 ZF와 Unisyazecs의 결합 섀시부품분야의 Benteler와 Aisin다카오카 제휴 디젤 엔진용 피스톤 분야의 Maher와 이즈미공업의 협력 Behr는 공조/엔진 냉각 시스템 분야의 신제품을 Kolbenschmit Pierburg, Becker Group Europe와 공동 개발 중 Hella는 Behr와 Front end module 생산에 관한 전략적 제휴에 합의 (Hella의 기존 Front end moudule에 Behr의 공조 시스템을 통합한 제 품) ISUZU와 GM이 출자하여 1998년에 설립한 미국의 디젤엔진 전문업체 디맥스는 생산 누계 100만대(2007년 중)를 달성하였으며, 연간 생산능력 은 20만 대로 주로 GM의 중대형 픽업에 장착 됨 비용 절감을 위한 노력 공동개발비 및 부품의 공용화를 확대하고, 물류 시스템 개선 등을 통한 비용 저감 노력

47 독일의 자동차업계에서는 부품업체에 조립을 의뢰하는 서브조립을 도입 하여 기존의 조립공장과 부품업체를 재활용함으로써 저 비용 생산을 실 현 2005년 완성차업체에 자동차부품을 공급하는 OEM 매출액 기준으로 독일 의 보쉬사가 1위를 고수 일본 완성차업체의 약진 및 미국 빅3의 몰락으로 Denso의 2위 도약 및 델파이와 비스티온의 추락 지역별 100대 부품업체수에서 아시아 지역이 30개 업체로 북미(34개)와의 격차를 크게 좁힘(미국 완성차 업체 몰락 요인) 전기/전자 분야에 적극적인 행보를 보인 업체들과 디젤 자동차 분야에 역점을 둔 기업들이 약진 일본의 Denso는 전자 분야 및 디젤 자동차 부품 기술 개발에 집중 투자 하여 유럽 시장 점유율을 높혀 가고 있음 미국의 Arvin Meritor 사는 상용차에 새로운 매연저감장치(DPF)를 공급 하여 전년대비 10억 달러 이상의 매출 증가를 기록 <세계 10대 자동차 부품업체 현황> (단위:백만달러), KAMA 05년 순위 04년 순위 업체명 국가 05년 매출 04년 매출 1 1 Bosch 독일 28,400 26, Denso 일본 22,871 19, Magna International 캐나다 22,800 20, Delphi 미국 22,588 24, Johnson Controls 미국 19,400 19, Aisin Seiki 일본 17,909 15, Lear 미국 17,089 17, Visteon 미국 15,876 17, Faurecia 프랑스 14,000 13, TRW Automotive 미국 11,726 11,

48 Bosch사는 2007년에 커먼레일 직접분사시스템을 전년대비 20% 증가한 800만대 이상 판매할 계획이며, 커먼레일 시스템과 배기후처리 시스템으 로 Euro-5 및 Euro-6의 배기가스 기준을 충족시킬 수 있을 것으로 전망 <2005년 세계 주요 부품엄체의 매출변동 TOP 10(매출증가액 기준)> 증 가 감 소 순 위 업 체 증가액 (백만$) 05년 순위 순 위 업 체 감소액 (백만$) 05년 순위 1 Toyota Boshoku 3, Visteon -1, Denso 2, Delphi -1, Aisin Seiki 2, Collins& Aikman -1, Magna International 2, American Axle Bosch 1, Tomkins PLC Hyunai Mobis 1, Dura Automotive Systems Continetal 1, Sanden Corp ArvinMeritor Dana Hella KG Hueck & Co. Wilhenlm Karmann GmbH Navistar International Freudenber & Co 주) 출처: 한국자동차 공업협회

49 2.2 시장환경 분석 06년 세계경제는 국제유가의 급등에도 불구하고 일본, 유로경제의 견실 한 성장세와 중국경제의 투자와 수출이 큰 폭의 증가세를 지속하는 등 높은 성장세를 유지하여 3.9% 성장률을 기록할 것으로 보임 07년 세계경제는 고유가, 미국달러 약세, 글로벌 인플레이션 압력 등의 리스크요인으로 07년에는 3.2%의 성장세를 보일 것으로 전망 <세계경제성장률 추이 및 전망> (단위 : %) 구 분 (추정) 07(전망) 세 계 미 국 일 본 E U 중 국 중남미 중 동 동유럽 한 국 주) 출처 : KDI, 삼성경제연구소 06년 세계 자동차수요는 전년보다 3.4% 증가한 6,864만대로 추정되며, 이 는 미국, 일본, 서유럽시장의 부진에도 불구하고 중국, 인도 등 아시아 태평양지역과 중남미, 동유럽시장의 증가세에 기인한 것으로 판단됨

50 < 07년 세계 자동차수요 전망> (단위 : 천대, %) 구 분 05 06(추정) 증가율 07(전망) 증가율 총 계 66,413 68, , 북 미 20,246 20, , 미 국 17,469 17, , 서 유 럽 16,890 17, , 아 태평양 17,875 19, , 일 본 5,841 5, , 중 국 5,916 7, , 동 유 럽 3,967 4, , 중 남 미 2,663 3, , 기 타 4,772 5, , 주) 출처 : J.D.Power global Car & Truck Forecast '06. 4Q 07년 세계 자동차수요는 미국, 서유럽 등 주요시장의 감소세에도 불구하 고 아 태평양, 동유럽, 중남미지역을 중심으로 증가세를 보여 전년대비 2.5% 증가한 7,039만대 전망 '06년 1.7%의 소폭 감소세를 보인 일본시장은 07년에는 수출 증가세가 유지되고 민간소비 등 내수부문도 안정적인 회복세를 지속할 것으로 전 망되어 전년대비 1.5% 증가한 583만대 전망 07년 중국시장은 지속적인 경제성장으로 중산층이 증가하고 차량가격 인 하와 할부금융 확대, 현지생산 모델의 다양화 등이 긍정적이나 정부의 경 기조정방안 및 고유가 등으로 증가폭이 둔화되어 전년대비 11.5% 증가한 820만대로 미국에 이어 세계 2위의 시장 유지 이외에 인도네시아(전년비 26.3% 증가), 대만(21.6% 증가), 필리핀(9.4% 증 가), 태국(8.1% 증가) 등은 높은 증가세를 보일 것으로 전망 동유럽시장은 최대시장인 러시아는 고유가 수혜에 따른 높은 경제성장률 로 전년대비 6.2% 증가한 216만대가 예상되며, 폴란드(전년대비 16.6% 증 가), 터키(4.7% 증가), 우크라이나(2.6% 증가) 등을 중심으로 전년대비 3.9% 증가로 호조 예상

51 중남미시장은 최대시장인 브라질은 경기호조에 따른 구매력 증가, 금리인 하 등으로 전년대비 1.9% 증가한 196만대가 예상되고 아르헨티나, 칠레, 우루과이도 증가세를 보여 전체로는1.0% 증가할 것으로 전망 <세계 주요업체 생산대수> 자료출처 : 산업자원부 산업통계정보시스템(ISTANS) 주요업체별 생산현황 세계 자동차시장은 주요 10개 업체가 주도하고 있으며, 이들 업체들은 전 세계 자동차 시장의 70%이상을 점유하고 있음 그러나 산업을 이끌어 오던 미국의 GM과 포드는 판매부진, 복지비용비 담, 제품전략의 실패 등의 이유로 주춤하고 있는 가운데 일본의 도요타, 닛산, 혼다, 한국의 현대자동차 등이 부각되면서 업체간의 순위에 변동조 짐이 일어나고 있음 특히 도요타는 품질경쟁력과 산업환경변화에 적절히 대응하면서 세계시 장에서 급속히 성장하면서 최근 경영위기를 겪고 있는 GM과 포드를 제 치고 세계 1위로 부각할 것이라는 전망임 현대자동차는 미국현지생산을 본격화 하는 등 글로벌 생산체제를 구축하 고, 품질 및 브랜드 이미지를 강화하면서 세계시장에서 영역을 넓히고 있 음

52 <주요업체별 세계시장 점유율> 자료출처 : 산업자원부 산업통계정보시스템(ISTANS) 기술 및 지분 제휴관계 최근 자동차산업은 업체들간의 기술 및 지분제휴가 증가하고 있는 추세 임 국내 자동차업체의 경우 현대와 기아가 지분제휴관계에 있으며, 대우자동 차는 GM이 삼성자동차는 르노, 쌍용자동차는 상해기차와 지분제휴관계 를 지니며 2개의 순수 토종기업과 3개의 외국기업으로 재조정되면서 국 내외브랜드간의 경쟁체제가 구축되었음 해외 자동차업체는 1990년대 후반이후 업계간의 M&A를 거치면서 글로 벌 네트워크 체제를 구축하고 있음. GM, 포드, 다임러크리아슬러, 폭스바 겐, 르노, 도요타 등의 제휴관계글룹과 혼다, PSA, BMWE, 현대자동차와 같이 독립계 그룹으로 재편되었음 이러한 제휴관계는 글로벌 경쟁이 심화되고 R&D개발 부담이 증가하면서 안정적 시장확보와 제품원가 절감, 시장지배력 강화 등의 이유로 심화되 고 있음

53 <국내 자동차업체의 제휴관계> 자료출처 : 산업자원부 산업통계정보시스템(ISTANS) 그림 22 해외 자동차업체의 제휴관계 자료출처 : 산업자원부 산업통계정보시스템(ISTANS)

54 주요국별 생산 추이(완성차) 2005년 주요국의 자동차 생산대수를 살펴보면, 미국이 1위를 차지하고 있 고, 한국이 2004년 6위에서 5위로 한단계 올라서고 있음. 이는 4년만의 세계 5위의 자동차 생산국 재진입이며, 3년만에 내수 증가세 전환과 수출 의 지속적인 증가로 인하여 생산이 전년대비 6.6% 증가한 결과임 2004년과 대비하여 동아시아 국가들의 생산이 증가한 반면 독일을 제외 한 대부분의 구미지역 국가들의 생산은 감소하면서 동아시아 지역이 세 계 자동차시장의 성장을 견인하고 있으며 향후 세계 자동차산업의 중심 으로 부상될 것으로 예상됨 <주요국 자동차 생산대수> 자료출처 : 산업자원부 산업통계정보시스템(ISTANS) 주요 자동차부품업체 현황 세계 자동차부품업체는 주요 완성차 생산국인 미국, 일본, 독일의 기업들 이 주도하고 있음. 세계 10대 주요업체를 살펴보면 2001년 미국과 일본 업체들의 비중이 높았으나, 2003년 미국업체의 비중이 줄어들었음

55 2004년 전장부품을 생산하는 업체들의 성장속도가 여타 업체보다 훨씬 빠른 것으로 나타났고 전자부분에 주된 역점을 두고 있는 독일의 보쉬는 17.2%의 매출성장률을 보이며 선두인 델파이를 제치고 1위를 차지함 <주요 자동차부품업체 현황 및 순위> 자료출처 : 산업자원부 산업통계정보시스템(ISTANS) 진입장벽 한 미 FTA가 체결되어 양국간 자동차 거래시 무관세가 원칙이나, 미국 은 자국내 시장 보호(미국내 픽업 트럭 시장은 GM, 포드의 자국 기업이 주도함)를 이유로 픽업트럭에 대한 관세를 즉시 철폐하지 않음 현재 미국의 경우 픽업 트럭에만 25%의 高 관세(승용차 2.5%)를 물리고 있으며, 한 미 FTA 협상에서 단계적 철폐 시한을 10년으로 관철시킴 현대차를 비롯한 국내 업체들은 관세인하 상황을 지켜보며 적절한 시점 에 미국의 픽업트럭 시장에 진출한다는 목표아래 모델 개발을 준비할 방 침

56 2.2.1 세계시장 규모 1) 세계시장규모 디젤자동차 세계시장 규모 고유가로 인한 연비효율에 대한 소비자 요구 및 기후변화협약(CO2 규제) 등의 규제로 인하여 세계자동차 시장의 디젤차량 승용차/SUV 생산대수 및 점유율이 지속적으로 증가하고 있음 주요 국가의 자동차 시장규모 (단위 : 천대), 2007년은 추정치 구분 연평균 증가율 북미 19,625 20,036 20,246 20,019 20, % 서유럽 16,329 16,824 16,886 17,042 16, % 아시아 14,743 16,671 17,674 18,567 19, % 동유럽 3,082 3,670 3,971 4,320 4, % 중남미 1,788 2,320 2,663 2,691 3, % 기타 5,077 4,449 4,773 5,077 5, % 세계 60,645 63,970 66,215 67,984 69, % 출처 : J.D.Power Global Car & Truck Forecast '06.3Q 디젤자동차 세계시장 규모 (단위 : 천대), 2007년은 추정치 구분 연평균 증가율 디젤승용차수 9,906 10,999 11,895 12,848 14, % 디젤승용차 점유률 전체 자동차수 16.1% 16.9% 17.7% 18.9% 20.2% 6.3% 61,910 65,080 67,204 67,984 69, %

57 세계 자동차 부품시장의 규모 세계의 자동차 부품시장은 CLEPA가 MEMA 및 JAPIA와의 협력 하에 조 사를 실시한 추정에 따르면 부품시장의 세계규모가 9,320억 달러(2005년 기준)이며, 이 중에서 유럽의 시장은 2,100억 달러로 세계 시장의 약 4분 1을 점유함(기술 서비스 소재부문 포함) 전체 9,320억 달러 중 공장납품은 6,950억 달러이고 수리 보수 부품시장 은 2,370억 달러를 차지하고 있으며, 보수시장은 북미지역이 1,620억 달 러, 유럽지역이 1,130억 달러 정도를 점유하고 있음 디젤차량의 핵심 배기규제인 Euro 규제 기준별로 적용되는 부품이 단종, 또는 신규 적용되고 있는 추세이고, 배기규제가 강화될수록 소요되는 추 가 비용도 지속적으로 증가하고 있음 (단위 : 천불), 2007년은 추정치 구분 연평균 증가율 EGR System 1,017,346 1,129,597 1,892,495 2,044,117 2,241, % 산출근거 : 단품기준가 * 생산대수*점유율 배기규제에 따른 관련 단품별 적용 현황 주) : 전체적용, : 일부적용 관련 단품 Euro-1 Euro-2 Euro-3 Euro-4 Euro-5 Euro-6 HP EGR Valve HP EGR Cooler Throttle Flap or ETC Exhaust Flap Intercooler LP EGR Valve LP EGR Cooler Cooler Bypass Valve DOC DPF DeNOx

58 배기규제에 따른 EGR System적용에 대한 소요 비용(대당) 주) 일부적용( ) 항목에 대해서는 [가격/2]를 적용 소요비용 배기규제 Euro-1 Euro-2 Euro-3 Euro-4 Euro-5 Euro-6 적용년도 2000~ ~ ~ ~15 [원] 56,500 56,500 95, , , ,000 [달러]

59 2) 세계시장을 선도하는 주요생산 업체 업체명(국적) 생산품목과 주요 특징 비 고 VolksWagen 승용/SUV 독일 PSA 승용차 프랑스 M-Benz 고급 승용/SUV 독일 BMW 고급 승용/SUV 독일 Toyota 승용/SUV, 픽업 일본 GM 승용/SUV, 픽업 미국 Honda 승용/SUV 일본 Ford 승용/SUV, 픽업 미국 Bosch 연료공급장치, 연료분사장치, 엔진제어장치 독일 Denso 연료분사장치, 엔진전자장치, 엔진냉각장치 일본 Visteon 연료펌프, 연료레일, 엔진관련부품 미국 Faurecia 배기장치, 입자필터, 머플러 프랑스 TRW Automotive 엔진밸브, 실린더헤드 모듈, 밸브트레인 미국 Siemens VDO Automotive 연료분사장치, EGR, DePM, DeNOx 시스템 독일 Dana EGR Cooler, 연료 및 오일 쿨러 미국 Valeo EGR Cooler, 엔진 냉각장치, 공조장치 프랑스 Mahle GmbH 피스톤, 엔진부품, 필터시스템 독일 Kolbenschmidt Pierburg AG EGR 밸브, 실린더 블록 독일 Delphi 연료분사 장치, ECU, TCU 미국 Mitsubishi Electric 엔진제어장치, 엔진 전장부품 일본 Aisin Seiki Co. 엔진부품, 변속기 일본 BorgWaner Inc. 과급기, 변속기 미국 Engelhard 배기후처리 장치 미국 JohnsonMatthey 배기후처리 장치 미국 NGK 배기후처리용 담체 일본 IBIDEN 배기후처리용 담체 일본

60 2.2.2 국내 수요, 공급 규모 국내 자동차시장의 규모변화를 살펴보면, 내수시장은 2002년부터 2006년 도 통계자료를 바탕으로 평균 -7.4%의 감소세를 보이고 있으나, 2005년도 부터 4.4%의 증가세로 전환되었으며, 07년 내수는 경기둔화, 고용불안정, 고유가 등 부정적 요인이 지속되나 차량 노후화에 따른 대체수요 발생으 로 전년대비 3.1% 증가한 120만대 예상됨 국내 자동차생산은 2006년도까지 최근 5년간 평균 5.1%의 성장세를 보이 고 있으며, '07년 자동차생산은 전반적인 국내경기 둔화에 따라 내수판 매 부진이 지속되고 원화절상, 해외생산 증가에 따라 수출도 소폭 증가에 그쳐 전년대비 4.2% 증가한 400만대가 전망됨 국내 수출입 규모를 살펴보면, 2006년도까지 최근 5년간 평균 15.6%의 성 장세이며, 내수시장은 평균 -7.4%의 감소세이나 2005년도 이후로 회복세 를 보임 국내 자동차관련 기업의 수는 2000년 이후 국내 자동차 업계의 활황으로 소폭 증가하였다가, 국제 경쟁력 강화 및 환율 변동 등의 이유로 업체간 인수 합병을 비롯한 글로벌화가 진행되어 소폭 하락한 902개임(2006년 기준) 811개 중소기업중에는 매출액 1,000억원 이상(조세특례제한법시행령 제2 조)인 업체가 58개사가 있어 실질적인 대기업수는 149개사에 이르고 있어 자동차관련 기업의 규모가 커지고 있는 추세임 국내 자동차관련 주요 부품업체 중 높은 기술 수준과, 많은 투자가 필요 한 전기/전자화, 연료분사 장치, 배기후처리 장치 등을 생산하는 업체의 규모가 큼을 알수 있음(매출액 기준) 자동차산업의 총고용 인원 및 제조업내 고용비중이 점진적으로 증가하는 추세임

61 1) 국내 시장규모 <완성차 국내시장 규모변화> (단위 : 대) 구분 내수 수출 내수 수출 내수 수출 내수 수출 내수 수출 승용차 1225,210 1,001, , , ,681 1,413,723 1,720,124 2,276,576 2,456,525 2,530,180 다목적형 520, , , , ,400 버스 154,429 59, ,517 46,554 91,024 40,197 76,346 43,078 74,077 31,498 트럭 229,463 35, ,546 47, ,628 62, ,699 85, ,392 85,799 특장차 13, , , ,967 1,431 11, 합계 1,622,268 1,509,546 1,318,312 1,814,938 1,093,652 2,379,563 1,142,562 2,586,088 1,164,254 2,648,220 2) 국내 생산규모 (단위 : 대) 구분 승용차 2,651,273 2,767,716 3,122,600 3,357,094 3,489,136 다목적형 959, ,538 1,068,932 1,162,481 1,190,662 버스 216, , , , ,760 트럭 267, , , , ,674 특장차 13,163 13,359 10,776 10,585 12,532 합계 3,147,584 3,177,870 4,469,464 3,699,350 3,840,102 3) 국내 수출 입 규모 <자동차산업의 국내 수요, 공급 규모 추이> (단위 :대,%) 연평균증 구분 가율 생산 3,147,584 3,177,870 3,469,464 3,699,350 3,840, 공급 수입 30,491 27,441 34,712 46,221 56, 수요 수출 1,509,546 1,814,938 2,379,563 2,586,088 2,648, 내수 1,622,268 1,318,312 1,093,652 1,142,562 1,164,

62 4) 해당산업의 기업규모별 현황 <자동차산업의 기업규모별 현황 - 부품업체> (단위 : 업체수) 구 분 중소기업 해당산업 대기업 소계 제조업 110, , , 비 중 (%)

63 5) 국내 주요 생산업체 <자동차산업관련 주요 생산업체 및 생산품목> 업체명 현대자동차 업체별 주요 생산품목 승용, 상용차 비 고 (매출액) 27조원 기아자동차 승용, 상용차 16조원 완성차업체 쌍용자동차(주) 승용/SUV 3.5조원 GM대우자동차 승용, 상용차 7.5조원 희성엥겔하드(주) 자동차 배기정화용 촉매 및 후처리 장치 4,773억원 (주)오덱 후처리 장 치 관련 자동차 배기정화용 촉매 및 후처리 장치 1,506억원 세종공업(주) 소음기, 자동차용 촉매 3,560억원 포레시아 배기시스템 소음기, 자동차용 촉매 700억원 캄텍(주) EGR Valve, Solenoid valve, Vacuum pump, Control Actuators, Air Intake Module, EGR module 385억원 (주)모토닉 EGR 관련 LPG kit, Throttle Body, Air induction components 2,500억원 유니크 EGR Valve, Instrument parts, Solenoid. 630억원 코렌스 EGR cooler 300억원 현대모비스(주) 종합 자동차부품, 디젤엔진 후처리장치 7조, 5477억원 동현말레필터시스템 EGR, FUEL FILTER 600억원 한국로버트보쉬기전 (주) (주)씨멘스 오토모티브 연료 분사시스 템 관련 디젤 연료분사장치, ABS, 전자제어 장치 전기식 연료분사시스템 및 부품제조 4,765억원 3,469억원 한국델파이디젤(주) 노즐, 인젝터, 펌프 865억원 주) 2005년 매출액 기준, 한국산업기술평가원, 각사 영업자료

64 6) 해당 산업의 고용 현황 <자동차산업의 산업고용현황> (단위 : 천명, %) 구 분 제조업 (A) 2,653 2,648 2,696 2,735 2,798 기계 공업 (B) ,035 1,092 고 용 자동차 산업 (C) 자동차 산업비중 (C/A) 자동차 산업비중 (C/B)

65 2.2.3 향후시장 전망 1) 세계시장(과제완료 후 5년) 디젤승용차 세계시장 규모(과제완료 후 5년) (단위 : 천대) 구분 연평균 증가율 디젤승용차수 16,643 17,959 18,918 19,991 21, % 디젤승용차 점유률 전체 자동차수 25.2% 26.4% 27.0% 27.7% 28.3% 3.1% 66,045 68,026 70,067 72,169 74, % 전체 : 2010년 예상기준 년 3% 성장률 적용 디젤승용차 점유율 : J.D. POWER 년 까지의 디젤 탑재 중/소형 자동차 전망 EGR System 세계 시장 규모(과제완료 후 5년) (단위 : 천불,%) 구분 연평균 증가율 EGR System 4,124,220 4,450,229 4,687,912 6,083,217 6,401, % 전체 : 2010년 예상기준 년 3% 성장률 적용 산출근거 : 단품기준가 * 생산대수*점유율 디젤승용차 점유율 전망 <주요 지역/나라의 디젤 차량 점유율 전망> (단위: %) 지역/나라 북미 서유럽 동유럽 일본 중국 한국 세계 자료: J.D. POWER 년 까지의 디젤 탑재 중/소형 자동차 전망

66 Market Share (%) 북미 서유럽 동유럽 일본 중국 한국 세계 Year <주요 지역/나라의 디젤 차량 점유율 전망(단위: %)> 자료: J.D. POWER 년 까지의 디젤 탑재 중/소형 자동차 전망 전 세계의 디젤 Light duty 자동차 시장 점유율은 2015년까지 약 26%에 도달할 것으로 JD POWER사에서는 전망. JD POWER사에 의하면, 디젤 Light duty차량은 향후 10년 간 2배에 가까운 시장 점유율 증가를 통해 2005년 1,500백만 대였던 판매량이 2,900만 대에 도달할 것이라고 예측함 과거 10년 간은 서유럽이 디젤 차량의 급속한 성장에 크게 기여한 것과 는 달리, 향후 10년 간은 서유럽 이외 시장에서의 디젤 수요 증가가 디젤 성장에 기여할 것으로 보임 유가의 상승과 지구온난화에 의한 연비 규제의 압력으로 인해 기존의 가솔린 엔진을 고효율, 연비절약형 대체방안이 끊임 없이 연구되고 있고, 현재 상용화된 방법 중에 디젤엔진과 하이브리드가 가장 큰 비중을 차지 함 아시아 시장 중에서 한국과 인도는 아시아의 디젤 성장률을 이끌 주요 시장으로 분석되고 있고, 중국 또한 끊임 없이 발전되어가고 있는 반면, 일본 시장에서의 디젤 차량 판매에 대한 단기적, 중기적 전망은 디젤 기 술에 대한 소비자의 반대로 다소 제한된 편임

67 서유럽 시장은 일부 주요 시장이 포화상태에 도달함에 따라 느린 성장 률이 예측되고 있으나, 동유럽 시장은 향후 10년간 빠른 성장세를 통해 서유럽의 디젤 중흥세를 이어갈 것으로 보임 Euro-5 배기규제 만족은 디젤 시장의 성장세에 영향을 미치지 않을 것 으로 예상되고 있으나, 더욱 강화된 Euro-6 배기규제 만족을 위해서 추가 되는 신기술이나 후처리 장치로 인한 디젤 엔진 원가상승 부담은 디젤엔 진의 저연비의 장점을 퇴색시킬 것이고, 이로 인해 서유럽 시장은 60% 이하에서 디젤차량 점유율이 최고점에 도달할 것으로 예상됨. 현재는 Volkswagen과 Ford사가 세계 1, 2 위의 디젤차량 생산 회사가 될 것으로 예상되고 Toyota도 세계에서 가장 빠르게 성장하는 디젤 신차 시장 경쟁에 가세할 것으로 예측됨 <서유럽 시장 차량 생산량과 디젤차량 점유율 예측> (단위 : 백만 대) 서유럽 시장의 자동차 생산국가는 오스트리아, 벨기에, 독일, 스페인, 핀 란드, 프랑스, 영국, 이탈리아, 네덜란드. 포르투가르 스웨덴의 총 11개국 이며, 상기 국가의 자동차 총 생산 대수와 디젤 차량의 점유율 예측결과, 서유럽 시장의 디젤차량 점유율은 60% 이하 수준에서 정점에 도달할 것 으로 보임

68 <북미 시장 차량 생산량과 디젤차량 점유율 예측> (단위: 백만 대) 북미 시장의 경우에는 엄격한 배기규제, 저유가 환경, 디젤차 및 디젤유 관련 정부 혜택이 적고 디젤 공급 인프라(전체 주유소의 42%만 디젤 공 급 가능)가 부족한 이유 등으로 인해 대형 트럭을 제외한 부문에 대한 디 젤 차량 점유율이 유럽이나 한국에 비해 낮은 편이었으나, 2001년 이후 두 배 이상 오른 유가로 인해 연비효율에 대한 소비자 요구 증가 기술 개발을 통한 디젤차 단점(소음, 승차감) 보완으로 소비자 인식 변화 2006년 10월 이후 저유황유(15~30ppm) 판매 의무화 및 디젤유 생산 시설 관련 규제 대폭 완화 캘리포니아주에서 지구온난화에 대한 대책으로 발효한 CO 2 규제 기업평균연비(CAFE) 규제 Tier2 Bin5 배기규제 만족 차량에 대해 06년 1월부터 10년 까지 최 소 $650, 최대 $3,400에 달하는 세금혜택이 주어지는 에너지 법안 발 효 SCR, LNT 등 NOx저감장치의 상용화로 가솔린차 수준으로 강화된 NOx인증 기준치 만족 가능 등의 환경 변화로 인해 디젤 차량에 대한 소비자의 관심이 증가하게 되 었으며 주요 메이커 들도 향후 3~4년 이내 디젤차 출시 확대 의지가 표

69 명된 상태로, 이로 인해 향후 10년간 디젤 점유율의 급격한 증가가 전망 됨 2) 국내 수요, 공급 전망(과제완료 후 5년) 국내 디젤차량 시장 점유율 현재 국내 디젤차량 시장은 고유가 및 RV차량에 대한 소비자의 선호도로 인해 최근에 디젤 차량 점유율이 급격히 증가한 상태이나, 가솔린과 디젤 연료의 가격 차이 감소(100 : 85) 및 디젤 차량의 재료비 상승으로 인해 점유율은 25% 수준에서 안정화될 것으로 보임 <한국 시장 차량 생산량과 디젤차량 점유율 예측> (단위: 백만 대) 디젤엔진 및 후처리 장치 향후 시장 전망 CO2등의 환경규제 강화에 대응하기 위한 디젤 및 대체연료 차량 시장이 급속히 확대될 것으로 예측되며, 강화된 배기규정에 따라 후처리장치의 장착이 필수조건이 될 가능성이 매우 높아서 배출가스 저감기술이 성공 적으로 개발된다면, 수입대체에 따른 대규모 외화절감효과와 해외 수출 시장 점유율 상승을 보일 것으로 예상됨

70 Euro-4에서 Euro-5/6로 이동 시 차량 대당 추가 비용 발생 부분 - CDPF추가 100만원 (배기량 및 귀금속 량에 따라 다름) - SCR 200만원 - LNT 160만원(배기량 및 귀금속 량에 따라 다름) - LP EGR 80만원 - 연료분사장치 고압화 100만원 (1) Euro-4에 CDPF 미적용 시 Euro-5 CDPF추가 및 연료분사장치 고압화에 따른 비용 : 200만원 Euro-6 Euro-5엔진에 LNT 및 LP-EGR 추가 비용 : 240만원 Euro-5엔진에 SCR 및 LP-EGR 추가 비용 : 280만원 (2) Euro-4에 CDPF 적용 시 Euro-5 연료분사장치 고압화에 따른 비용 : 100만원 Euro-6 유로5엔진에 LNT 및 LP-EGR 추가 비용 : 240만원 유로5엔진에 SCR 및 LP-EGR 추가 비용 : 280만원 디젤엔진 탑재차량 생산 규모 (1) 조사 지역: 한국, 서유럽, 북미 (2) 생산규모 구 분 현재의 시장규모 ( 2007년 ) 예상 시장규모 ( 2012년 ) 북미/유럽 시장규모 1,567,000억원 1,784,000억원 한국 시장규모 150,000억원 195,000억원 * 산출근거:(차량 생산기준) 한국 자동차 업체(디젤엔진 탑재차량) : 2007년 현재 : 100만대/년 x 0.15억원/대=15 조원/년 2012년 예상 : 130만대/년 x 0.15억원/대=19.5 조원/년 서유럽 자동차 업체 : 유럽은 디젤 점유율 55%수준에서 포화 2007년 현재 : 900만대 x 0.15억원/대 = 135 조원/년 2012년 예상 : 960만대 x 0.15억원/대 = 144 조원/년 북미 자동차 업체 : 북미는 디젤 점유율의 지속적인 성장 예상 2007년 현재 : 145만대 x 0.15억원/대 = 21.7 조원/년 2012년 예상 : 230만대 x 0.15억원/대 = 34.5 조원/년

71 배기후처리장치 구 분 현재의 시장규모 ( 2007 년 ) 예상 시장규모 (2012 년) 북미/유럽 시장규모 352,000 억원 403,000 억원 한국 시장규모 33,400 억원 43,000 억원 * 산출근거(한국, 유럽) : 생산대수 [1.0(적용대수) 1백만원(DPF)] + [0.9(적용대수) 2백60십만원(DeNOx후처리 평균가격)] * 산출근거(북미) : 생산대수 [1.0(적용대수) 1백만원(DPF)] + [1.0(적용대수) 2백60십만원(DeNOx후처리 평균가격)] EGR System 국내 시장 규모 (단위 : 천불, %) 구 분 연평균 증가율 EGR System 388, , , , , % * 산출근거: 생산대수 적용대수 단품가격(세계시장 규모 참조)

72 2.3 연구개발 인프라 분석 국내 제조업체 현황 및 연구기반 현황 1) 기업규모 현황 2007년 현재 국내 완성차 업체는 현대자동차, 기아자동차, GM대우오토& 테크놀로지, 쌍용자동차, 르노삼성자동차, 대우버스, 타타대우 등 총 7개 업체 완성차업체와 직접 거래하는 1차 협력업체는 902개사이며, 이중 대기업이 91개사이며, 중소기업이 811개사 IMF를 거치면서 소규모 자동차 부품 제조업체는 경쟁력을 얻기 위하여 보다 큰 제조업체로 통폐합되는 경향이며, 대규모 부품업체의 경우 경쟁력 강화를 위해 외국 기술 도입과 자본 결 합이 활발히 진행됨 2006년 현재 100인 미만의 업체는 매년 감소하였고, 50인 이상의 제조업 체는 꾸준히 증가하는 추세 전체 자동차 부품업체중 2006년 기준 종업원수 50인 미만의 소규모 업체 가 전체의 30% 정도를 차지하는 구조 (단위 : 업체수) 구 분 2002년 2003년 2004년 2005년 2006년 비고 1~50인 미만 ~100인 미만 ~300인 미만 인 이상 계 자료 : 자동차산업편람, 자동차공업협동조합(KAICA)

73 2) 제조업체의 인력분포 자동차 제조업체의 인력은 글로벌화에 따른 연구 인력의 필요성이 강조 되면서 박사 및 석사 이상의 고학력자의 인력이 증가 제조업체의 자동화 기술이 꾸준히 보급되고 교육 수준이 향상됨에 따라 서 기타 부분의 제조 인력이 줄어드는 경향이 있음 구 분 전 체 해당산업 비중(%) 년도 박사, 기술사 석 사 학 사 기 타 8,523 44,048 75,372 6,357 10,261 49,595 85,138 9, ,548 9, ,949 10, 계 134, ,308 14,193 15, 자료 : 산업기술주요통계요람, 산업기술진흥협회, ) 연구소 보유현황 우리나라의 산업기술은 1960년대 국 공립시험 연구기관을 중심으로 한 시 험 검사 및 조사기능 위주의 기술개발체제에서 출발 1970년대에는 정부출연연구기관의 기술개발 활동을 통해 산업기술에 대 한 민간기업의 기술수요(Needs)를 충족시켜 왔으며, 1980년대에는 기업부설연구소의 설립이 본격화되면서부터 민간기업 주도 의 산업기술개발체제로 전환되었고 2006년 12월말 현재 민간기업연구소가 13,324개로 비약적으로 증가해 21 세기는 확실한 민간 주도의 산업기술개발시대를 예고함 또한 세계화에 따른 기술 축적과 연구의 필요성이 대두되면서 매년 기업 부설 연구소의 비중은 증가하고 있는 추세

74 (단위 : 연구소수) 구 분 전체산업 기업 부설연구소 10,270 11,810 13,324 해당산업 기업 부설연구소 1,682 1,995 2,383 비중(%) 자료 : 산업기술주요통계요람, 산업기술진흥협회, ) 국내 주요 자동차관련 연구기관 <국내 자동차 관련 산학연 기술 연구소 현황> 기 관 연구 분야 현대/기아자동차(주) 남양종합기술연구소 현대/기아자동차(주) 마북환경기술연구소 현대/기아자동차(주) 전주상용연구소 GM대우자동차(주) 기술연구소 GM대우자동차(주) 생산기술연구소 쌍용자동차(주) R&D 센터 르노삼성자동차(주) 중앙연구소 대림자동차공업(주) 기술연구소 효성기계공업(주) S&T모터스기술연구소 현대모비스(주) 기술연구소 국제종합기계(주) 부설 기술연구소 두산인프라코어(주) 군산엔진연구소 카스코(주) 연구소 케피코(주) 기술연구소 캐프스(주) 기술연구소 한국델파이 기술연구소 POSCO(주) 기술연구소 S-Oil(주) 연구소 완성차 자동차 환경 상용차 완성차 완성차 생산기술 완성차 완성차 이륜차 이륜차 자동차부품 농기계 상용엔진 엔진부품 엔진부품 자동차부품 자동차부품 자동차 강판 자동차연료

75 <국내 자동차 관련 산학연 기술 연구소 현황> 기 관 연구 분야 고등기술연구원 교통안전공단 자동차성능시험연구소 국립환경과학원 교통환경연구소 보험개발원 자동차기술연구소 자동차부품연구원 자동차전자제어연구소 포항산업과학연구원 한국기계연구원 한국석유품질관리원 한국에너지기술연구원 자동차 선행기술 자동차 평가 배기인증 안전기술 자동차 종합 전장부품 자동차소재 동력 장치 자동차 연료 자동차 에너지 <국내 자동차 관련 산학연 기술 연구소 현황> 기 관 연구 분야 경북대학교 트라이볼로지연구소 경상대학교 수송기계부품기술혁신센타 계명대학교 저공해자동차부품기술개발센터 군산대학교 자동차부품기술혁신센터 부산대학교 기계공학연구정보센터 부산대학교 부산경남자동차테크노센터 서울대학교 차세대자동차연구센터 연세대학교 자동차기술연구소 인제대학교 수송기계부품기술혁신센터 인하대학교 소재경량화 기술혁신센터 인하대학교 자동차동력계부품기술혁신센타 전남대학교 자동차연구소 전북대학교 자동차부품 금형기술혁신센터 한국과학기술원 연소기술연구센터 한양대학교 신뢰성분석연구센터 한양대학교 자동차전자기술교육센터 윤활 자동차부품 자동차 동력장치 자동차 샤시 자동차부품 자동차부품 자동차부품 자동차환경 자동차부품 자동차소재 자동차 동력장치 자동차부품 부품 가공기술 자동차 엔진 평가기술 자동차 전장

76 2.3.2 정부지원 정책 현황 1) 관련법령 및 규제현황 국내의 관련 법령은 배기가스 저감에 초점을 두어 대기환경보전법이 제 정되어 있음 1978년 환경보전법상에 최초로 도입된 제작차 배출허용기준은 1980년 휘 발유차량에 대한 배출허용기준 설정이후 여러 단계에 걸친 규제방법의 변경과 규제기준의 강화가 진행되어 왔으며, 1988년 서울올림픽 개최를 계기로 휘발유승용차에의 삼원촉매장치의 부착의무화와 연료의 무연화가 실시되면서 저공해화가 본격적으로 추진되었음 1996년 9월 개정된 대기환경보전법시행규칙에서는 년에 모든 차종의 배출허용기준을 선진국 수준으로 강화하였고 이 기간동안에 자동 차로 인한 오염수준을 크게 저감시킬 수 있는 제도적 토대를 마련하였음. 또한 배출가스 규제기준의 강화와 함께 배출가스 보증기간을 5년 또는 8 만 km에서 10년 또는 16만 km로 확대하여 배출가스 관련 부품의 내구성 과 품질을 향상시키고 있는데 생산년도에 따라 일정한 비율로 생산대수 를 늘려 가면서 강화된 배출가스 보증기간을 적용하는 차량을 생산하도 록 의무화하였음 1999년 10월 개정된 대기환경보전법 시행규칙에서는 2000년 1월부터 배 출가스수준을 신규제작차 휘발유승용차에 대하여 미국의 94년 이후 배출 가스 규제기준을 적용하고, 경유차의 경우 유럽의 1996년이후 기준을 적 용하여 선진국 수준의 기준을 3 4년이내에 도달할 수 있도록 유도하고 있음 우리나라의 운행차에 대한 검사제도는 운행차 정기검사와 대기환경규제 지역에서의 운행차 정밀검사 및 지자체에서 실시하는 수시검사로 나누어 관리하고 있음. 운행차 배출가스 정기검사는 그동안 자동차관리법에 의하 여 안전검사와 함게 시행되어 왔으며, 1995년 12월 대기환경보전법 개정 시 배출가스검사를 강화하기 위하여 정기검사제도가 도입되었음 미국 등의 선진국에서 배출물 규제를 강화하고 있는 세계적인 추세에 발

77 맞추어 국내의 배출물 관련 기준은 앞으로 더욱 강화될 것임 <차종별 제작차 배출허용기준 추이> 차 종 대상 물질 1997년 1998년 2000년 2001년 2002년 2006년 휘발유 승용차 질소산화물 0.62g/km 0.40g/km 0.25g/km (0.37g/km) 0.25g/km (0.37g/km) 0.12g/km (0.19g/km) 0.031g/km (0.044g/km) 대형경유차 입자상물질 0.9g/kWh 0.1g/kWh 0.2g/kWh 0.2g/km 0.10g/km 0.02g/km 매 연 35% 25% 20% 20% 15% 10% 소형화물차 입자상물질 0.31g/km 0.25g/km 0.14g/km 0.14g/km 0.10g/km 0.06g/km 이륜자동차 HC (50cc이하) 0.70% 0.70% 8.0g/km 8.0g/km 8.0g/km - * ( )은 배출가스 보증기간이 10년 16만킬로미터인 자동차에 적용 * 종전의 농도기준에서 2000년부터는 중량기준으로 전환함. * 자료 : 환경부 ( 엔진 및 후처리장치의 평가의 주요항목은 출력성능 및 배기규제가 그 대 부분을 차지함. 따라서 배출가스 시험방법을 분석하면 관련 평가기술의 내용을 파악할 수 있음 배출가스 시험방법의 특성은 아래와 같이 분류할 수 있음 <배출가스 시험방법 특성> 시험모드 대상차량 대표모드종류 샤시시험모드 엔진시험모드 승용차 및 소형화물차 중량자동차 FTP-72,FTP-75(CVS-75),ECE-15, EUDC, 10-Mode, 11-Mode US Transient, ECE, ETC, ELR 배출가스 평가기술은 계속적으로 보완,수정되고 있으며, 국제적으로 시험 규격을 통일하려는 노력들도 계속되고 있음. 이러한 노력은 UNECE(유엔 유럽경제위원회) 산하 GRPE(대기오염/에너지부회)에 설치된 WHDC

78 (Worldwide Heavy Diesel Certification)란 워킹그룹을 통해 이뤄지고 있 으며, 그 내용은 배출가스 시험 시 엔진운전에 이용되는 국제조화시험 사 이클을 만들고 Full Dilution 방법을 간소히 대체할 새로운 배출가스 측 정법 설정하는 것임 제작자동차 관리를 위해서는 자동차배출허용기준 강화와 함께 합리적인 제작차 인증제도 운용이 필요함. 인증제도의 목적은 자동차제작사에서 생 산되어 판매된 자동차가 배출가스보증기간동안 배출허용기준을 준수하는 지를 확인하고 관리하는 제도임. 다음은 각국의 인증제도를 비교 제시한 것임

79 <인증제도 비교> 항 목 한 국 미연방 인증내구 16만km내구주행 내구모드 DF 배출가스시험 6.4K 주행 배출가스 측정 배출치*DF <기준치 6.4K 확인시험 Confirmatory Test 양산차 관리 COP (Confirmatory of Production) 운행차배출 확인 In-Use Tst 운행차 검사 미연방 (CAP 2000) AMA 11-Lap AMA RDP-I ADP CVS-75, Evap. 자공연시험 수시검사 정기검사 결함확인 노상수시검사 정기검사 CO/HC, Smoke, λ FTP, Cold CO, ORVR, Evap, SFTP, CST 제작사 시험 Tier-I, Tier-II, TLEV, LEV, ULEV, SULEV ORVR, Cold CO, Evap. SFTP, CST NLEV OBD-II CFV EPA 확인시험 SEA -6.4K Test Surveillance Test In-Use Confirmatory Test DF 미적용 <기준치 I/M Test EPA확인시험 제작사확인 시험 In-Use Verification Test In-Use Confirmatory Test 기준치적용 CARB 50F Tier-I, TLEV, LEV, ULEV, ZEV LEV-II ORVR,Cold CO, Evap. SFTP OBD-II 50F Assembly Line Test -FTP, QA Test In-Use 기준 적용 HDVIP PSIP Idle Test

80 국내 인증제도 우리나라의 제작자동차 배출가스 인증체계는 미국의 인증체계를 따르고 있다. 즉 자동차를 생산 판매하기 전에 시제품(Prototype)을 생산하여 배 출가스 및 소음에 대한 인증을 취득한 후 자동차를 생산하며 생산중인 자동차에 대한 품질검사를 실시 자동차를 판매한 후에는 운행 중인 과정에서 자동차 배출가스의 보증을 위하여 배출가스 보증기간(Useful Life)을 정하고 배출가스 보증기간 내에 서 운행하는 자동차의 배출가스 성능을 평가하고 결함이 발생시 이를 시 정하기 위하여 결함시정제도를 실시 이와 같은 배출가스 인증제도의 목표는 배출가스 보증기간 동안 배출가 스 규제를 만족시킬 수 있도록 자동차가 설계되고 제작되도록 하기 위함 사전인증 제작사 자율 인증 양산차 관리 제작사 품질 관리 사후 인증 전차종 확대 배출혀용기준 열화계수(DF) 측정치*DF<기준 인증 측정치 인증신청 내구시험 AMA 11-lap ADP 배출가스시험 승용차:cvs-75(차량) 중량차:D-13(엔진) 양산제조 판매 배출가스보증기간 8만 km 16만 km 내구사이클 열화계수(DF) 장비 정도검사 인증차종, 기간축소 인증서류 간소화 수시검사 정기검사 Monitoring Screen Test 제작사 자발적 recall Confirmatory Test(결함확인검사) 중량차 Rover System 운영 <국내의 인증제도> 미국 (연방 및 캘리포니아) 인증제도의 목표 -배출가스 보증기간(Useful Life)동안 배출가스 규제를 만족시킬 수 있도 록 자동차를 설계하고 제작하는 것을 보증하기 위함 단계별 평가

81 - 생산전 평가(Pre-Production Evaluation) 인증(Certification): 자동차를 판매하기 전에 배출가스 관련 방지시스템 의 설계가 제대로 되었는지 를 평가하기 위함 - 제작과정에서의 평가(Production Evaluation) SEA(Selective Enforcement Audit): 생산공정(Assembly Line)에서 완 성자동차를 무작위 샘플링하여 배출가스 평가 - 운행차 배출가스 평가(In-Use Evaluation) Recall: 몇 년 동안 실제로 사용한 후 적절히 유지 보수한 자동차를 대 상으로 배출가스 평가 내구성 데이터(Durability Data) - 내구성 데이터 자동차는 표준주행모드(AMA)에 의해 주행거리 누적 - 일정기간마다 배출가스 시험 : 5~7회 시험 - 배출가스 결과와 주행거리와의 관계를 그래프에 나타내고 최소자승법 에 의해 회기직선식을 구하여 열화계수(DF : Deterioration Factor)를 계산함 - 연간 10,000대 이하를 생산하거나 수입하는 제작자는 지정열화계수 (Assigned DF) 사용: 지정열화계수는 EPA OMS(Office of Mobile Source)에서 A/C(Advisory Circular)에 의해 제작자에게 배포하며 현 재는 1988년에 고시한 지정열화계수를 사용하며 당분간 개정할 계획 은 없음 부적절한 장치(Defeat Devices) 사용금지 - 냉간 CO(Cold CO)와 같은 배출가스 측정 시 정상적인 모드주행을 조 작하여 배출가스 배출을 줄이는 장치와 같은 부적절한 장치의 사용을 금지함 - 특히 중량자동차의 배출가스 측정 시 모드의 조작 등을 통하여 배출가 스를 조정하는 사례가 있어 이를 방지하기 위하여 ROVER(Realtime On-Road Vehicle Emission Reporter)를 사용하여 실제 도로상의 운행 상태에서 배출가스(CO, HC, NOx, CO 2 및 매연)를 측정하는 모니터링 장비이다. 이 장비는 배기관에 Flow Meter를 설치하여 운전 중 배기유 량을 측정하고, Laptop Computer를 차량에 설치하여 토크, 자동차 및 엔진속도, 출력을 측정하여 실제상태에서의 배출가스량을 측정

82 OBD 년 이후 소형자동차(LDV) 및 소형화물자동차(LDT)에 적용 - ECU와 각종 센서 및 액츄에이터를 유기적으로 연결하여 자동차의 배 출가스 과다배출과 배출에 중대한 영향을 미치는 자동차 부품의 결함 발생시 이를 감지하여 운전자에게 경고 등을 통하여 알려줌으로서 배 출가스를 줄이고자 하는 목적에서 사용 양산차 시험 - 목표 제작자가 인증 받은 배출가스 허용기준을 만족하도록 자동차를 제작 하였는지를 확인하기 위함 제작자에게 자발적으로 양산차 시험을 실시하도록 혜택부여 생산라인에서 자동차를 샘플링하여 배출가스 시험 자동차 제작자가 자발적으로 배출가스 시험을 실시하여 SEA (Selective Enforcement Audit)를 만족하는지 확인함 SEA에 만족하지 못하면 자동차 제작자가 문제점을 시정할 때까지 인 증서를 연기할 수 있음 현재는 대형엔진이 엄격한 허용기준 때문에 LDV보다 불합격율이 높 기 때문에 중점을 두어 관리하고 있음

83 배출가스 인증신청서 제출 Yes 청문 NO 종료 NO 검토 Yes 인증신청서 승인 시험절차승인 Yes 시험차 선정 NO 보완 배출가스, 증발가스 연비 시험차 내구시험차 Yes 배출가스 Carry over DF Carry over Yes 종전DF NO NO 주행거리 누적 주행거리누적 정비 정비 배출가스 증발가스 연비측정 주행단계별 배출가스 측정 DF산출 배출가스 허용기준 승인 배출가스 인증 기록보관 <자동차의 배출가스 인증 절차>

84 유럽 EU국가는 통합인증방식으로서 WVTA(Whole Vehicle Type Approval)에 규정된 EEC의 각 법규항목 인증서를 취득하고, 이 인증서에 따른 WVTA 검사 통과후 판매 기타 유럽 국가는 국별인증방식으로서 수출 대상국별로 요구되는 ECE 법 규 항목(EEC도 가능) 인증서를 취득하고, 이 인증서 및 자국법에 따른 NTA(National Type Approval) 검사 통과 후 판매 인증 취득 방법 - EU 국가 : COC (Certificate of Conformity) : 승인적합성 증명서 제작자/수입업자 소비자 COC 부품 형식승인 시스템 형식승인 WVTA 등록 1 부품/시스템 형식승인 대표국 인증기관의 감독관 입회하에 인증시험시설을 갖춘 장소(제작사 또 는 해외 인증기관)에서 각 항목(배출가스, 소음 등)에 대해 시험을 실시, 법규 요건 만족 시 인증서 획득 2 전체차량 형식승인(WVTA) 부품/시스템 형식승인서를 취득한 뒤 WVTA을 한 EU 국가에서 취득하면 EU 영역내에서 이 차량 형식승인서가 통용됨. 따라서 WVTA취득 차량은 어떤 EU 국가에서라도 추가 검사나 교통부 서류심사를 받지 않고 바로 등록할 수 있음 3 공장 감사 및 생산적합성(COP : Conformity of Production) 시스템/부품 형식승인 또는 WVTA을 받으려면 공장의 품질보증절차에 대한 감사를 받아야 하며, 형식승인 신청 시 품질보증시스템에 대한 서류 를 요청받게 된다. 기본적으로 ISO 9000에 의한 일반 원칙에 따라 인증기 관의 엔지니어들은 공장의 부품 입고에서부터 제조공정, 최종검사 과정까 지 검사한다. 또한, 생산된 물품이 모두 형식 승인된 규정을 만족하는지

85 여부와 운영자들이 제대로 실행하고 있는지를 확인한다. 최초검사에 통과 한 이후, 일정기간마다 방문 조사가 이루어짐 - 기타 유럽 국가 부품 형식승인 1 국별 인증방식 제작자/수입업자 시스템 형식승인 NTA (Nationa l Type Approva l) 소비자 등록 자국 인증제도에 따라 국가별로 인증을 취득해야 한다. 자국법규를 대신 하는 통합법규(ECE/EEC) 항목들에 대한 시스템/부품 형식승인서를 취득 하는 방법은 EU 국가의 경우와 동일하다. 통합법규와 다른 특별한 자국법 규가 있을 경우 이에 대한 적합성 시험과 검사를 받아야 차량 형식승인을 취득할 수 있음 2 공장감사 및 생산적합성 (COP : Conformity of Production) 시스템/부품 형식승인 또는 차량 형식승인을 받으려면 공장의 품질보증절 차에 대한 감사를 받아야 한다. 국가별로 양산차에 대한 COP가 정기적으 로 실시 일본 자동차 형식지정 제도 - 일본의 자동차 배출가스 인증제도는 우리나라나 미국과는 달리 안전성 능과 배출가스 성능을 함께 취급 - 인증제도는 정상적인 인증을 실시하는 형식지정제도(Type Designation System), 연산 10,000대 미만의 생산차 또는 특수용도차(구급차, 순찰 차)등에 해당하는 신형자동차 신고제도(Type Notification System) 및 연산 2,000대 미만이 판매되는 수입자동차에 적용되는 수입차 특별취급 제도 (Preferential Handling Procedure)가 있음

86 <형식 지정제도> 장치의 형식지정 신청 심사 장치 형식지정 자동차의 형식지정 신청 차량심사 기준적합성 서면심사 형식지정 제작사등이 행하는 완성검사 신규검사 품질관리체제 서면심사 (완성검사종료증발행) (샘풀링 검사) 형식승인을 받은 장 치는 심사생략 리콜 Ⅱ. 신형자동차 신청제도 신청 차량 심사 기준적합성 서면검사 심사결과 통지 신규검사 (1대마다 검사실시) 등 록 사 용 Ⅲ. 수입자동차 특별취급제도 신청 기준적합성 서면검사 신청확인서 교부 신규검사 (1대마다 검사 실시) 인증제도의 국제적 표준화 추세 수송교통수단의 급속한 발전으로 인하여 전세계 사람들은 다른 지역이나 국가를 가깝게 느낄 수 있게 되었다. 또한 경제적으로도 이른바 세계화가 진전되고 있다. 이 같은 사회적 진보에 크게 기여한 교통기관 가운데, 국 경을 초월하는 선박, 항공기에 대해서는, IMO(국제해사기관)이나 ICAO (국제민간항공기관)에서 기준의 국제적인 통일화가 벌써부터 시도되고 있 음

87 반면, 자동차는, 최근까지 사용이 국내에 한정되는 경우가 많아, 유럽 등 을 제외하고는 국경을 의식하는 수단은 아니었다. 특히 일본, 미국, 유럽 에서는 국경을 초월한 자동차의 상호교통이 없었다는 점 등에서 기준내 용은 국가별로 다르게 진행 그러나 최근 자동차나 자동차부품의 유통이 세계적인 확대를 보여, 세계 화에 동반하는 국제상품이 되어 왔으며, 따라서 기준의 통일화는 자동차 제조코스트 저감으로 연결됨과 동시에, 수입에 있어서 수속의 간소화가 꾀해지고, 또 기준 책정, 개편이 효율적으로 이루어질 수 있기 때문에 행 정코스트 저감에도 연결되므로 국민의 이익이 될 수 있다. 이런 이유로 인하여 국제적인 기준 통일화가 요구되고 있음 이같이 자동차기준의 국제통일화는, 세계화에 따른 상호 교통촉진이라고 하는 관점뿐만 아니라, 자동차 산업분야에 있어서의 국제교류에의 대응이 라는 면도 가지고 있음 기타 규제기준(CO 2 기준, 극미세입자기준, NO 2 기준)현황 CO 2 기준 - 자동차에서 배출되는 GHG(green house gas)를 효율적으로 저감시키기 위한 국제적인 노력에 따라 국가별 CO2 배출기준 설정 <California CO 2 Emission Standards unit : g/mi (g/km)> Tier Year PC/LDT1 LDT (201) 439 (274) Near-term (188) 420 (262) (166) 390 (243) (145) 361 (225) (142) 355 (221) Mid-term (138) 350 (218) (133) 341 (213) (128) 332 (207)

88 <주요 국가별 CO 2 제도 비교> 유럽 자동차공업협회(ACEA; European Automobile Manufacturers Association)와 EU 정부(European Commission) 간에 체결된 1998년 협정(agreement)애서 유럽 자동차에서 배출되는 CO 2 의 평균값(제작사별)을 2008년에 140g/km으로 합의하였으며, 2012년에 120g/km으로 연장 하는 것을 논의하고 있음. 우리나라도 유럽의 수출차량에 대해서는 2009년에 140g/km을 만족하여야 함 미국 CARB에서는 승용차와 LDT에 CO 2 규제를 2009년부 미국 (캘리포니아) 터 실시하기로 결정함. 이 기준은 2009년부터 2016년까지 phase-in으로 실시되며, 평균 저감율은 현재에 비하여 2012년에 22%, 2016년에 30%를 예상하고 있음 2010년까지 자동차로부터 배출되는 GHG(greenhouse gas) 를 5.3백만톤까지 줄이는 것을 자동차제작사와 협정하였 캐나다 으며, 이는 25%의 CO 2 를 저감하는 수준에 해당됨. 캐나다 는 2009년부터 2016까지 CO 2 기준을 phase-in으로 설정할 계획이며, 현재의 배출량에 비하여 2012년에 22%, 2016년 에 30%를 저감하는 수준이 됨

89 극미세입자 기준 - 현재 디젤엔진에서 발생되는 입자상물질 (PM, particulate matters)로 인한 인체 위해성 (폐암 발생율)은 이미 심각한 것으로 알려져 있으며, 특히 극 미세입자를 포함한 디젤 입자상물질을 발암물질로 분류 - 최근 실제 엔진에서 배출되는 극미세입자를 계측할 수 있는 측정 장비가 개발되어, 디젤 자동차 및 엔진을 대상으로 한 측정연구에 사용되고 있으 며, 특히 측정 장비 상호간의 비교 연구를 통해 데이터의 정확성 및 재현 성에 대한 검증연구가 많이 수행되고 있음 - 현재까지 검토 된 내용으로는, 수량기준 (CVS + Thermodiluter + Condensation Particle Counter (CPC)) 방식으로 극미세입자의 총개수를 규제 하는 방법이 검토되고 있으며 중량기준은 현재의 방법인 미국방법을 개선하 는 방향으로 추진되고 있음 - 현재는 경유승용차의 극미세기준 시험측정법에 대한 초안이 작성되고 이를 확 인하기 위한 Inter lab. test가 PMP 가입 국가를 중심으로 진행되었으며 한국의 KPMP 포럼에서도 이에 참여하고 있음 - 승용차에 대한 기준방안은 어느 정도 마무리된 단계에 와 있으며 극미세입자 기준은 경유자동차 뿐만 아니라 휘발유 및 가스자동차에도 적용될 것으로 예 상됨 - 우리나라도 유럽의 동향에 따라 동일하게 기준을 설정하며, 경유 승용차 와 소형 화물 자동차에 우선 적용한 후, 대형 경유자동차로 확대하고 또 한 휘발유 및 가스 자동차에도 극미세입자 기준 적용을 검토할 필요가 있 음 NO 2 기준 - 최근 경유자동차의 매연후처리장치를 보급함으로서 NO 2 의 배출비중이 증 가하고 있고 이러한 NO 2 는 장기간 노출시 폐 기능에 지장을 가져오며 알 레르기에 민감한 사람에게 영향을 미치는 것으로 알려져 있음 - 유럽에서는 NO 2 대기기준을 정하기 위한 준비 중이며 현재 제안된 기준 은 년 평균 40μg/m3, 시간당 200μg/m3 (년간 18번 이하초과)임. 특히, 영국

90 의 경우 경유승용차 판매비율이 현재의 22%에서 2010년에 30%로 증가할 것으로 예상되며 이 경우 NOx는 0.7% 증가되나 NO 2 는 3% 증가되는 것 으로 예측하고 있음 - 미국 캘리포니아에서는 운행경유자동차에 부착(retrofit)하는 디젤배출가스 제어장치(DECS: diesel emission control system)로 인증된 장치에 대한 NO 2 기준을 다음과 같이 설정하였음 년 1월 1일부터는 DECS를 부착함으로서 NO 2 가 30% 초과하지 않아 야 하며, 2009년 1월 1일부터는 20%를 초과하지 않아야 함

91 2) 정부지원 정책사업 종류와 현황 정부에서는 현재 자동차 산업 육성을 위해 단 중 장기적인 관점에 서 공통핵심, 중기거점, 신기술, G-7 사업 등을 추진하고 있는데 그 중 환경관련 기술관련 사업을 요약하면 다음과 같음 ( G-7 차세대자동차 기술개발사업 - 완료 ) 최종 목표 국내 연구진의 산 학 연 공조체제를 이루어 미래 첨단 핵심기술 을 개발함 으로써 2000년대 선진국의 규제(환경 및 안전 등)에 대 응하고 국제경쟁력을 제고하여 우리나라 자동차 산업의 기술력을 2000년 대 초까지 선진국 수준으로 진입시킨다는 목적임 사업개요 총 연구기간 : ~ (9년 11개월) 총 연구비 : 4,495억원 (정부 : 2,195억원, 민간 : 2,300억원) 총괄주관기관 : 자동차부품연구원 주관부처(협조부처) : 산업자원부 (과학기술부) 연구비 투자 실적 및 계획 구 산업자 원부 분 1단계(억원) 2단계(억원) 3단계(억원) , 정부 과학기 술부 소 계 1, 민간 1, 총 계 : 3,

92 ( G-7 환경기술 연구개발사업 - 완료) 최종 목표 2000년대 선진 복지사회의 건설을 위한 환경보전 환경관련 무역규 제의 극복으로 국제 경쟁력 제고 환경산업 창출 및 수출 산업화 도모 사업 개요 낙후된 국내 환경기술을 선진국 수준으로 제고하여 국내 환경기준 을 조기 달성하고, 지구 환경문제 등 환경으로 인한 무역마찰을 최소화하는 한편 선진국 수준의 기술진입을 위하여 '92년부터 2001년까지 대기, 수질, 상하수도, 폐기물, 사전오염예방, 환경 보 건기술 등 10개 분야에 3,965억원 투자 총 사업기간 : 1992 ~ 2001년 총 연구비 : 3,965억원 (정부 : 1,792 억원, 민간 : 2,173 억원) 총괄주관기관 : 국립 환경연구원 주관 부처(협조 부처) : 환경부 (과학기술부) 구 분 단계별 목표 및 투자 계획 계 1단계 (1992 ~ 1994) 2단계 (1995 ~ 1997) 기본목표 기반기술 확보 핵심기술개발 및 실용화 기반구축 기술개발 측면 산업측면 투자계획 (억원) 오염방지기술 (오염의 사후처리) 환경기술의 자립 3단계 (1998 ~ 2001) 실용화 및 상품화 종합 환경관리 체계구축 청정기술개발 (오염의 사전예방) 환경기술의 수출산업화 계 3, ,332 2,077 정부 1, 민간 2, ,

93 1, 2단계 투자액은 실 투자액임 ( 청정 생산기술사업 ) 사업목적 청정 생산기술의 개발 및 보급을 지원하여 환경 친화적 산업구조 로의 전환을 촉진하고 생산공정에서 환경 오염발생을 줄이는 등 산업 환경문제를 근원적으로 해결함으로써 환경규제에 원천적으로 대응하고 환경비용을 최소화 한다는 것이 목적임 사업개요 사업 기간 : 1995년부터 ~ 총괄주관기관 : 한국 생산기술연구원 국가 청정생산지원센터 주관 부처 : 산업자원부 사업비/지원 과제수 년 도 과제지원 규모 (2000년 이후는 추정치임) 과제수(2000년 이후는 추정치) 신 규 계 속 1995년 22억원 년 40억원 년 120억원 년 174억원 년 300억원 년 400억원 년 1000억원 년 2000억원 년 3000억원

94 ( 에너지 자원기술 개발사업 ) 최종목표 에너지 기술개발을 통한 최종 에너지 사용량의 10% 절감 총에너지 사용량의 2%를 대체에너지로 공급 화석연료의 청정화 기술 확보 자원의 안정적 공급기반 구축 사업개요 사업 기간 : 1995년부터 ~ 총 사업기간 : 1992 ~ 2006 총 사업비 : 1,582억원 (정부 932억원, 민간 : 650억원) (실적 : 1992 ~ 1999년 기준) 총괄주관기관 : 에너지 관리공단 기술개발본부 주관 부처(협조 부처) : 산업자원부(과학기술부) 에너지 기술개발 투자실적 사업별 기간 과제수 투자액(억원) 정부 민간 계 에너지 절약 1992 ~ , ,866 대체에너지 1988 ~ ,566 청정에너지 1994 ~ 계 ,360 1,352 3,712 한전출연금 : 169억원(절약 271, 대체 54), 가스공사출연금 : 32억원(절약) 자동차기술개발 지원사업은 산업기반기술개발사업 중심으로 이루어지 고 있으며, 미래형자동차 기술개발사업을 제외하고는 대부분 과제단위 의 단발성으로 추진되고 있음

95 2003년 12월 정부는 미래형자동차 산업 발전전략 추진계획(안) 을 발 표하였고, 2010년까지 총 5900 억원이 소요되는 미래형 자동차 기술개 발 로드맵과 세부과제 추진전략을 제시하였으며, 정부는 하이브리드자 동차 등 친환경자동차와 지능형자동차 개발에 연간 100억 이상의 예산 을 투입할 계획임 자동차산업의 육성을 위한 정부 지원정책 및 시행사업 현황은 다음과 같음 (단위 : 건, 백만원) 구 분 전 체 건수 해당산업 규모 비고 # 산업기술개발 - 산업혁신기술개발 부품연구원지원 중기거점기술개발 공통핵심기술개발 신기술실용화개발 산업기초기술개발 - 부품소재기술개발 - IMT2000 출연금 1,001, ,218 # 청정생산기술개발 기술개발 이전확산 211, ,753 산업자원부 산업발전법 # 산업기술기반조성 - 산업기술기반구축 인력양성사업 기반구축 지역기술혁신센타 - 부품소재기반구축 430, ,845 # 지역특화기술개발 599, 계 1,703, ,300 출처 : 참여정부의 산업기술정책 방향, 산업자원부 수송기계산업과,

96 2.4 향후 산업동향과 정책방향 21세기에 들어서면서 지구온난화와 자원고갈 등의 영향이 더욱 심각해 지며 연비와 환경문제가 큰 화두로 부상 - 특히, 연비와 환경에 있어서의 규제를 점차 강화시키면서 자동차 본래의 기능 이외에 자원의 보호나 에너지의 절감 그리고 환경문제의 해결을 자동차 업계에 요구하고 있는 실정 - 최근의 자동차에 대한 사회적 요구는 배기가스정화, 경량화에 의한 연비 효율의 향상 및 리사이클 문제 등의 환경에대한 것이 주가 됨 - 그리고 자동차의 사용환경에 대한 규제가 강화되고 차량및 부품의 점검 기간 및 보증기간 연장(10년 10만 Mile)에관한 소비자의 요구가 점차 높 아짐에 따라 차량 전체 및 부품의 내구수명을 연장시키고 신뢰성을 향 상시키기 위한 많은 노력 필요 - 특히, 고연비.저공해 차량의 개발을 위해서 경량화 대체재료를 사용한 자동차 부품의 개발이 필요함 자동차산업의 환경친화적 발전을 위한 중장기 기술로드맵이 필요하며, 이를위하여 - 범세계적인 환경에 대한 규제강화에 효율적인 대응을 위한 계획 수립 - 국내시장의 방어와 수출증대를 위해 생산차종의 다양화와 고부가가치화 추진 - 산.학.연 협력을 통해 관련 부품 및 시스템 공동 연구 개발 기능을 강화 - 환경규제의 Global Standard로의 개편과 같은 주요정책이 요구됨 가) 자동차산업 동향 전망 1) 환경변화에 따른 자동차 기술 및 제품 동향 변화 70년대의 오일쇼크, 90년대의 공해규제 및 2000년대의 이산화탄소 배 출규제를 배경으로 자동차 기술 및 제품 경향은 아래 표에 나타 낸 것

97 과 같이 급격하게 변화하고 있음 70년대 80년대 90년대 2000년대 이후 주변 환경 -유류파동 -배기규제 -저공해 규제 -기후변화 협약대두 EU 2008년규제대응 -극초/초저공해 규제 (ULEV/SULEV/Euro-Ⅳ) -기후변화 협약 시행 EU: 2009년 CO₂ 140g/km(한국) 기술 동향 - 고출력 기술 -저연비 기술 -고출력 기술 -전자제어 -저연비 기술 -저공해 기술 -고안전 기술 -초저연비 기술 -극초/초저공해 기술 -지능형 안전 기술 제품 경향 -고출력 차량 -고출력 차량 -저공해차 (엔진제어) -저연비/초저연비차량 -저공해차량 -다목적차, 편의차량 -초저연비 차량 -극초/초저공해 차량 -지능형 안전 차량 2010년경의 산업기술은 경제 사회적 환경 변화 및 소비자의 요구에 의해 방향성이 결정되는데, 이에 따라 21세기는 1 정보 통신 2 휴 먼 테크놀로지 3 환경 보존 4 교통 운송 5 에너지 관련 기술들이 선도기술로서의 입지를 확보하리라 판단되며, 특히, 자동차분야에서는 환경부담 경감 및 에너지효율 향상을 위한 고효율/저공해, 첨단화, 경 량화 및 전자화와, 안전 및 편의성 향상을 위한 지능형 정보통신 기술 관련 기술 등이 핵심기술 개발로 예측되고 있음

98 2010년 자동차 관련 기술예측 * 출처 : ITEP 2010년 산업기술예측 및 장기발전 전략 수립 기 술 내 용 배기가스로 인한 대기오염을 해소할 수 있는 대체연료 자동차의 실용화 디젤엔진으로부터 배출되는 공해물질을 촉매를 이용하여 처리하는 기술 신소재와 엔진효율의 향상으로 연료소비가 30% 저감된 자동차의 실현 지구 환경보호에 필요한 이산화탄소 고정화 기술 및 재료기수의 실용화 플라즈마를 이용하여 유해 배기가스 배출을 제어하는 기술 실시간 교통신호 제어시스템 기술 생산정보가 유기적으로 총합된 지능형 생산시스템(IMS)의 실용화 고용량(40Wh/L)의 플라스틱 2차전지 실용화 고효율 터보 제너레이터를 구동동력으로 하는 하이브리드 자동차기술 고충전용량의 배터리의 전기자동차 기술 폐플라스틱으로부터 휘발유등을 얻는 에너지기술 협찬 2) 내 외적 환경변화에 따른 각국의 정책 2000년대에는 전세계 자동차회사 중에서 6개 기업만이 살아남을 것으 로 전망되고 있으며 선진업체들은 생존을 위한 혁신적인 구조조정을 하고 있음 이러한 가운데 선진 자동차업체들은 생산부문의 구조조정 강화, 전략 적 제휴 확대, 플랫폼 공용화 및 신차 개발기간 단축 등을 통해 자동 차산업의 경쟁력을 획기적으로 향상시키고자 민 관이 전력을 다하여 경쟁력을 확보하기 위하여 노력하고 있는 상황임 국내 완성차업계도 경쟁력 강화를 위하여 플랫폼 공용화(현대/기아), 원가 절감을 위한 현지생산 확대 및 브랜드 이미지 강화와 미래형 친 환경 자동차 개발에 전력을 다하고 있음 완성차업계에 비하여 산업구조가 취약한 국내 부품업체는 완성차 업계 의 해외 현지 생산 지원을 위한 설비 투자, 차세대 규제대응 핵심 부

99 품기술 개발 인력 및 완성차-부품업체간 제휴가 미미한 수준으로 신규 투자 리스크 완화 차원에서 국가 차원의 연구개발의 진행 및 신규 투 자 확대를 위한 세재 개편 등의 지원이 필요함 WTO 체제에 의한 국경이 없는 경쟁 시대로의 진입과 자동차업계의 지속적인 재편이 진행되고 있고, 지구 환경보호 차원의 환경규제 강화 (기후변화협약이 대표적) 또한, 자국시장 보호를 위한 하나의 수단으로써 규제를 강화하는 실정 CO2 삭감 이어서 상대적으로 기술이 낙후한 아시아 후발국의 자동차업체들이 선 진국 시장에 진입하는데 어려움을 겪고 있음 2015년도 GVW별 연비 삭감 목표 발표(2006년) 2004년 대비 23.5%의 연 비 개선 필요 선진 각국의 환경 규제 동향> 구 분 일 본 유 럽 미 국 유럽위원회에 의한 승용 차 CO 2 삭감목표 120g/km(1995년 실적 평 균 186g) 배출가 스 규제 신중장기 계획에 의해 더 욱 엄격해 지는 배기규제 시행 2009년 디젤스용차의 PM 은 EURO-5/6와 동일하 며, NOx는 EURO-5보다 엄격 EU와 ACEA 2008년에 승 용차 평균 140g으로의 삭 감 목표에 합의(1998년 7 월) 일부 국가에서 CO 2 세 도 입(덴마크, 기타) 2009년 Euro-5 발효 예정 및 Euro-6 규제치 선정 (2014년 발효 예정) COP3 의정서의 온실 효 과 가스 삭감 목표는 비 준되지 않을 것으로 예상 배기가스 규제 강화 : 미국 연방의 Tier2규제가 2007년부터 전차종에 적 용 ZEV 도입 : 캘리포니아주에서는 2010 년 까지 ZEV 판매 의무 화(10%) 이러한 산업 및 기술 환경변화에 대처하고, 국가경쟁력을 키우고 국제 자동차 시장을 주도하기 위해서 선진 외국에서와 마찬가지로 우리나라 도 국가적으로 기술개발 투자와 환경 및 에너지 절약에 대한 기술개발 유도를 위한 여러 가지 정책을 수립 또는 시행 중에 있음

100 현재 CO 2 감축문제 있어서 미국, 일본 및 EU 는 2008년부터 2012년 사 이에 온실가스 배출량을 각각 7%, 6%, 8%씩 단계적으로 감축하여야 함. 지금까지 우리나라와 중국 등 개도국은 의무 감축국에서 제외되었 으나 이산화탄소 배출량의 증가율이 세계 최고인 우리나라가 의무감축 국에 포함될 경우 산업전반에 심대한 영향을 받게되어 발전 철강 및 자동차산업 등을 포함한 체계적인 대응전략의 수립이 시급히 필요한 시점으로 판단됨 선진국의 예를 들면, 이미 미국은 기업 평균연비(CAFE) 규제를 통하여 연비를 규제하고 있으며 1 신에너지 기술보급을 통한 에너지 자원의 효율성 제고, 2 에너지 공급의 안정성 확보, 3 에너지의 환경 친화성 제고, 4 미래 에너지원의 선택폭 확대, 5 에너지 부문의 국제협력 강 화를 통해 수송부문과 산업부문의 에너지 효율을 향상시키기 위한 국 가 에너지전략을 시행 중에 있음 최근 유럽위원회는 2012년까지 EU지역 내 신차 판매의 가중평균 CO 2 배출량을 120g/km 수준으로 낮추어 2004년보다 25%의 연비개선을 목 표로 하는 전략 문서를 공개함(2007년 2월) 미국의 경우도 자동차업계에서 대통령에게 2050년까지 CO 2 배출량을 현재보다 60~80% 삭감한다는 목표를 설정하고, 의무화를 제안함(2007 년 1월) 한 미 FTA 체결 및 한 EU FTA 협상 시작 등으로 인하여 발생할 수 있는 피해를 최소화하기 위한 업계의 품질 향상 및 가격 경쟁력 강 화가 필요하며, 정부 차원의 안전장치 마련이 필요함 3) 21세기 자동차산업 및 기술 발전을 위한 정책방향 1 독자 기술 개발 및 세계적인 부품업체 육성 - 정부의 정책, 완성차업체들의 협력, 부품업체들의 자발적 노력이 이루 어진다면 자동차부품업체들의 기술 수준도 한 단계 도약할 것으로 보 여짐 - 부품업체들의 취약한 설계기술이 획기적으로 향상되어 현재 33%에 불

101 과한 승인도업체가 50~60%까지 증가되고, 물류관리단계의 모듈화가 모듈개발 공급단계로 진입하게 될 것임 - 환경, 안전, 편리성을 강조하는 경향에 따라 관련 전자화, 경량화, 신에 너지 및 관련 부품기술부문에 획기적인 기술발전이 이루어질 것으로 예상됨 - 국내 자동차부품업체들의 기술수준을 설계 및 공정기술의 획기적 향상 뿐 만 아니라 미래 기술에 대한 개발력도 확보하는 수준으로 부품 업 체의 기술력 보다 강화할 필요가 있음 2 환경 규제 대응 자동차기술 개발 - 21세기의 자동차는 배출가스 중 NOx, PM(입자상 물질)이 2000년 대 비 1/10의 초저공해 배출가스 수준의 달성이 기대되고 있음 - 세계 각국의 환경, 안전에 대한 규제가 강화되고 이러한 규제가 국제 적으로 통일되는 추세에 있으므로 자동차를 수출산업으로 유지 발전 시키기 위해서 는 부품업체차원에서도 이에 대한 기술적 대응이 시급 함 - 자동차부품의 전자화, 정보통신기술의 자동차분야 응용 등에 대한 대 응방 안 마련도 필요할 것으로 사료됨 - Euro-5/6 대응 기술 및 핵심 부품 개발 필요

102 3. 기술분석 기후변화 협약(CO2 규제) 및 차기 환경 규제 대응을 위한 기술 개발이 활발히 진행중이며, 연료의 경제성을 유지하면서 차기 배기규제를 만 족시키기 위해서는 엔진 및 후처리시스템 기술 개발뿐만 아니라 두 기 술 상호간의 최적화가 중요함 디젤엔진의 PM은 엔진의 신 연소 기술 개발과 DPF(CDPF)의 적용을 통한 규제 대응이 일반화 질소산화물(NOx) 대응에는 제작사의 주력 기술을 중심으로 전략적인 접근이 시도되고 있음 Euro-6 대응을 위한 시스템과 간략한 요소 보면, PM제거는 DPF 시스 템(90%이상)을 통해 이루어지고 질소 산화물은 EGR과 차량 최적 DeNOx시스템을 사용 0.06 PM-Emission, g/km Euro 4 Advanced Engine Technology - Optimal EGR, Optimized TC, Injection strategy - New combustion process DeNO x Technology - SCR, NSC, LNT - Optimal DeNO x system - Optimal Trap efficiency Euro 3 DePM Technology (DPF, CPF) - Optimal Porosity, mean pore - Durability - Control logic 0.01 Euro 6 Euro NO x -Emission, g/km <배기규제와 대응 기술> DeNOx 시스템의 제어는 각 시스템에 따라 제어 변수가 다르고 차량 의 특성에 따른 최적 제어가 필수적임 제어 기술의 정도에 따라 DeNOx 시스템 효율이 결정되고 제어정도가 높으면 시스템 가격이 상승하여 cost 측면에서 적절한 저감 효율의 결

103 정이 중요하므로, EGR 및 엔진 성능의 개선을 통한 NOx 저감율과 후 처리에 의한 저감율의 설정이 차기 규제 대응을 위한 중요한 변수임 Euro-4 엔진을 기반으로 Tier 2 Bin 5의 NOx 규제 대응을 위한 전략 의 한 예(AVL 자료) Euro-4엔진 기반에서 LP EGR 및 다양한 엔진 기술을 통한 질소산화 물 저감율과 Tier 2 Bin 5의 NO x 규제대응을 위한 후처리 시스템 분 담분을 보여줌 (package1: 89% 저감율, package2: 86%, package3: 74%, package 4: 29%) 각 package별 추가 비용은 아래 그림과 같고, EGR 및 엔진 기술의 향상에 따라 추가 비용이 증가함 DeNO x 시스템(SCR, LNT, NSC)의 최적 저감율은 70%~85%지점에서

104 형성되며 그 이상의 저감율을 얻으려면 촉매 부피/엔진 배기량의 비 를 크게 해야 하는 단점 따라서 AVL의 경우 후처리 시스템 분담분이 70~78%인 package 3의 EGR 및 엔진 기술을 최적 조건으로 선정 Euro-4 엔진을 기반으로 Tier 2 Bin 5의 NOx 규제 대응을 위한 전략 의 한 예(IAV 자료) EGR과 후처리 최적 시스템(DePM 및 DeNOx)에 대한 장단점 비교 (BorgWarner)

105 적절한 EGR율 선정과 후처리장치 선정이 중요한 변수 Euro-6 배기규제 대응을 위해 EGR과 후처리 복합 시스템 구성 따라서 본 기술분석에서 엔진 기술 및 EGR, 후처리 기술에 대한 조사 가 이루어짐 <배기규제 대응 디젤차량(Light Duty) 기술 및 측정 결과> Vehicle Tested Prototype Toyota Avensis D-CAT(<6,400 km) Prototype VW Golf TDI (<6,400 km) Prototype Mercedes E320CDI (<6,400 km) Prototype Mercedes E320CDI km) Audi A4 modified by FEV-NA (<6,400 km) Vehicle E (@80,000 km) Ford Focus Cummins V6 (@2,600 km) Cummins V6 (@240,600 km) Techonlogy DPNR system 1, cooled EGR NAC, DPF, DOC, cooled EGR NAC, DPF, DOC, cooled EGR NAC, DPF, DOC, cooled EGR NAC, DPF, DOC, cooled EGR NAC, DPF, DOC, cooled EGR SCR, DPF, DOC NAC, DPF, DOC, NAC, DPF, DOC, PM (mg/km) 3.5 (±0.5) <1.2 NOx (mg/km) 31 (±0.5) 25 (±12) NMHC (mg/km) 43 (±0.5) CO (mg/km) 1.9 <37 <12 < (±0.6) 162 (±25) 0 CO 2 (mg/km) 170 (±0.5) FE (1/100km) 6.3 <19 < (±6) <1.2 <19 < (±0.1) 31 (±6) 43 (±6) 43 (±6) 11 (±4) 1400 (±124) 204 (±0.9) 209 (±5) 185 (±9) 197 (±1) n/a 주) 굵은 부분은 Euro-6 (PM: 5mg/km, NOx: 80mg/km)기준 배출가스 규제 만족 출처 :International Council on Clean Transportation(ICCT),

106 3.1 엔진기술 및 동향 기후변화 협약(CO2 규제) 및 차기 환경 규제에 대응하기 위한 디젤 엔 진 기술은 매우 다양하며, 핵심 기술의 개발과 더불어 각각의 기술들 을 최적 매칭하는 것이 완성차 업체의 기술력과 직결됨 엔진 기술로는 전통적인 연소실 형상/유동 및 밸브 트레인과 같은 전 통적인 엔진 기술뿐만 아니라 연료분사시스템과 과급을 비롯한 신소재 개발 및 저마찰 코팅에 이르기까지 매우 광범위함 다양한 엔진 기술 중 차세대 디젤 엔진의 핵심기술로 인식되는 연료분 사시스템, 과급 기술 및 저압축비 등에 대하여 서술 커먼레일 직접 분사시스템(CRDI : Common Rail Direct Injection System) 직접분사식 디젤엔진은 과거에는 주로 저속에서 운전하는 상용차용으 로 사용되어 왔지만, 90년대 후반(HSDI : High Speed Direct Injection) 전자제어를 강화하여 승용차에 적합한 고속 운전을 실현 커먼레일 직접 분사시스템이란 차량 상태를 ECU(Electronic Control Unit)에서 제어하여 분사시기, 분사압력, 분사량을 최적화한 후 커먼레 일 연료펌프에서 배송된 연료를 고압의 상태로 저장하는 축압기에서 저장된 초고압(1,350bar 이상) 연료를 연소실에 직접분사하는 시스템 <커먼레일시스템의 구성(Bosch 사)>

107 커먼레일 시스템은 커먼레일로 연료를 공급하는 고압펌프와, 초고압까 지 축압이 가능한 커먼레일 및 연료 분사를 수행하는 인젝터 등의 기 계적 구성품과 압력조정 밸브 및 압력센서와 엔진 운전 상태에 따라 연료 분사를 제어하는 ECU(EDC)로 구성 Euro-4 규제가 시행된 이후로 출시되는 승용 및 SUV 디젤 차량은 대 부분 커먼레일 시스템을 채용 커먼레일시스템의 장점 배출가스의 감소 잉여의 연료가 분사되지 않도록 정밀한 제어가 가능하고, 고압분사 에 따른 연료의 미립화가 용이하여 완전 연소에 가깝게 엔진을 운 전함으로, 기존 엔진과 동일한 NOx 배출 수준에서 CO 2 20%, CO 40%, HC 50%, 입자상배출물을 60% 까지 저감이 가능 배기후처리 장치 지원 후분사와 같이 연소실내에서 순간적인 과농조건 생성을 통하여 배 출가스 후처리장치(CDPF, LNT 등)들의 작동조건 구현이 가능 연비향상 엔진운전조건에 따라 정확한 연료 분사가 가능하여 A/F를 최적 상 태로 유지하여 20% 정도 연비 향상 엔진 운전성능 향상 분사압력을 엔진 운전 조건과 무관하게 제어가 가능하여 저속에서 부하가 많이 걸리는 경우, 고압 분사가 가능하여 기존에 사용되는 일반적인 디젤엔진보다 저속에서 토크 50% 향상 및 출력 25% 증 가를 얻을 수 있음 컴팩트한 설계&경량화 인젝터를 비롯한 시스템의 컴팩트화가 가능하여 기존 디젤엔진에 비하여 약 20kg의 중량 저감이 가능 정숙성 향상 연료의 주 분사에 앞서 소량의 연료를 분사하는 PILOT 분사기능은 배출물에 악영향을 주지 않고 연소소음 특성을 개선하여 승용 디젤의 정숙성 실현에 큰 기여를 함

108 모듈화 용이 전자 제어로 각각의 실린더별 분사가 가능하므로 실린더 수가 3, 5 인 엔진에서도 적용이 가능하여 시스템의 모듈화가 용이하고, 엔진 의 큰 설계변경 없이 일반 연료분사 시스템을 커먼레일 시스템으로 대체가 쉬움 연료 분사 압력의 변화 연료 분사 압력은 디젤 엔진의 출력 및 배기 배출물 저감을 꾀할 수 있는 가장 큰 원동력으로 디젤 엔진의 개발 역사는 연료 분사 압력을 증대시키는 방향으로 진행되고 있음 <디젤 엔진 연료 분사계의 분사 압력 증대 추이. 주) Denso> 커먼레일 시스템의 연료 분사 압력은 위에 나타낸 바와 같이 1세대 1350bar를 거쳐 현재는 2세대인 1600bar~1800bar 수준의 커먼레일

109 시스템이 신차에 적용되고 있는 추세 또한, 2,000bar 이상(3세대)의 고압 분사를 실현하기 위하여 기존의 솔레노이드 방식의 인젝터에서 피에조 인젝터로 변경되는 추세임 3세대 피에조 인젝터 방식 커먼레일시스템의 경우 2세대에 비하여 15~20%의 배출가스 저감이나, 5~7%의 출력 증가와 연료소비율 및 엔진 소음 감소의 효과 있음(주: Bosch, CEE Diesel Day 2006) 최대 분사압력 증대와 함께 과급 압력을 증가시킬 경우 연료의 미립화, 증발, 분배성, 투과성 개선으로 공기이용률이 증가하여 배출가스 중 PM을 저감 할 수 있음 <분사압력에 따른 Soot 배출 특성> Euro-V 이후 배기규제 대응을 위해서는 최대 분사압력이 1,800bar 이상의 연료 분사장치가 적용될 것으로 전망 연료 분사 제어 NOx와 PM 저감을 위해 엔진회전수와 부하에 적합한 연료 분사량을 지각(retard) 시켜 분사하거나, 파일럿(Pilot) 분사를 통하여 예혼합연소를 제어하는 기술 다중 분사를 통한 저속/저부하 구간의 HC 및 CO 저감, 중속/중부하 구간의 NOx 저감을 위한 최적 제어기술

110 <엔진운전 영역별 연료 분사 전략> 국내 완성차 업계는 현재 출시되는 승용 디젤차량에 모두 커먼레일 시 스템을 탑재하고 있음(현대 기아 자동차 : 1.1L, 1.5L, 2.0L, 2.2L, 2.5L, 2.9L, 3.0L, 쌍용자동차 : 2.3L, 2.7L, GM대우자동차 : 2.0L) 국내 커먼레일시스템은 분사압력은 1,600bar 이상이 상용화 되고 있으 며, 인젝터는 피에조 방식이 채택이 증가하고 있음 보쉬 및 델파이, 덴소 등의 커먼레일 시스템 업체서는 기존 솔레노이 드 방식의 커먼레일시스템의 분사압의 고압화를 위하여 압력증폭기 방 식의 인젝터(HADI : Hydraulically Amplified Diesel Injector) 및 동축 가변노즐의 개발과 더불어 2,000bar 이상의 고압 분사를 위한 피에조방 식의 CRDI 시스템을 개발 중 분사 노즐 일반적인 직접분사식 디젤 엔진의 노즐의 끝단에는 복수의 구멍 가공 및 유량계수 증대를 위한 작은 체적부를 노즐 색(Nozzle sac)이라 함 연소과정 후기에 연소실의 압력이 감소하면 Sac 내부에 남아 있던 연

111 료가 연소실에 유입되어 HC가 증가함 배기규제가 강화되면서 노즐 색 체적의 최소화가 요구되고 있어, 분사 노즐의 구멍이 니들에 의해서 직접 가려지는 VCO(Valve Covered Orifice) 노즐이 적용되고 있음 <동축가변 Nozzle, 출처: Denso> VCO 노즐의 노즐공을 2단으로 배치하여 분사압력과 분사기간에 따라 1단 또는 순차적인 2단 분사를 함으로써 분사 자유도를 높게 하는 동 축가변노즐(Bosch : Coaxial-Vario-Nozzle, Denso : Group hole nozzle) 이 차세대 노즐로 개발되고 있음 가변 밸브 작동 기구(Variable Valve Actuator) 엔진의 흡배기 타이밍은 캠의 형상과 위상각에 의해서 조절되는데, 엔 진내의 흡배기를 최적화하기 위해서는 엔진의 속도에 따라 상이한 밸 브 타이밍이 필요함 엔진 실린더로 공급되는 공기에는 관성이 작용하여 흡기행정이 끝나더 라도 흡기관 내의 공기는 계속 실린더로 유입되려고 하는 반면, 배기 가스는 연소실에서 완전히 배출되지 못하기 때문임 흡기와 배기의 밸브 개폐시기 변화를 통하여 밸브 오버랩(overlapping)

112 기간을 조절함으로써 흡배기를 원활히 하는 기술이 필요하며, 밸브타 이밍과 밸브 리프트를 가변함으로써 저속 및 고속 영역에서 최대의 효 율을 얻을 수 있게 설계된 시스템이 가변 밸브 작동 기구임 <가변밸브타이밍 기구(Variable Valve Timing)> 밸브의 개 폐 시기를 변경하는 방법은 DOHC 엔진의 흡기측 캠축의 위상을 바꾸는 방식과 저속용과 고속용 2개의 캠프로파일(profile)을 바 꾸어 흡 배기 밸브 타이밍과 밸브 리프트를 바꾸는 방식(VVL)이 있음 <캠의 프로파일을 바꾸는 기구> 엔진출력 향상은 전 영역에서 밸브 타이밍을 최적화하여 최대토크 및 최대출력을 향상시켜서 얻을 수 있음

113 부분부하 상태에서의 오버랩 확대에 따라 배출가스의 일부를 다시 흡 힙하는 내부 EGR에 의하여 질소산화물(NOx)을 저감 흡기관 부압이 완화되어 펌핑로스(pumping loss)가 저감되고, 아이들 설정 회전수를 낮게 하여 아이들 연비 향상 가능 흡기 캠 연속 위상 가변이 더욱 보급 될 전망이고, 다른 가변 기구와 의 조합이 일반적이 될 것으로 보임 배기 캠 위상 가변과 리프트 작동각 가변(캠 절환, 또는 연속 가변)이 증가될 추세임 현재의 가변밸브타이밍 기구는 캠이 없는 형태의 시스템을 지향할 것 으로 보임 <Electro-hydraulic valve system> 주) Lotus, AVT(Active Valve Train) 가변용량과급기(VGT : Variable Geometry Turbocharger) 과급기란 내연기관의 출력을 증가시키기 위해 외기를 실린더에 밀어 넣는 압축기로 기관의 크랭크축에 밸트 또는 기어를 이용하여 기계적 으로 구동하는 방식(수퍼차저)과 배기터빈에 의해서 구동하는 방식(터 보차저)이 있음 과급기에 의해 공기량을 증대시켜 공기과잉을 크게 하면, 착화시의 압 력과 압축 온도가 상승하여 착화지연을 단축하고, 산소농도를 높여 연

114 소를 활발하게 함 과급에 의하여 흡기 온도가 상승하면 질소산화물이 증가하고, 배기 온 도가 상승하므로 이를 줄이기 위해 인터쿨러를 통하여 과급된 온도를 떨어뜨려 배출가스 저감과 높은 출력(자연흡기방식보다 출력이 30~50% 정도 증대)을 얻을 수 있음 직접 분사식 디젤엔진은 본래의 낮은 열부하의 장점 때문에 가솔린엔 진에 비해 터보차져를 통한 출력 증대의 Potential이 훨씬 높음. WGT 방식 터보챠져의 단점(Turbo-lag)인 응답성을 개선한 VGT(Variable Geometry Turbocharger) 적용이 증가 VGT의 장점 <VGT 유로 변화> 터보차저 터빈에 베인각도를 변화(배기가스유로면적)시켜 배기통로 단면적을 최적제어 고속영역에서 배기유로를 확대시켜 배기유량을 최대화함으로써 최 고출력향상(10~15%) 저속영역에서 배기유로 축소에 의해 속도에너지 최대화함으로써 터 보랙 현상 최소화 및 5~15%의 최대토크 향상 작은 배기량으로 우수한 동력성능의 달성이 가능하여 차량의 연료소비(연비5~10%개선) 및 배출가스 측면(Euro-4 이후 대부분 VGT 사용)의 장점을 가질 수 있음 40kW/L(WGT)에 불과했던 비출력이 60kW/L 이상 상회

115 <터보차저 방식에 따른 토크 특성> 출처: 13th Aachen Colloquium <터보차저 디젤 엔진의 출력 증대 추이> 주) 출처 : BorgWarner, 신제품 기준 2단 터보차저 용량이 다른 2개의 터보차저를 직렬로 연결한 터보 차저 저속에서는 저압축 터보차저만을 작동하여 터보랙을 최소화하고, 중저 속에서는 저압축 터보차저와 동시에 고압축 터보차저를 부분적으로 작 동하여 2단으로 공기를 압축하여 과급 능력을 향상시킴 고속에서는 저압/고압 터보차저를 모두 작동함 저속 토그 향상 및 출력 증감과 배기 저감에 유리함

116 고압축 터보 <2단 터보 차저> 저압축 터보 전기식 터보차저(E-booster) 터보챠져 내부에 장착된 모터로 중저속에서 터보차저에 회전력을 부가 하여 과급 능력 향상시킨 터보차저 Boost압 증대 시간 감소(응답성 향상)로 차량 동력 성능 향상(표?) 엔진 크기를 10% 줄일 수 있고(엔진다운사이징 효과), 연비 개선 (5%) <전기식 터보차저(E-booster), 출처: BorgWarner>

117 <터보차저 응답성 비교> 구 분 Startup Torque at 1,000rpm Acceleration (0-100 km/h) Acceleration ( km/h) Waste gate V G T eu-atl + + e Booster + R2S + - : No Potential for improvement + : Potential : Significant Potential 현재 국내 생산되는 승용 및 SUV는 모두 과급시스템을 탑재하고 있으 며, Euro-5-IV 규제 이후로 생산되는 차종은 VGT 시스템을 채택 VGT의 유로 제어 방식을 기계식(vacuum 방식)에서 전자식으로 변경 하는 추세임(현대자동차 베라크루즈 적용) 터보차저 부문 선도업체인 Honeywell 과 Borgwarner 에서는 보다 정 밀한 Vane 위치 제어와 Turbo Lag(터보지연)을 감소, 배출가스 저감을 위하여 터보차저의 크기를 줄일 수 있는 전기 전자화 기술을 개발하고 있으며 향후 기술로 EAT(Electric Asssisted Turbocharger) 및 2 stage 터보차저를 개발 Borgwarner는 2 stage 터보차저(R2S)를 개발하여 BMW의 535d"에 최 초로 양산 적용(승용디젤분야) 하였으며 전기모터에 작동되는 E-booster는 현재 개발 중 연소실 형상 연소실 구조는 연료 공기 혼합과 연소 현상을 결정하는 가장 중요한 요소이며, 최근 들어 직접분사식 디젤 엔진에서는 reentrant bowl-in-piston 방식의 채용이 증가함

118 기존 연소실에서는 스월이 보올 바깥벽면을 타고 바닥 아래로 내려가 서 안쪽으로 흘러 중앙에서 위로 회전하는 토로이달(toroidal)운동을 보 이는 반면, 리엔트런트 연소실에서는 스월이 보올(bowl)의 벽면방향으 로 비스듬하게 흘러내리면서 보올 벽면방향과 보올 바닥 방향으로 나 누어져 두 개의 강한 스월이 발생함 <연소실내 유동 모양> 리엔트런트 연소실은 압축행정 말기에 강한 스월 와류를 발생시켜 연 료 공기의 혼합을 촉진시키며, 팽창행정까지 높은 스월을 유지할 뿐 만 아니라 추가로 연소실내에 난류를 생성시킴으로써 확산연소를 도와 줌 리엔트런트 연소실은 연료 공기 혼합의 향상과 급속한 연소에 의하여 보다 완전한 연소를 얻을 수 있기 때문에 HC와 PM 저감에 효과적임 연료 분사 시스템의 장착을 위한 보올 직경과 피스톤 크라운 깊이 등 의 형상 변수와, 분무각, 스월비 등의 설계인자를 고려하여 최적의 형 상을 결정하여야 함

119 <보올 형상 개선에 따른 Soot 배출량, 주) AVL, DEER 2004> 저압축비 적용 기술 디젤엔진의 경우 압축착화의 연소특성으로 인해 압축비를 노킹 제약 없이 높일 수 있는 장점이 있어 가솔린 대비 높은 압축비를 적용해 왔 으나, 향후 NOx저감 방안의 한가지로 압축비 저감 방안이 적용될 것 으로 예상 AVL의 연구결과에 따르면, 18대1에서 17대1로 압축비를 1만큼 저감시 킬 경우 약 15%의 배출가스 저감효과를 가져옴 2007년 MinNox심포지엄에서 발표된 Bosch의 자료에 의하면, 압축비 감소에 의한 NOx저감 효과는 BMEP가 증가할수록 커지며, BMEP가 낮은 저부하 영역에서는 NOx 저감은 미미한 반면, HC는 악화시킴 저부하 영역에서 NOx저감 효과는 작으나, 압축비 저감시 펌핑 손실 저감에 의한 마찰손실 저감과 이로 인한 연비개선 효과가 기대됨

120 <압축비 감소에 따른 PM, NOx 배출량> 향후 디젤엔진에서는 압축비를 현재보다 낮게 선정하는 개발 동향이 지속될 것으로 전망되나, 압축비 저감 시에는 냉시동성 및 아이들 안 정성이 악화 되므로 상대적으로 짧은 시간 내에 고온에 도달할 수 있 는 급속 승온 예열시스템 등의 적용도 고려되어야 함 <압축비 감소에 따른 배기 배출량> 출처: Bosch, MinNOx 심포지엄,

121 지능형 냉각 시스템 엔진의 냉각시스템은 내구성확보 뿐만 아니라, 차량의 연비 및 배출가 스, 출력성능에도 많은 영향을 줌 현재 엔진의 냉각시스템 설계방법은 고부하시와 극한 운전조건의 엔진 금속면 온도 및 각 부품들의 열적내구성을 확보할 수 있도록 냉각시스 템 및 부품을 설계 제작하고 있음 실제 차량 운행 시 극한 운전 조건은 전체 운행의 5%미만의 극히 드 문 경우이며, 냉각수 유량을 엔진 rpm에 따라 조절하기 때문에 엔진 rpm외의 부하와 운전조건 및 외기온도 등에는 적절히 대응할 수 없어 일반적인 운전 조건, 특히 저부하 영역에서 엔진의 온도가 과도하게 낮아지는 문제점이 있음 최근 구동 손실을 줄이고 엔진의 모든 운전 조건에서 최적한 냉각 및 윤활 작용을 수행할 수 있도록 전기적으로 작동시키는 지능형 냉각/윤 활 기술이 등장함 지능형 냉각 시스템은 엔진의 운전 조건과 부하에 따라 엔진 온도를 최적조건으로 유지관리하기 위하여 전기적으로 제어하는 냉각시스템으 로, Valeo의 THEMIS(THErmal Management Intelligent System)이 대 표적임 지능형 냉각 시스템은 전자 제어식 3-way 냉각수 밸브와 전자 제어 냉각팬 및 전기구동 냉각수 펌프 등으로 구성 온도 센서를 내장한 실린더 헤드 개스킷에 의하여 시스템을 실시간 제 어함으로써 엔진 내 냉각수와 공기의 온도를 최적의 조건으로 유지함 연비를 2~5% 향상시키고, NOx 배출량을 일정하게 유지한 상태에서 HC와 CO를 각각 10%와 20% 감소시킬 뿐만 아니라, warm-up시간을 단축시킴

122 <Valeo의 지능형 냉각 시스템> 겨울철에 정체 시와 같은 저속에서도 충분한 난방효과를 얻을 수 있으 며, 엔진을 off시킨 후에도 난방을 계속할 수 있음 일부 완성차 업체에서(Audi, BMW, VW, Rover) 일부 차종에 기계식 냉각펌프만을 전기모터 방식으로 대체하여 양산 중 <전기식 냉각 펌프> 지능형 윤활 시스템 최근 디젤엔진의 저연비화, 저배기화 개발 추세에 따라 고속 운전 및 고성능, 경량화로 인하여 베어링, 피스톤 등의 엔진 습동부에 가해지는 조건이 점점 더 가혹해짐

123 엔진 마찰 운동면의 내구성 확보를 위한 내마모성 확보 및 윤활대책에 대한 요구가 점차 증가하고 있음 지능형 윤활 시스템은 저속 영역의 최대 오일 요구량을 만족시키기 위 하 여2차 전기구동 오일펌프와 사이즈가 작은 종래의 엔진 구동 오일 펌프 로 구성됨 운전 조건에 따라 두 개의 오일펌프가 최적하게 작용하여 연료 소 비율 향상과 마찰 저감 및 냉간 시의 배출가스 저감 효과를 얻음 전동펌프는 떨어진 위치에 별도로 설치할 수도 있으므로 패키지가 자유 로우며, 엔진 구동 펌프는 소형화가 가능함 전동오일펌프는 기존의 캠축에 설치되어 있던 헬리컬 기어나 별도의 구동축을 통해서 구동되던 오일펌프를 전기모터를 이용해서 구동 구동 손실을 감소시켜 연비 향상 효과를 얻을 수 있음 엔진 회전 속도와 무관하게 독립적으로 작동되므로 저속영역에서도 요구되는 펌프성능을 획득할 수 있음 크랭크축이나 캠축과는 별개로 전기를 이용해서 독자적으로 오일의 유동을 제어할 수 있으므로 오일의 소비량을 줄일 수 있음 엔진의 요구 조건에 적합한 펌프 사이즈를 선택할 수 있으므로 펌 프 성능을 최적화할 수 있고, 펌프의 소형화에 따라 연료 소비도 줄 일 수 있음 엔진 시동 전에 윤활을 시킬 수 있으므로 dry running을 방지 할 수 있어서 시동 시의 토크를 감소시키는 효과를 가져 옴 오일의 leakage를 감소시키므로 친환경적이고 소음을 감소시켜 수명 이 길고, 교체가 용이함

124 <Electrical oil pump> 배기 열 회생 시스템(Exhaust Heat Recovery System) 배기 열 회생 시스템이란 엔진 배기가 지닌 열/유동 에너지 등을 이용 하는 시스템으로 냉각수 warm-up 성능 개선 및 열전소자를 이용한 발 전 등을 들 수 있음 Fast warm-up 시스템 <Fast warm-up 시스템> 터보차저 디젤 자동차나 HEV 자동차의 냉시동시 빠른 warm-up을 위해 배기관에 단열된 원통형의 열교환기를 설치하여 차량의 주행 중 뜨거워진 냉각수를 저장한 후, 냉시동시에는 차가운 엔진 내부의 냉각수를 저장하고, 통속에 저장됐던 뜨거운 냉각수로 엔진을 순환

125 시켜 히터 등의 온도를 단시간에 상승시키는 원리임 엔진이 정상 온도에 도달하면 시동 초기에 저장했던 차가운 냉각수 를 순환 현재 북미와 유럽에서 팔리는 일부 포드사 차량에 적용 열전발전(Thermoelectrical generator) 열전소자를 이용하여 배기와 대기 온도차에 의한 발전기로 1%~4% 수준의 연비 향상을 꾀할 수 있어 많은 연구 개발이 진행 중 <열전발전기의 구조와 성능, 출처 : Deer 2002> 신 연소기술 신 연소기술은, 공기-연료가 불균일하게 혼합된 상태에서 연소가 이뤄 지는 디젤엔진의 특성을 탈피하여 공기-연료가 최대로 균일하게 혼합 된 상태의 연소를 통해 저온연소 및 초희박연소를 가능하게 하여 Soot 와 NOx가 생성되는 영역을 피해 엔진을 구동함으로써 PM과 NOx의 동시저감을 꾀함 PM의 주요 생성원인 Soot의 경우 연소실 내부온도가 1600K이상인 조 건과 당량비 2 이상인 농후연소 조건을 동시에 만나는 조건에서 주로 생성되고, NOx의 경우 2000K 이상의 연소실 온도와 희박연소 구간에 주로 발생함

126 신 연소기술 적용을 통해 연소실 온도를 1600K 이하로 낮출 경우에는 Soot와 NOx의 동시 저감이 가능 <연소 온도 및 당량비에 따른 배출물 특성> 신 연소기술 구현을 위해서는 연소실 내부로 유입된 공기와 연소실 내 부로 직접 분사된 연료가 최대한 균일하게 혼합될 수 있도록 착화지연 기간을 최대한 지연시키는 것이 필요하며, 이를 위해 분사시기를 지연 시킴과 동시에 EGR량 극대화시키는 방법이 사용될 것으로 전망됨

127 3.2 EGR 기술 및 동향 기술 개요 EGR NOx 저감을 위해 엔진 자체에서 원천 저감하는 방법으로 비교적 저비 용과 제어의 용이성이 있는 EGR이 현재까지는 가장 많이 이용 EGR 사용 시 배출가스의 이산화탄소나 수분 등의 가스가 신기의 일부 를 대체하여 혼합기의 열용량을 증가시킴 혼합기의 열용량이 증가하면 연소가스의 온도 상승을 억제하여 열적질 소산화물(thermal NOx) 생성을 억제함으로써 전체 질소산화물 발생량 을 감소 고온의 EGR가스에 의한 체적효율 저하를 방지하기 위해 Cooled EGR 방식이 필요 일반적으로 엔진에 EGR을 적용하는 방법은 고압의 가스를 이용하는 HPL(High Pressure Loop) EGR과 저압의 가스를 이용하는 LPL(Low Pressure Loop) EGR로 나눌 수 있음 HPL(High Pressure Loop) EGR HPL EGR은 <HPL EGR with Venturi>과 같이 터빈 전단의 고압의 배출가스를 압축기 후단의 고압의 흡기계로 돌려보내는 방식 배기 매니폴드와 흡기 매니폴드의 압력이 모두 고압 상태로 압력차가 크지 않아, 원활한 EGR 공급이 어렵고 EGR률의 한계가 낮음 원활한 EGR 공급 및 EGR률 한계를 높이기 위하여 흡기 매니폴드 전 단에 스로틀 밸브를 장착하거나, 벤츄리관 삽입 및 전자식 EGR 밸브 등이 사용됨

128 <HPL EGR with Venturi> 최근에는 VGT(Variable Geometry Turbocharging)를 이용하여 배기 매 니폴드의 압력을 높혀 EGR률을 증가 시키는 추세 HPL EGR은 EGR가스가 흐르는 관로의 길이가 상대적으로 짧아 시스 템의 응답성이 빠름 EGR 시스템의 빠른 응답성은 규정된 주행모드에 따라 운전하여 측정 하는 배출가스 측정방법에서 유리하지만, 관로가 짧기 때문에 EGR 가 스와 신기가 섞이는 시간이 짧아 각 실린더마다 들어가는 EGR 가스의 비율을 일정하게 하는 것이 어려움 HPL EGR은 EGR 가스가 어떠한 후처리 장치도 통과하지 않고 그대로 다시 재순환을 시키기 때문에 엔진 시스템 오염 EGR률을 증가시켰을 때, PM 생성이 증가하여 배기 중의 PM 농도가 높아지게 되고, 배기가스가 EGR 파이프를 통해서 순환되는 과정에서 표면에 쌓여 오염을 유발 EGR Cooler에 PM이 오염되면 열교환기의 성능 저하와 전후단 압력차 이 발생으로 인하여 엔진의 전반적인 성능 저하와 NOx 배출량에도 영 향

129 PM이 다량으로 포함된 EGR 가스가 흡기 유동 시스템을 지나가게 되 면서 엔진의 흡기포트나 흡기밸브 등에도 오염을 일으켜 엔진의 성능 저하를 유발 LPL(Low Pressure Loop) EGR LPL EGR은 저압의 EGR 가스를 이용하는 EGR 시스템으로서, DPF 등 의 후처리 시스템이 포함되어 있는 디젤엔진에 적용 LPL EGR은 <LPL EGR 시스템의 개략도>과 같이 DPF를 통과한 배출 가스를 재순환함으로써 HPL EGR 시스템에 비하여 상대적으로 압력이 낮고 온도가 낮은 EGR 가스를 압축기 전단으로 재순환 함 <LPL EGR 시스템의 개략도> 일반적으로 압축기 전단의 압력은 DPF 후단의 압력보다 낮기 때문에 배기재순환이 용이하여 높은 EGR률 적용 가능 EGR 가스가 신기와 섞이는 시간이 HPL EGR 시스템에 비하여 충분하 여 실린더 마다 일정한 EGR 분배가 가능하고, DPF 를 통과한 EGR 가스의 온도가 HPL EGR 가스에 비하여 낮기 때문에 더 큰 Cooled EGR 효과를 볼 수 있음

130 EGR 가스가 압축기를 통과하기 때문에 EGR 가스 내 미량 포함되어 있는 오염물이 압축기의 블레이드나 기타 장치에 손상을 주어 엔진의 전체적인 내구성에 악 영향을 줌 관로 길이의 증가로 EGR 시스템의 응답성이 저하하여, 규정된 배출가 스 측정방법에 불리함 <HPL EGR과 LPL EGR의 시스템 특성 비교> Item HPL EGR EGR System LPL EGR EGR rate EGR가스 추출부와 주입 부의 압력차가 적음 EGR율 증가에 불리 EGR가스 추출부와 주입 부에 충분한 압력차 존 재 EGR 률을 높게 사용가 능하다. 연비소비율과 출력 VGT 적용시, 배기 매니 폴드 압력 상승을 위하 여 VGT의 형상 조절이 필요하여 터빈의 효율 하락으로 인한 연료소비 율 증가 및 출력 저하 VGT의 효율적인 사용 가능 연료소비율과 출력 저하 없음 EGR 가스로 인한 오염 EGR 가스내 PM의 농도 가 높음 높은 PM 농도로 인하여 EGR 시스템과 흡기 시 스템 오염 유발 EGR 가스내 PM의 농도 가 낮음 EGR 가스의 온도 EGR 가스의 온도가 높 아 EGR cooler의 대용 량화 필수. EGR 가스의 온도가 낮 아 상대적으로 저용량의 EGR Cooler 사용 EGR 시스템의 응답성 빠른 응답특성 늦은 응답 특성 EGR 가스의 분배 실린더마다 동일한 EGR 가스의 분배가 어려움 실린더마다 동일한 EGR 가스의 분배가 용이

131 Dual-Loop EGR System 현재 이용되고 있는 EGR 기술은 고압라인 배기가스 재순환(HPL : High Pressure Loop EGR)으로서 배기측과 흡기측의 압력차가 크지 않아 EGR율을 쉽게 높이지 못하므로 강화되는 배기규제 만족을 위한 높은 EGR량을 공급하기에는 어려움이 있음 대형디젤엔진에서 연구되어지고 있는 저압라인 배기가스 재순환(LPL : Low Pressure EGR)은 DPF등 매연후처리장치 후단에서 배기가스를 재 순환하여 흡기로 공급함으로서 높은 압력차를 이용한 대용량의 EGR 공급을 가능하게 함으로서 배기중의 NOx를 저감하기 위한 대안으로 연구 LPL EGR의 경우 배기가스의 흐름을 모두 터빈에 이용할 수 있음으로 Turbocharger의 성능에 영향을 주지 않고, 긴 흡기통로와 압축컴프레 서, 인터쿨러를 통해 충분히 냉각되고 흡입공기와 균질하게 혼합되어 연비이득 또한, DPF 후단의 온도가 터빈 전단보다 낮기 때문에 HPL EGR보다 질소산화물을 더 저감할 수 있고 EGR Cooler의 크기를 줄일 수 있는 장점 LPL EGR은 재순환 파이프의 길이 증가로 응답성이 좋지 않은 시스템 상의 문제로 인하여 과도한 운전 조건에서의 사용빈도가 많은 소형디 젤의 경우에는 적용하기에 어려움 존재 Dual-Loop EGR 시스템의 기본 개념은 <Dual-Loop EGR 시스템>과같 이 두 가지의 EGR Loop를 운전 상황에 따라 선택적으로 사용 응답성이 빠른 HPL EGR 의 시스템을 변속 구간에서 사용하고 응답성 이 늦은 LPL EGR을 정속구간에서 사용하여 빠른 응답성과 높은 EGR 률을 달성

132 <Dual-Loop EGR 시스템> 국내 기술 동향 EGR 기술 실제 엔진에 EGR을 적용하기 위해서는 운전 영역에 따른 매칭이 중요 한 과제로, 저부하에서는 Hot EGR을 사용하여 점화지연과 산소농도를 감소함으로써 연소온도를 낮추어 NOx뿐만 아니라 PM과 HC도 동시 에 저감 중부하에서는 Cooled EGR (냉각배기가스재순환)을 적용 하므로 관련 부품간의 최적 매칭 기술이 상용화의 관건 EGR을 이용하여 배기가스의 질소산화물을 효과적으로 줄일 수 있지만 강화되는 배기규제(Euro-5, 6)를 EGR 기술만으로 대응이 어려워, 엔진 에서의 최적 매칭을 통해 유해 배출가스를 최소화함으로써 후처리 장 치를 간소화하는 연구가 국내에서 뿐만 아니라 국제적으로 활발히 진 행 중 국내에서는 Euro-4까지는 Linear Type의 전자식 EGR Valve를 사용중 에 있으나 EGR Gas가 엔진별 환경적인 차이로 인한 배기가스 중에

133 카본, 오일성분 물질뿐만 아니라 유기화학물 까지 EGR Valve내로 유 입과 Cooled EGR에 의한 응축수로 인하여 Valve 작동에 장애 발생 따라서 EGR Valve에서 발생되는 고착현상을 고려하여 구동력을 높인 제품의 개발이 필수적이며 Euro-5의 배기규제를 만족하기위한 제어정 밀도를 향상시킬 수 있는 Motor 구동방식의 제품이 개발 차세대 배기가스 규제를 만족시키기 위한 EGR 기술개발의 일환으로서 Dual Loop EGR에 대한 연구와 실증을 위한 부품의 개발이 검토 DPF 후단의 고온작동환경에서의 EGR 축출을 위한 Exhaust Flap, 고 유량의 EGR Gas 유동을 위한 High Flow형 EGR Valve, 냉시동시의 엔진 웜업시간 단축 및 촉매활성화를 위하여 EGR Gas를 냉각시키지 않도록 하는 Cooler Bypass Valve와 일체화된 EGR Cooler, Turbocharger에 의한 인테이크측의 압력상승시에도 대유량의 EGR 확 보를 위한 Throttle Flap 등이 연구, 검토 EGR Cooler Euro-4 단계에서의 EGR Cooler는 필수사항으로 Pipe 형태의 제품으로 적용 중이며 그 구성형태를 살펴보면 내부에 Pipe를 통하여 EGR Gas 가 유통되며 그 외부에 몸체를 구성하는 외형 Pipe를 통하여 냉각수를 흘림으로 EGR Gas를 냉각 시킬 수 있는 형태로 구성되어있다. 이 형 태는 브레징을 통한 접합기술이 요구되어 제조비용이 높고 무거움 따라서 별도 미세한 용접기술이 필요 없고 제품의 형태 및 제조성이 쉬운 알루미늄 다이케스팅 형태의 차세대 제품 개발이 추진 국내의 EGR Cooler 국산화 개발은 2005년경부터 이루어졌으며, 현재 (주)코렌스와 모딘코리아의 벤더인 (주)원진에서 양산 개발을 하고 있 음 (주)코렌스에서 Spiral Type과 Emboss Type EGR Cooler에 대한 자체 개발 경험은 갖고 있으나 현재 국내에서 양산되고 있는 EGR Cooler는 모두 Round Type EGR Cooler임

134 현재 국내에서도 Euro-5/6 배기 규제대응을 위해 Stacked Plate Type 의 EGR Cooler 개발 필요성을 인지하여 연구 개발 검토 중 Charge Air Cooler(CAC) 국내 CAC 생산은 공조부품 업체에서 담당하고 있으며, 2003년도부터 현재까지는 CAC의 고효율화 설계에 중점을 두고 있는 것으로 보이며 향후 컴팩트화 설계에 많은 연구 투자가 필요한 것으로 보임 특히 향후 고출력 TCI 엔진에 대비한 CAC 개발에는 많은 연구가 진 행되어야할 것으로 판단되며 관련 업체에서도 이 점을 인지 현재 이에 대한 자체 기술로드맵 상에 포함시켜 준비 단계에 있는 것으로 판단됨 국외 기술 동향 EGR 기술 전반적인 해외 기술 동향은 EGR에 따른 연비악화를 최소화하는 방향 과 EGR 가스에 포함된 PM의 EGR cooler 내 퇴적에 따른 cooled EGR 효과의 감소 및 NOx 저감효율 저하에 초점을 두고 있음 Pierburg Kolbenschmidt Pierburg AG(독일)사는 중소형 디젤엔진의 Euro-6 배 기규제 대응을 위해 By-pass Valve에 의한 High-Cooled EGR과 Low pressure EGR, DPF 및 DeNOx aftertreatment를 이용하는 기술의 실 증작업을 진행 <Pierburg 사의 Euro-6 대응 EGR 기술 트랜드>

135 기존의 High Pressure EGR과 동시에 적용하여 - 저온 시동시의 엔진 웜업 시간 단축 - 다이나믹한 운전조건에서의 NOx 저감 DPF의 재생성능 향상을 도모하고, Low Pressure EGR을 이용하여 정 속운전조건에서의 높은 EGR률을 적용함으로써 - NO x 배출의 최소화 - 엔진웜업의 최소화를 통한 저온시동시의 배출가스 발생 최소화 - 배출가스의 온도제어를 통한 저부하 영역에서의 DPF 재생력 증대 - 청정 EGR 가스의 실린더 공급을 통한 내구성 증대등을 목표로 개발 중 이와 같은 시스템 구성을 위하여 많은 부품들이 이미 컨셉설계는 물 론 시작품으로 제작되고 있으며, 실효성 검증을 위한 실험이 진행되고 있음 Valeo Double EGR Loop란 이름으로 연구가 진행되고 있으며 엔진의 내구 성 증대를 Pierburg사와 동일한 컨셉으로 연구가 진행 <Valeo Double EGR Loop>

136 현재까지의 발표에 의하면 - 엔진 가격 상승 - Exhaust Flap의 신뢰성 문제 - 과도운전조건에서의 배기 성능 - 인터쿨러 부품의 부식 - Low pressure EGR Valve 및 Cooler의 신뢰성 등이 문제점 iav iav 사는 Single stage turbocharging 또는 Two stage turbocharing과 Dual Loop EGR 시스템을 이용하는 기술을 발표 SwRI <IAV EGR concept> Dual-Loop EGR과 4Way Catalyst를 이용한 엔진실험에서 Tailpipe를 통한 Nox의 배출이 0.035g/mile(Tier2 Bin5 : 0.07g/mile)까지 저감 4way Catalyst는 - 산화촉매: HC, CO, O 2 를 소비하여 DPF 전단의 퇴적을 회피 - DPF : PM Trap/Oxidation Cleans EGR - LNT : NOx Storage/Reduction으로 구성

137 <SwRI EGR 및 배기후처리 시스템> 자료 : SwRI SAE Borgwaner 내구성 향상을 위한, Low Pressure EGR 시스템용 컴프레서 휠과 컴 프레서 하우징 시제품 개발 <Coated compressor wheel and compressor housing(borgwarner)> EGR Cooler EGR System은 1990년대 말부터 적용해왔으나, EGR Cooler를 장착한 Cooled EGR System의 적용은 2000년도 초부터 적용해 옴 Cooled EGR System은 배기 매니폴드에서 흡기 매니폴드로 배기가스 를 재순환 시키는 중간에 수냉식 열교환기인 EGR Cooler를 장착하여

138 배기가스를 냉각하여 공급하기 때문에 연소실내의 온도를 더욱 낮출 수 있으며 EGR율도 높일 수 있다는 장점을 가지며, 결과적으로 Hot EGR과 비교하여 높은 연비와 높은 질소산화물(NOx)의 생성 억제 효 과를 얻을 수 있음 GR Cooler 개발 선진 업체로는 일본의 USUI사, Sankyo사, Tokyo Roki사, Senior Automotive사, Tokyo Radiator사 및 Calsonic사 등이 있으며, 유럽에서는 독일의 BEHR사, 영국의 Honeywell-Serck사, 프랑 스의 Valeo사 등을 들 수 있으며 미국에서는 Dayco사가 대표적임 Euro-3 배기규제 대응을 위한 초기의 EGR Cooler는 Fig. 과 같이 표면 의 매끈한 다수의 원형 튜브로 배기가스가 지나가고, 그 외측 셀(Shell) 로는 냉각수가 지나가도록 되어있는 관다발 타입의 EGR Cooler로써 전열 효율이 낮다는 것이 최대 단점임 (a) 기본 구조도 (b) USUI사 제품 (c) Valeo사 제품 <Round 형상 튜브를 갖는 관다발 타입의 EGR Cooler> Euro-3보다 엄격해진 Euro-4 배기규제 대응을 위해서 동일한 관다발 타입이지만 Round Type 튜브에서 엠보스, 리브, 스파이럴 및 웨이브

139 타입 등의 다양한 형태의 난류 증대형 튜브가 개발됨. 기존 단순 원형 튜브에 비해 방열성능은 향상되었지만 튜브 내측에 Fouling이 많이 발 생되는 게 새로운 문제로 대두됨 유럽의 경우 소형, 중형 승용차량에 디젤 적용이 높은 편이며, Round tube type을 일반적으로 적용해오다가 튜브의 전열 면적을 높이기 위 해 엠보스 구조 튜브 및 스파이럴 구조 튜브로 대부분 적용하기 시작 함 (a) Spiral Type(USUI사) (b) Emboss Type(USUI사) (c) Rib Type(Calsonic사) <난류 증대형 EGR Cooler> (d) Wave Type(BEHR사) 이외에도 Euro-4 배기규제 대응 기술에서는 Oval Type 튜브에 전열 fin을 내장하여 성능향상을 도모하였고, 내구성 향상을 위해 고온의 배 기가스에 위험한 부분은 YAG 레이저 용접 적용

140 <BEHR사의 YAG 레이저 용접 적용 개발품> 현재에는 보다 엄격해진 Euro-5/6 배기규제 만족을 위해 보다 고성능 EGR Cooler 개발이 요구되고 있음. 이를 위해 해외 선진업체에서는 Plate Type의 튜브를 적층한 Stacked Plate EGR Cooler를 개발 적용하 고 있으며, 또한 튜브 내측, 즉 배기가스 유로 측에 Fin을 내장하고 있 음. 아울러 적층된 Plate와 Plate 사이에는 엠보스를 두어 구조적 보강 과 열전달 향상을 도모하고 있음 (a) BEHR사의 Stacked Plate Type (b) Sankyo사의 Stacked Plate Type (c) Dayco사의 Stacked Plate Type (d) Honeywell-Serck사의 Stacked Plate Type

141 (built in fins) (e) Tokyo Roki사의 Stacked Plate Type(built in fins) <Stacked Plate Type EGR Cooler> 또한 독일 BEHR사에서는 직사각형 fin을 내장한 초편평 튜브를 적층 한 Stacked Plate Type EGR Cooler 전면에 촉매를 두어 EGR Cooler 내부에 Soot 퇴적 방지를 도모함 <BEHR사의 촉매 내장형 Stacked Plate Type EGR Cooler> T.Rad 사에서는 평평한 튜브와 내부 핀을 설치한 고효율의 EGR Cooler를 개발하여 토요다에 공급하고 있으며, 토요타에서는 자사의 랜드 크루저 프라도를 위한 고효율 EGR Cooler 개발을 위해 840만 달 러를 T.Rad 사에 투자하기로 결정함

142 <T.Rad사의 EGR cooler> 최근 선진업체에서는 Euro-5/6 배기규제 대응을 위한 방열성능 향상 이외에도 보다 컴팩트하면서도 내열, 내식 등의 신뢰성 측면과 Soot 퇴적에 위한 성능 저하 방지 설계에 중점을 두고 있음 소재 측면에서는 내열, 내식성에 우수한 All Stainless Steel 재질을 사 용하고 있고, 최근 기존 3xx 계열 Stainless Steel 재질에서 보다 저렴 한 4xx 계열 Stainless Steel 재질을 검토하고 있음 이외에도 EGR Cooler에서 가열된 냉각수를 이용한 난방 시스템과 EGR Cooler와 엔진 오일쿨러를 일체로 하여 냉각수 라인의 레이아웃 을 개선시키는 등의 시스템 측면의 신기술도 선보이고 있음 Charge Air Cooler(CAC) 차지 에어 쿨러는 자동차 연소 효율과 출력 향상을 위하여 연소실로 흡입되는 공기(Charge Air)를 압축하여 충진 효율을 높이고자 하는 터 보 엔진에서 공기 압축시 온도 상승 때문에 충진 효율과 엔진 출력 향 상 효과가 미비하여 이를 개선하고자 압축된 공기가 Cooler를 통과할 때 외부 공기에 의해 냉각(air to air) 시키는 냉각장치임 압축기를 사용하여 밀도를 높인 공기를 엔진에 공급하면 충진 효율이 향상되므로 총 행정체적, 엔진 회전속도를 증대시키는 일 없이 엔진의 출력 및 토크를 증대시킬 수 있음. 이때 엔진에서 배출되는 배기가스 에 의해 터빈을 구동하고, 터빈의 회전력으로 터빈과 동일 축 상에 배

143 치된 압축기를 회전하여 과급을 하는 것을 터보-차져(Turbo-Charger)라 함 이와 같이 과급에 의해 출력, 토크나 연비의 향상이 달성되기 때문에 가솔린 엔진, 디젤 엔진 모두에 과급이 사용되고 있다. 그러나 엔진 흡 기계로 유입되는 공기를 압축기에 의해 압력을 높이면 공기 온도 상승 으로 공기 밀도가 떨어져 압축에 의한 공기 밀도 상승과 일부 상쇄되 는 효과를 가져와 충진 효율 향상이 미비해짐. 특히 엔진의 압축열에 의해 자착화 방식을 사용하는 디젤 차량에서는 높은 공기 온도는 조기 점화를 가져와 노킹 현상을 일으켜 엔진 출력 저하를 가져오게 되어 터보 디젤 엔진에서는 압축된 공기를 냉각시키기 위한 냉각장치를 반 드시 장착하고 있으며, 이 냉각장치를 차지 에어 쿨러(Charge Air Cooler: CAC) 또는 중간 냉각기(Inter-cooler)라 함 2003년도부터 일본의 Calsonic Kansei사 및 독일의 BEHR사 등에서는 내구성 향상을 위해 CAC 전체를 알루미늄 NB 공법에 의해 일체화시 킴. 이는 생산 공정에서 오염도가 매우 낮고 중량 저감, 재활용이 가능 하다는 것이 장점임. All 알루미늄 소재로 대체하면서 기존의 Cooper-brass에 비해 50% 이상의 중량 저감을 가져옴 또한 탱크에서 튜브로의 과급 공기의 균일 분배를 위해 입, 출구 파이 프 위치 및 특징적인 탱크 형상 설계를 2003년도부터 선보이기 시작함 Euro-4 배기가스 규제에 대응하기 위하여 유럽의 모든 디젤엔진에 CAC를 장착하게 되었고, 일본의 Calsonic Kansei사는 리사이클 비용 최소화, 성능 향상, 압력손실 최소화 및 경량화 추세에 대응하기 위하 여 열교환이 이루어지는 코어부는 알루미늄 재질로 하여 컴팩트 설계 에 초점을 맞추었고, 탱크부는 고기능성 플라스틱 소재인 PPS를 적용 함

144 <Calsonic Kansei사의 CAC 개발품> 하니웰사는 승용차 및 경트럭용 알루미늄 재질의 기체-기체 및 기체-액 체, 도로용 및 비도로용 중대형 트럭 응용분야용 알루미늄 재질의 기 체-기체 샤시 탑재 제품, 대형 트럭 디젤 비도로 엔진용 구리 재질의 기체-액체, 해양 응용분야용 구리-니켈 합금 재질의 기체-액체, 극도의 내구성을 요하는 응용분야용 스테인레스스틸 재질의 기체-액체 제품 등 다양한 구성으로 사용이 가능한 차지 에어쿨러를 개발함 그 구조에서도 평활 튜브-핀, 압출 튜브-핀 및 bar and plate의 세 가 지 유형의 구성 방식을 조합함으로써, 실질적으로 모든 응용분야의 과 급 공기 냉각의 요구를 충족시킬 수 있도록 함 최근 해외 선진업체에서는 TCI 엔진들이 점차 고출력화됨에 따라 높아 지는 과급 공기온도 및 금속의 피로로 보다 우수한 열전달 효과와 내 구성을 보증하기 위해 높은 강도의 합금과 고급 튜브-핀 설계를 사용 함으로써 최고의 열전달률과 부식방지 기능을 제공할 수 있는 CAC 개발품들이 선보이기 시작함 지금까지 TCI 엔진에서 압축기에서 과급되어 CAC로 유입되는 과급공 기는 최대 160 정도인데 비해 향후에는 엔진 출력이 계속 증대되면 서 과급 공기의 온도도 220 이상 올라갈 것으로 예상되고 있음 이에 따라 CAC의 방열성능 향상 설계, 내구 신뢰성 향상 설계 등의 설계적 측면과 소재 선정 및 가공 공법 등과 시험평가 모드도 상당히 바뀔 것으로 판단됨

145 3.3 후처리 장치 기술 및 동향 PM 여과장치 DPF(Diesel Particulate Filter)는 정화율이 85 %이상으로 매우 우수한. 반면에 엔진연비가 저하되고, 포집된 PM을 재생해야하는 기술이 필요. 재생기술로서 Electrical Heat, Burner 등을 이용한 강제 재생 방식, 촉 매나 연료 첨가제를 사용한 PM의 재생 온도를 낮추는 자연 재생방식 과 플라즈마 등의 보조 장치를 이용한 방법이 있으나 내구성, 경제성, 엔진 효율 등의 문제를 최소화하는 기술이 필요 DOC(Diesel Oxidation Catalyst)는 저감율이 30 %이하로 낮아 독립적 인 DePM형태가 아닌 다른 장치의 보조 기능으로 많이 사용 PDPF(Partial DPF)는 정화율이 DPF보다 낮은 반면에(약 70 %) 엔진 출력에 영향이 없고, PM 재생 기술이 필요 없어서 PM 제거 기술에 있어서 많은 연구가 이루어지고 있음 NOx 저감 후처리 장치 NOx 저감을 위한 다양한 후처리 기술들이 최근 활발히 연구되고 있 고, 그중 요소를 환원제로 사용하는 Urea-SCR(Selective Catalytic Reduction)은 이미 실용화에 성공하여 유럽을 중심으로 Euro-4부터 적 용되고 있으며 다수의 기업들이 실용화에 박차 LNT(Lean NOx Trap), LNC(Lean NOx Catalyst)등의 Diesel Lean NOx 촉매 기술은 현재까지의 연구 개발 노력에도 불구하고 상업화 측 면에서는 아직도 미성숙의 기술 입자상물질은 디젤매연필터(DPF)라는 확실한 정화기술이 적용되기 시 작했지만, 질소산화물 저감기술은 아직도 엔진 및 후처리 측면에서 매 우 다양하게 개발이 진행 가장 이상적인 DeNOx 기술은 질소산화물을 직접 분해시키거나, 배기 가스내의 환원제만을 이용하여 질소산화물을 환원시킬 수 있는 LNC(Lean NOx Catalyst)라 할 수 있다. 그러나 배기가스 내에 존재하

146 는 환원제의 농도와 촉매의 성능이 낮기 때문에 Euro-4/5 규제 대응을 위한 현실적인 적용방안으로 검토하기는 어려운 실정 추가적인 환원제 공급을 필요로 하는 SCR 방식이 주로 검토되고 있으 며 사용되는 환원제의 종류에 따라 Urea-SCR, HC-SCR(Lean NOx calyst, Active)로 분류하고 있음 Urea는 가수분해과정을 거쳐 암모니아(NH3)로 변환된 후 질소산화물 환원과정에 참여하게 된다. HC는 경유 성분을 이용하지만 환원제의 효율성이 Urea(NH3)에 크게 미치지 못하기 때문에 현재 시점에서 Urea-SCR이 많은 장점 때문에, 연료 성분을 환원성이 큰 다른 형태의 화합물로 변환시키거나, 고매의 선택도를증진키는 방향에서 지속적인 연구가 진행되고 있음 질소산화물 흡장형 촉매(Lean NOx Trap 또는 NSR)은 삼원촉매(TWC) 기능과 바륨산화물과 같은 NOx 흡장물질을 결합시킨 형태로 Urea-SCR과 함께 향휴 규제 대응을 위하여 검토되고 있는 DeNOx 촉 매 기술이다. TWC의 역할이 미미한 연료로 부족 조건에서는 질소산화 물을 촉매 내에 흡장시켰다가 주기적으로 연료과잉 조건을 조성하여 흡장된 NOx를 질소로 환원시켜 흡장성능을 재생하는 방식이 연구 중 임 최근 들어서는 두 가지 이상의 DeNOx 기술을 조합하여 질소산화물 저감 효율을 최대화하고자 하는 시도가 이루어지고 진행되고 있다 SCR+LNT, LNT+NTP(Non-thermal Plasma), SCR+LNT+NTP, LNC+LNT, LNC+NTP 등의 조합이 검토되고 있음 향후에는 디젤엔진으로부터 배출되는 질소한화물은 입자상물질과 동시 에 저감되어야 한다. 입장상 물질 제거에는 디젤산화촉매(DOC)와 함께 DPF가 사용되고 있기 때문에 매우 다양한 기술 조합이 가능하게 될 것으로 예상하고 있고 Urea-SCR과 NOx Trap(LNT)을 DeNOx 기술로 채택하여 DPF와 동시에 적용할 경우의 대표적인 구성은 <PM-NOx 동 시 저감 시스템 : DOC/SCR/DPF>, <PM-NOx 동시 저감 시스템 : SOC/LNT/DPF>과 같이 나타내었음

147 <NOx 제거기술> 적용 기술 기 술 특 징 EGR (Exhaust Gas Recirculation) - 배기가스를 흡입공기에 재순환시키는 기술 - 후처리 기술은 아님 - 연비특성이 안 좋음 Urea-SCR (Selective Catalytic Reduction) - SCR 촉매 전단에 요소수용액 분사 - 성능은 가장 우수 (90% 이상) - 유럽에서 적용차량 생산 - 사회적 인프라 구축이 필요함(요소수용액 공급) - 운전자의 환경의식 등이 필요함 - 대형차 위주의 적용 예상 NOx 제거기술 (DeNOx) LNT (Lean NOx Trap) - 디젤엔진은 희박조건에서 운전됨 - 정화효율 우수 (90% 이상) - 희박조건에서 NOx를 흡착하는 촉매 - 과농상태에서 NOx를 정화하여 배출 - 과농조건을 만들기 위해 1분 이내의 주기적인 연 료분사 - 고가이면서 연비 특성이 안좋음 - Urea 수용액 공급 인프라 필요없음 - 중소형차 위주의 차량 적용 예상 HC-SCR - SCR 촉매에서 Urea 대신 디젤 연료를 분사 - 정화효율이 낮음(30%이하) - 아직 초기 연구 단계 - 연료를 Reforming 해서 분사하면 효과 좋음 - Lean NOx Catalyst라고도 함

148 <PM-NOx 동시 저감 시스템 : DOC/SCR/DPF> <PM-NOx 동시 저감 시스템 : SOC/LNT/DPF> Urea-SCR (Selective Catalytic Reduction) Urea-SCR 시스템은 과거부터 고정원의 배출가스 장치에 DeNOx 장치 로 꾸준히 사용되어온 충분히 검증된 기술로서 SCR 시스템의 개요는 NOx의 환원반응에 필요한 환원제를 촉매전단에 임의적으로 분사하여 SCR 촉매에서 NOx만 선택적으로 제거하는 기술 환원제로는 암모니아(NH3)가 필요하나 현실적으로 자동차가 이동원이 라는 한계 때문에 32.5%의 Urea-Solution을 공급하여 촉매에서 가수분 해에 의해 NH3가 분리되어 사용 Urea-SCR 시스템은 환원제를 분사하는 분사 및 제어장치와 화학반응

149 을 일으키는 촉매부분으로 나눌 수 있음 SCR 모듈에는 엔진 배기관에 Urea 수용액을 분사하는 Dosing 모듈 과 Urea를 Tank에서부터 흡입하고 내장 펌프로 가압하여 Dosing unit(nozzle, module)로 공급하는 Supply module이 있으며, Urea-SCR 분사 및 제어는 Urea가 Urea(AdBlue) Tank에서 펌프가 내장된 Supply module로 공급되고 Supply module에서 일정 압력으로 가압되 어 Dosing unit(nozzle, module)로 공급되어지면 Dosing unit에서는 전 기적인 신호를 받아 Urea를 분사하게 된다. Urea Dosing량을 결정하 기 위해서는 엔진 회전수 및 엔진 부하 그리고 엔진 상태(시동, 주행, 고장상태)의 정보를 받고 이를 이용하여 DCU에서 적절한 Urea Dosing량을 결정하여 엔진 배기관에 분사 <배기온도에 따른 촉매별 NOx 전환 효율> SCR에 사용되는 촉매는 Pt SCR 촉매, Vanadia/Titania SCR 촉매, Zeolite SCR 등이 있으며, 배기온도에 따른 촉매별 NOx 전환효율 Pt SCR 촉매는 낮은 온도에서 암모니아 반응이 지배적으로 발생하여 온도가 올라갈수록 NOx 전환효율이 상승하나 225~250 이상에서는 NH3가 NOx와 H2O로 변화되고, NH4NO3 생성을 억제하기 위해

150 0 이상으로 유지를 하여 하나 225 이상이 되면 상기 작용으로 NOx 전환 효율이 급격히 떨어지므로 좁은 온도 영역을 가지고 있음 Vanadia/Titania SCR 촉매는 260~450 에서 좋은 효율을 보이고 있 으나 425 이상에서는 암모니아 산화 반응이 일어나 전환 효율이 떨어 지고 V2O5 촉매가 높은 온도(500~550 )에 노출이 되면 TiO5가 변형 되어 촉매 접촉 면적(Surface area)이 줄어드나 WO3(Tungsten trioxide)을 안정물질로 이용하면 700 까지 안정화된 모습을 보임 지오라이트(Zeolite) SCR 촉매는 고온용 지오라이트 (High Temperature Zeolite )와 저온용 지오라이트(Low Temperature Zeolite) 가 있으며, 고온용 지오라이트는 SiO2:Al2O3의 비율이 10:1 인 Mordenite로 암모니아 산화 반응이 발생치 않아 다른 촉매와 달리 고 온에서 전환효율이 좋으며, 저온용 지오라이트는 Lean NOx 촉매 성분 으로 잘 알려진 ZSM-5 zeolite을 주성분으로 개발되었고 사용 영역은 200~400 이나 내구성 부족하나, 현재는 650 까지 열적으로 안정한 촉매가 개발 됨 SCR 촉매의 화학반응식은 Urea-Solution이 135 이상의 조건에서 이산 화탄소와 암모니아로 분리되며, 분리된 NH3는 O2와 함께 NOx와 반 응하여 무해한 질소(N 2 ), 물(H 2 O) 및 이산화탄소(CO 2 )로 변환이 되며, 일반적으로 알려진 가장 정화효율이 높은 조건은 NOx와 NH 3 의 비율 이 NO:NO 2 :NH 3 = 1:1:2일 때임 Urea-SCR 시스템의 경우 질소산화물 중 이산화질소가 적정량 존재할 경우 전체 NOx에 대한 반응속도가 크게 향상되며 이에 따른 NOx 정 화율이 높아지는 특성을 보이므로 SCR 촉매 전단에 산화촉매 등의 보 조 촉매를 이용함으로써 90% 이상의 질소산화물 정화율을 확보 따라서 정화효율 및 연비가 우수하여 중대형 이상의 상용차량에 적용 하기에는 가장 유리하며, 이미 유럽을 중심으로 Euro-4규제에 대응하 여 양산 차량에 적용되어 시판 그러나 Urea-SCR 시스템의 우수한 성능에도 불구하고 아직 극복해야

151 할 문제가 많이 남아 있다. 그중 Euro-6에서는 반드시 극복되어야 할 저온에서의 성능저하가 대표적 <SCR 촉매의 화학 반응식> NOx SCR Reactions : 6NO + 4NH 3 5N 2 +6H 2 O (1) 4NO+4NH 3 +O 2 4N 2 +6H2O. (2) 6NO 2 +8NH 3 7N 2 +12H 2 O. (3) 2NO 2 +4NH 3 +O 2 3N 2 +6H 2 O. (4) NO+NO 2 +2NH 3 2N 2 +6H 2 O. (5) Other NOx Reactions : 4NO+4NH 3 +O 2 4N 2 O+6H 2 O. (6) 8NO 2 +6NH 3 7N 2 O+9H 2 O (7) Urea Hydrolysis : (NH 2 ) 2 CO+2H 2 O 2NH 3 +CO 2 (8) NH 3 Oxidation : 2NH 3 +2O 2 N 2 O+3H 2 O (9) 4NH 3 +3O 2 2N 2 +6H 2 O (10) 4NH 3 +5O 2 4NO+6H 2 O (11) 따라서 저온 활성이 좋은 촉매 물질의 개발과 더불어 SCR 촉매의 빠 른 warm-up을 유도하기 위한 기술의 개발에 주력 자동차에 실용화되기 위해서는 Urea 2차분사 시스템, 암모니아 슬립현 상과 아산화질소(N2O) 배출에 의한 2차 오염물질 배출, 암모니아 유황 염 배출에 의한 장치의 파울링(fouling), 촉매가 차지하는 부피로 인한 차량 장착성, Urea 인프라 시스템 구축과 별도의 환원제 사용에 따른 운영비, 촉매 내구성 및 연료에 함유된 유황에 의한 촉매 피독과 같은 문제

152 유럽의 배기규제 중 2009년부터 시행예정인 Euro-5규제를 만족시키기 위한 기술로서 Urea-SCR 기술을 적용할 경우, Urea 용액의 소모량은 연료소비의 3~5%에 달하지만 엔진의 고연비 운전이 가능함에 따라 EGR+DPF 기술에 비하여 5% 이상의 연비이득을 볼 수 있을 것으로 예상 현재 많은 자동차 제작사 및 연구계에서는 Euro-6배기규제는 대체로 EGR 기술이 적용되는 엔진기술과 Urea-SCR의 후처리기술이 동시에 적용 될 것으로 예측 <Bosch사의 SCR 시스템의 기본 개념도>

153 <Inergy사의 Urea-SCR System> <Urea Infra System>

154 <Urea Supply plan of DOE in USA>

155 LNT (Lean NOx Trap) 흡장형 촉매(LNT, Lean NOx Trap) 시스템은 희박조건에서 NOx를 촉 매표면에 흡착하였다가 농후한 조건에서 이를 N2로 환원시켜 배출 방출된 NOx는 일반적인 기솔린차의 삼원촉매에서 그랬던 것처럼 촉매 를 통해 질소로 변환된다. 흡착기(absorber)가 원전히 배기가스를 흡수 한 후, 시스템은 재생을 수행하고 농후한 엔진 운전조건하에서 방출된 NOx는 촉매에 의해 저감된다. 즉, NOx의 방출과 변환이 동시발생 또한, 차량 운행 중 공연비에 따라 (희박:포집)/(농후:배출)을 하게되며 높은정도의 엔진컨트롤시스템을 필요하며, 일반적인 NOx 흡착기 (absorber)의 작동온도는 150~550 이며, 저감재(reductant)로는 HC, CO, H2를 이용 LNT 촉매는 보통 질소산화물의 산화와 환원에 필요한 귀금속과 이산 화질소 흡장 물질을 안정한 알루미나 지지체에 담지 흡장형 촉매 시스템은 저온영역에서도 높은 NOx 저감율을 확보할 수 있으나 N2의 환원 과정에서 농후한 조건을 만들어주기 위한 추가 연 료 분사가 불가피하며 이는 연료소비율의 악화로 이어지게 되며 NOx 에 비해 황산화물의 반응성이 높아 연료 중 황성분이 존재할 경우 촉 매의 피독현상으로 인해 활성이 급격히 떨어지는 문제점을 가지고 있 다. 최근 ULSD (Ultra Low Sulfur Diesel)의 보급 정책 등에 힘입어 그 활용성이 부각되고 있으며 연료소비율의 악화를 최소화하는 방향의 연구가 성공적으로 진행된다면 상용화 전망이 밝음 현재 LNT용 촉매에는 백금(Pt)가 주류를 이루고 있어 초기 단가가 높 아 중소형 이하의 차량에 주로 적용될 것으로 알려져 있으며, 앞으로 의 연구 개발 방향은 Pt 대체물질 개발과 황피독성에 우수한 촉매 개 발이 필요 연료자체를 환원제로 사용하기 때문에 요소 판매망 같은 추가 기반 시 설이 필요로 하지 않으며 추가로 필요한 차량장치도 필요 없음 LNT등은 촉매로써 귀금속이 다량 사용되기 때문에 초기 생산비용이

156 높으며 낮은 연비특성을 가지고 있으나 부가장치가 필요 없고 조작이 간편하여 질소산화물 제거 방법으로 매우 효과적이다. 촉매의 흡장성 능을 극대화하면서 장기간 안정적으로 사용할 수 있는 촉매를 저렴하 게 제조하기 위하여 귀금속과 흡장물질을 다양하게 조합하거나 새로운 제조방법을 도입하는 연구가 진행 (a) LNT 촉매 반응원리 (b) GM사의 LNT 시스템의 개념도 <LNT 촉매의 반응 원리 및 시스템 개요> 현재의 LNT 기술 수준은 Euro-4/5를 충분히 대응 가능하나 상용화 측 면에서는 장기간 사용에 대한 내구성이나 이산화황에 의한 피독, 수반 되는 연비손실, 하이드로탈사이드 제올라이트와 같은 새로운 개념의 흡장물질의 실용성 검증 등이 극복해야할 문제점

157 단점을 어느 정도 극복할 경우 현재의 기술 예측으로는 중대형 이상의 디젤자동차에는 가격이나 크기측면에서 적용이 어려울 것으로 예측되 고 있으나, 중형 이하의 차량에는 Urea 공급 인프라나 부가적인 장치 등이 필요 없어 적용가능성이 매우 높은 기술로 인식 LNC (Lean NOx Catalysts) 탄화수소를 이용하여 NOx 저감을 선택적으로 증진시키는 촉매를 희 박 NOx 촉매(lean NOx catalyst, LNC) 또는 denox 촉매(deNOx catalyst) 디젤 엔진의 가장 이상적인 DeNox 촉매는 별도의 환원제 공급 설비 또는 인프라 구축이 필요하지 않고, 구가의 연비손실도 없는 기술이다. 이는 배기가스 중에 존재하는 환원제를 이용하여 NOx를 환원시킬 수 있는 촉매기술일 경우에 가능하지만, 현실적으로 추가로 탄화수소의 환원제를 공급하는 HC-SCR이 주로 대안으로 검토되고 있으며, 두 경 우를 모두 LNC(Lean NOx Catalyst)로 지칭 탄화수소(HC)에 의한 NOx 저감방법은 NO 분해(decomposition) 방법 보다 유화의 피독(sulfur poisoning)에 강할 뿐만 아니라 전환율도 높 은 것으로 알려졌음 디젤 엔진의 경우 연료인 경유를 이용하여 배기가스를 농후하게 하는 것이 암모니아 탱크를 차량에 설치하는 것보다 용이하기 때문에 LNC 에 대한 관심이 집중되었고 많은 연구가 진행되고 있음 HC-SCR은 Lean-NOx에 있어서 과잉의 산소(O2=10 vol% 전후)가 존 재하므로 실적적인 화학반응인 (1)과 (2)가 경쟁적으로 일어나고 반응 의 선택도는 촉매의 종류, HC의 종류, 방응온도, O2의 조건, HC/NOx 비, H2O의 함량에 따라 달라지게 되고, 실제 배출가스중의 NOx는 NO뿐만 아니라 NO2, N2O, N2O5 등의 다양한 성분이 존재하므로 이 론적인 양론관계로 생성물을 예측하는 것은 대단히 어려움 CmHn +(2m+ 1 2 n)no (m+ 1 4 n)n 2+mCO nh 2O (1)

158 CmHn +(m+ 1 4 n)no mco nh 2O (2) HC를 환원제로 하는 SCR에서 가장 편리한 HC의 원천은 배기가스 중 에 포함된 HC자체인데, 디젤엔진 배기가스 중의 HC을 이용하여 NOx 를 제거할 수 있는 촉매 시스템을 Passive DeNOx" 촉매계라고 지칭 하고, 이 시스템은 그 단순성과 비용 절감측면에서 가장이상적이기는 하지만, 통상적인 디젤 배기가스의 조성 중의 HC의 양은 NOx를 충분 히 제거할 수 있는 HC/NOx 몰 비에는 미치지 못하기 때문에, NOx의 전환 효율은 비교적 낮음 별도의 장치를 이용하여 환원제인 HC을 추가로 공급하여 NOx의 정화 효율을 높이는 방법을 Active DeNOx"라고 부르고, <Passive denox 와 Active DeNOx의 장치 비교>에서 보여주는 바와 같이 환원제를 공 급하는 방법은 첫째, DeNOx 촉매 상단에 별도의 HC를 공급하는 방법 으로, 디젤 연료를 별도의 Nozzle을 통해 분사하거나, 보다 환원성을 높이기 위해 별도으 촉매상에서 화학변환(Reforming 반응)을 유도하여 CO, H2 및 Olefin 또는 Paraffin으로 전환하는 방식과 In-Cylinder Enrichment"방법으로 Engine controller를 통하여 연료탱크로부터 엔진 내에 디젤 분사를 추가로 하여 엔진 배기가스 중의 HC의 양을 증가시 키는 방법이 있음 촉매 상단으로의 연료 분사 방법은 별도의 Injection controller와 Nozzle이 소요되어 비용이 추가되는데 비하여, In-Cylinder Enrichment" 방법은 별도의 장치가 필요없지만 연료의 추가 분사로 인 하여 엔진 실린더 내벽의 젖음으로 윤활유의 내벽 film이 손상되고, 엔 진이 마모되는 문제점 야기되고 Actice DeNOx 방법은 추가의 연료가 소모되기 때문에 연비의 경제성 측면에서 바람직하지 못할 뿐만 아니 라 과잉의 HC 배출 가능성으로 인하여 별도의 HC 산화용 DOC가 필 요하다는 부담이 있음

159 DeNOx Passive DeNOx Engine Fuel Tank Injection Controller Active DeNOx Exhaust Gas Injection DeNOx OxyCat Engine Fuel Tank Engine Controller Active DeNOx In-Cylinder Enrichment DeNOx OxyCat Engine <Passive denox와 Active DeNOx의 장치 비교> 이러한 관점에서 Passive DeNOx 방법이 다시금 진지하게 고려되고 있 으며, 엔진 배기가스에 포함되어 배출되는 PM 중에 상량량(30~40%) 존재하는 SOF(Solid Oranic Fraction) 성분을 환원제로 효과적으로 활 용하는 방안이 제시되고, SOF의 주조성인 Aldehyde, Linear Alkane, Alkene, Aromatics 등의 조성을 CO, H2 및 Olefin 등으로 변환할 수 있는 Reforming 촉매 성분을 DeNOx 촉매와 결합시킴으로써, PM(SOF 성분), NOx 및 HC, CO 등이 동시에 제거되는 소위 4-way Catalyst" 개발 시도 최적의 촉매 시스템의 선정하기 위해서는 세공입구의 크기와 세공 구 조를 변형시킬 수 있는 금속 산화물 담체의 선정, 담체에 담지되는 활 성성분의 선택, 환원제의 종류에 따른 DeNOx 활성을 비교, 검토하는 방향을 토대로 접근법의 조합에 의한 것으로 대단히 복잡한 경우의 수 를 발생시키므로 지난 10여 년간에 논문과 특허 등이 무수히 발표되었 음에도 불구하고, 아직도 실용성과 상업성이 입증된 HC-SCR의 촉매계 를 확정하지 못하고 있음 최근에는 이들 다수의 샘플을 동시에 활성 및 물성특성을 측정할 수

160 있는 새로운 기법인 Combination 기법이 도입되어 최적 촉매계를 선 정하고작 하는 시도가 진행되고 있고 현재의 다양한 시험 결과, Lean-NOx catalyst로서 가장 가능성이 있는 시스템으로는 Cu-ZSM-5, FE-ZSM-5, Pt-Al2O3 그리고 Pt-ZSM-5 정도로 알려져 있고, 이들의 활 성과 온도에 따른 활성 Window는 <활성성분에 따른 온도 윈도우>과 <활성성분에 따른 NOx 저감율>에 나타냄 <활성성분에 따른 온도 윈도우> <활성성분에 따른 NOx 저감율> 디젤 엔진 연소 기술의 비약적인 발전에 힘입어 현저히 낮아지고 있는 엔진으로부터 배출되는 NOx 농도, 초유황유의 보급, Urea-SCR, LNT 개념과 동시에 적용하고자 하는 시도들은 Lean NOx 촉매 기술 개발 의 새로운 원동력이 되고 있고 이에 따라 새로운 촉매물질의 개발과 함께 다양한 촉매 및 여타 DeNOx의 기법과의 복합화 등이 진행중임

161 <HC-SCR 및 기타 DeNOx 시스템의 온도별 정화효율> 차량용 연료(가솔린/디젤)의 개질 기술은 크게 두 가지 측면에서 추진 되고 있는데 첫째는 연료 개질 반응을 통해 생성된 수소를 흡기에 공 급함으로써 기관 효율의 향상을 꾀하는 동시에 질소산화물 등의 오염 물질을 억제하고자 하는 측면이며 다른 하나는 개질된 생성물을 DeNOx 촉매 시스템의 환원제로 이용하고자 하는 측면이다. 차량에 적 용 가능한 개질 시스템으로써는 플라즈마 개질기와 부분산화 촉매 개 질기 등이 있으며 플라즈마 개질기의 경우 부분적으로 차량에 적용되 고 있는 추세 <부분산화촉매를 이용한 개질시스템 개요>

162 LNT+SCR LNT의 기본 개념은 산염기 담층화학(Acid-base washcoat chemistry)에 근거를 두고 있으며 부분 희박 연소 가솔린엔진과 디젤 엔진에서 개발 되고 있는 새로운 배출가스 제어기술임 촉매의 담층(washcoat) 속에 결합되어 있는 흡착기는 엔진의 희박운전 기간 동안에 NOx를 화학적으로 흡착하고 있다가 흡착기 용량이 포화 상태가 된 이후, 엔진의 농후운전 기간에 시스템은 재생되고 배출된 NOx는 촉매에 의해 감소 LNT의 경우 환원제 주입을 위한 별도의 장치가 필요하지 않고, 현재 의 차량에 쉽게 장착이 가능하고, 추가의 인프라 구축이 필요하지 않 은 장점이 있음 SCR의 경우 전환율이 높고 연비의 저하가 거의 없고 내황성이 우수하 며 촉매 가격이 저렴한 특성을 지니고 있어 이 두 개의 장점을 동시에 적용한 기술이 LNT+SCR 임. LNT는 환원제로 차량의 희박 운전 조건일 때 촉매의 담층에 NOx를 흡착하여 저장하였다가 농후한 운전영역일 때 이를 배출하며, 배출된 NOx는 이론당량비 조건에서 작동하는 가솔린 엔진에 널리 쓰이고 있 는 삼원 촉매에서와 같이 질소(N2)로 촉매 변환되고 LNT가 희박 조건 에서는 NOx를 흡장하다가 과농조건에서는 NOx를 방출하면서 자연적 으로 암모니아(NH3)를 발생하여 LNT 후단에 있는 SCR에서 잔여 NOx와 반응하여 H2O와 N2로 변환하는 과정을 가지고 있음 Eaton 社 는 경유 연료를 사용하여 LNT+SCR 개발에 가장 힘쓰고 있는 회사 중에 한 곳으로 LNT 재생기간 동안에 HC을 전환시키고 암모니 아를 발생시켜 NOx 저감하는 시스템을 상용화

163 <LNT+SCR 시스템 개념> <LNT와 SCR를 동시에 사용할 경우의 정화효율>

164 <Eaton 社 의 LNT+SCR 시스템>

165 <Eaton社의 LNT+SCR 실험 결과>

166 델파이의 경우 높은 NOx의 전환율과 넓은 온도 범위를 유지하면서 연 비개선을 위하여 DPF + LNT 및 SCR의 개념을 도입하여 LNT와 SCR 을 가변시키면서 추가적인 환원제 공급이 없고, 최소한의 EGR과 엔진 내 후 연료 분사가 없는 시스템을 개발하고 있음 <Delphi의 LNT+SCR 가변 개념도> <Delphi의 LNT+SCR 시스템> 국내 기술개발 동향 정부 지원하에 Eco-STAR사업으로 2004년부터 제작차 및 운행차용 후 처리장치(PM, NOx 저감장치)기술 개발, 저공해자동차기술개발(천연가

167 스가동차 및 LPG자동차) 및 공통기반기술개발(극미세입자측정 기술개 발 및 인체 위해서 평가 등)을 위한 무.저공해사업단이 운용되고 있으 며 총 25개의 세부과제가 진행중에 있고, PM 성분 및 다양한 분석 기 법과 NOx용 촉매원천기술 확보, 엔진/후처리 연계 기술 확보, 배기 규제 조기 달성및 완성차 개발 기간 단축 비용 절감을 위해 자동차 배 기 제로화 센터가 설립 완성차 업체인 삼성 자동차의 경우 2L급 경유 엔진용 후처리 장치 적 용 기술개발 사업을 진행 중이고, 현대 자동차의 경우 Euro-5 수준 대 형 경유자동차용 후처리 장치를 HC-SCR과 Urea-SCR을 동시에 개발하 여 실차 및 상용차에 적용을 기대 부품업체로서 오덱(주), 희성엥겔하드(주), SK(주) 등은 LNT, HC-SCR, Urea-SCR 촉매 물질 개발에 앞장서고 있으며, 신개념의 다양한 DeNOx 촉매 물질 개발하고 있으며, 많은 대학에서 PM과 NOx를 동 시에 저감하기 위한 제거 기술 개발을 연구 개발수준이 Euro-4와 Euro-5를 목표로 추진하고 있어서 본 기획서의 목표수준에 필요한 복합시스템의 제어기술에 근접하는 연구는 미치지 못하지만 각 요소에 대한 기반기술은 확보 국내는 환경부 운행차 개조사업의 일환으로 배출가스 정밀검사 후 기 준 이상의 차량은 저공해 부품 장착이나 LPG, CNG로 개조 등이 의무 화됨에 따라 정부 주도하에 다른 선진국에 비해 다양한 형태의 후처리 기술이 상용화를 목표로 기술 개발이 진행되고 있음 과학기술부주관으로 배기제로화 사업단을 발족하여 배기가스 제로화 원천 기술 개발을 2004~2006년까지 진행하여 PM, NOx 저감을 위한 기초 모델링, PM 산화 및 NO저감용 촉매 특성 파악, 배기계 PM 포 집 및 산화 특성 연구, DeNOx 촉매 작동 메커니즘 연구, 연료개질용 마이크로 열화학 반응기 요소 기술 및 DeNOx용 촉매 개발하였고, 이 를 바탕으로 PM, NOx 동시 제거 장치 조합 기술을 확립, 나노 입자 배출 저감 및 측정분석 기술 개발, PM 후처리/NOx후처리 장치간의 조합 기술 개발을 위한 배기가스 제로화 원천응용 기술개발을 하고 있

168 으며, 2012년까지 배기가스 제로화 기술을 검증하여 PM>80%, NOx>50% 이상 저감과 Euro-5 이후의 배기 규제 대응을 목표로 하고 있음 PM(입자상 물질) 저감 기술 전기히터방식은 국내에서는 현재 무 저공해자동차 사업으로 일진전기 에서 진행하고 있음 이 시스템은 일부 국내 환경부에서 진행하고 있는 수도권대기질개선 특별사업 에 인증을 받아 시범사업에 참여하고 있는 기술로, 재생효율 은 우수하나, 시스템이 복잡하며 구조의 외형이 상대적으로 크며, 무엇 보다도 중소형 디젤엔진에 장착할 경우 PM연소에 필요한 전기용량이 3kW이상이어서 기존의 발전기를 교체해야 하는 문제점이 있음 촉매 전면부에 전기히터 코일이 배치되어있어 엔진배압에 영향, 코일 배치 형태나 위치 등에 따라 배기가스 온도분포가 커 재생이 균일하게 일어나지 않는 단점 <전기히터 방식의 DPF 시스템>

169 연료첨가제 방식은 연료에 첨가제를 섞어 연소실내 연소과정에서는 기 여를 안하나 DPF내의 PM재생에 보조재로 사용하는 방식으로, 엔진제 어기술과 촉매후처리기술 및 첨가제기술 등을 통합적으로 제어하여 PM 및 유해 배기가스를 산화시키는 기술이며, 전반적으로 필터에 Ash 문제만 해결된다면 상당히 시스템이 간단하여 광범위하게 적용할수 있 는 가능성 <PM재생용 연료첨가제 종류 및 제작사> <첨가제 방식의 DPF시스템 - Peugeot 607> 마이크로파 재생 방식은 전자파가 PM만 선택적으로 가열시키는 원리 를 이용한 것으로 시스템은 대체로 간단하며, 현재 상용화단계까지는 아직 멀었으며, 한국전기연구소에서 중점적으로 진행

170 현재의 기술수준에서는 중소형용으로 개발하고 있으며, 500W의 전기 용량으로 DPF에 PM을 포집한 후 상온상태에서 마이크로파를 조사할 경우 약 200 의 온도 상승효과가 있는 것으로 확인되었으나, 실제 고 온의 배기가스에의 영향에 대한 결과가 불확실하며, 마이크로파가 고 루 분포되어있는 DPF의 PM에 불균일하게 조사되는 경향이 있으며, SiC같은 전도성 담체에는 사용할 수 없는 단점 디젤엔진 제어장치 마이크로파 발생장치 전송수단 센서 센서 단열매트 배출가스 배출가스 촉매필터 가열챔버 <마이크로웨이브에 의한 PM 재생방식> 디젤연료 분사방식은 기존의 디젤연료를 이용할 수 있기 때문에 연료 분사에 필요한 장치만 있으면 해결할 수 있는 현재 연구 개발되고 있 는 능동형 DPF시스템 중에서 가장 상용화에 가까이 있는 기술로서 현 대모비스에서 연구 중 과거에는 황에 의하여 전단부 DOC등이 피독되어 온도 상승 효과 등 이 미약하거나 오히려 NO2전환율이나 DPF에서의 PM재생에 부정적인 영향을 미쳤으나, 최근 ULSD연료 보급에 의해 이러한 문제들은 해결 되었으며, 기존의 연구 결과에 의하면 중형급 디젤 자동차를 기준으로 할 경우 통상 200~300 정도의 온도 상승효과가 있으며, 하루 1~2회정 도의 분사가 필요하며, 1회분사시 500cc이하의 연료가 소모되어 연비 측면에서도 큰 영향이 없음

171 <개발된 현대 모비스 DePM 시스템> Partial DPF 장치는 디젤산화촉매(DOC : Diesel Oxidation Catalyst)에 서 CO, HC 및 용해성유기물질(SOF : Soluble Organic Fraction)을 연 소시켜 전체적으로 입자상물질 25%이상을 제거할 수 있는 장치이나 매연(Black Smoke)을 제거할 수 없어 특정경유자동차 배출허용기준에 부적합한 자동차에는 DOC부착으로 해결할 수 없으나, 이러한 자동차 에는 입자상물질 제거효율이 50%이상이며 매연도 제거할 수 있는 Partial-DPF를 부착함으로서 특정경유자동차의 배출허용기준을 만족 Metal Layer Filter <Metal 담체의 Partial DPF 시스템> SK(주)는 입자상 물질을 제거하기 위해 촉매연속식 저감장치와 복합재 생장치를 개발하고자 하며, 질소산화물을 제거하기 위한 장치로는 다 양한 차종별 적용을 위한 HC SCR, urea SCR 및 LNT 등의 장치에 대 한 제품화 연구가 진행 중이며, EnCDPF를 개발하여 2004년에 환경부 의 인증을 받았으며, 배기량 11~17리터 급의 HC분사 복합 재생방식 을 현재 인증 시험 중에 있음

172 한국기계연구원(KIMM)에서는 디젤 차량의 운행 조건에서 배기의 Full Flow에 대해 운전이 가능한 버너 재생 복합 방식의 디젤매연 여과시 스템(DPF) 실용화 개발 <버너재생용 DPF 시스템 실험장치> 한국에너지기술연구원과 세라컴(주)에서는 소형 디젤자동차 배출가스의 Euro-5 규제 만족을 위한 NOx, PM, CO, THC의 저감용 필터 개발을 위해서 PM 포집이 가능한 코디어라이트 필터의 기공표면에 NOx trap 물질을 코팅하여 PM저감과 동시에 질소산화물을 제거하기 위한 디젤 배기가스 처리용 필터를 구성한다. 또한, 상기 필터에 코팅되는 트랩 구성 물질 중, 귀금속에 의한 CO 및 THC 산화력을 확보함으로써 디 젤차량 배출가스 중에 포함된 오염물질의 저감하는 요소기술 및 시스 템 연구 한국기계연구원과 코리아니켈에서는 Metal foam 필터의 매연여과장치 에서의 적용성 연구를 통해 metal foam 필터의 제조기술과 평가방법 을 개발하고 시제품 제작 및 포집 및 재생 예측 프로그램을 개발하여 필터의 형상설계 및 재생 로직 개발 NOx 저감 기술 END solution은 DPF전단에 부착하여 사용할 경우, 입자상 물질, 일산 화탄소, 탄화수소 등은 물로 질소화합물까지 동시에 저감할 수 있는 제품을 개발 중이며, 환원제의 공급 유무에 따라서 암모니아, 우레아

173 등을 주입하여 사용할 수 있는 능동형 촉매와 탄화수소를 주입하는 피 동형의 연구를 모두 진행하고 있음 자동차 부품 연구원과 함께 PM/NOx 동시 저감 장치 개발을 목표로 하고 환원제 HC(탄화수소)를 이용하여 PM재생을 위한 온도를 상승시 키는 시스템과 HC-SCR의 낮은 정화효율을 저온용, 고온용 두가지 촉 매를 이용하려는 연구를 하고 있음 <END 솔루션의 DeNOx 시스템> 오덱은 우수한 환원제 역할을 할 수소, oxygenated hydrocarbon, alkene류 등을 반응기 내에 공급하기 위하여 디젤유 processing 촉매를 screening과 이들의 조합을 통해 dual bed 촉매 system을 개발 시도

174 <오덱 社 의 디젤 촉매 시스템> SK는 높은 질소산화물 (NOx) 제거효율 및 고객의 연소장치 특성에 따 라 200 ~ 450 의 광범위한 배기가스 온도 범위에서 질소산화물 (NOx)을 90%이상 제거 할 수 있는 다양한 종류의 촉매를 개발 독자적으로 개발하여 특허를 출원한 촉매조성으로 광범위한 운전온도 범위에서 황산화물 (SOx)에 대한 우수한 내피독성을 유지하여 촉매의 수명을 연장시키고 황산화물의 생성을 억제함으로써 고유황 연료를 사 용 하는 시설에 대해서도 우수한 질소산화물(NOx) 제거성능을 갖는 촉매를 연구 중이며, 개발된 촉매가 정치형 시스템 적용을 위한 것으 로 차량에 사용시 해결해야할 문제점이 많음

175 <SK의 SCR 촉매 성능> 한국에너지 기술연구원은 세라컴과 함께 소형 디젤자동차 배출가스의 Euro-5 규제 만족을 위한 NOx, PM, CO, THC의 저감용 필터 개발을 목표로 제시된 시스템에 대한 개념 증명 및 필수적인 요소기술(디젤 개질, NOx trap 독자 조성 확보)에 대한 현실성을 입증하고, 시스템에 적용함으로써 PM, NOx에 대한 Euro-4 규제의 만족을 위한 제안된 요 소기술의 기술적 합리성의 입증과 함께 배가가스 가열장치의 spin-off 를 통한 양산을 목표로 Euro-5 대응 중소형 디젤자동차 배출 가스 후 처리용 4-way 필터 시스템 개발하고 있음 희성 엥겔하드는 디젤엔진 배기가스에서 배출되는 질소산화물을 제거 하는 반응의 반응 기구를 분자레벨에서 접근하여 규명하고 이 메커니 즘을 실제 후처리 촉매장치의 개발에 접목시킴으로써 향후 배기규제 (Euro-5, NOx배출량0.04 g/km)에 대응할 수 있는 NOx 흡장촉매 및

176 Lean NOx 촉매등과 같은 탈질촉매 개발의 원천기술의 기반을 확보하 는 차세대 탈질촉매 및 촉매시스템 연구 <희성엥겔하드의 귀금속 분산도> <희성엥겔하드의 HC-SCR(Active) : 수소 및 일산화탄소 발생 촉매>

177 <희성엥겔하드의 HC-SCR(Passive)형의 성능> 블루플래닛은 플라즈마 방식의 배기가스 후처리 기술을 이용하여, 개 발 단계별로 Euro-4 및 Euro-5 배기규제를 만족시키는 디젤 중소형차 적용 PM-NOx 동시저감장치를 연구 개발하여 DePM BPT 350 이하, DeNOx 20~30%의 저감성능을 확보와 Post injection logic을 활용하거 나 디젤분사장치를 적용하는 등의 환원제 공급방안을 구체화하고 차량 적용을 목표로 한 각 부품의 세부튜닝을 수행하며, 시스템의 간이 생 산공정을 설립하여 향후 양산을 목표로 두고 있음 <블루플래닛의 플라즈마 촉매 저감장치>

178 현대 자동차는 Euro-5 이후의 배기 규제에 대응하기 위하여 최근 2차 분사 모델, 시스템 구성, 메인분사계 제어, CDPF 재생 메칭, 냉시동성 개선 메칭, PM/NOx 엔진 매핑 기술을 연구하였고, 현재 엔진/후처리 연계 최적화 기술 개발을 위하여 후처리 벤치마킹, 캐닝신기술 개발, 통합 배기계 설계/제작, TWC+Trap, DOC+CDPF 최적화하고 있으며 2 차분사 실차용 제작 및 제어시스템 통합화, PM/NOx 동시저감/ 합성 가스시스템/4way 촉매시스템 엔진/후처리 연계 최적화을 목표로 개발 중 <현대자동차의 Euro-5 대응 시스템> GM 대우 자동차는 경유 차량의 유해 배출가스 성분 중 HC, CO, NOx, PM을 내구보증마일리지에서 Euro-5의 1/2 수준으로 동시 저감 하는 광촉매 후처리시스템 장착 승용 경유자동차의 개발 및 양산에 목 표를 두고. 이를 위해 첫째, Euro-4 수준의 배기규제를 만족하는 광촉 매-DPF 및 전원인가 시스템의 개발과 차량장착을 위한 시스템 위치선 정, 엔진과의 매칭, 차량 내구성능 확보 등을 통하여 양산가능성을 검 토하고, 둘째, 기 개발된 광촉매 시스템에서 PM 및 NOx를 동시 정화 할 수 있는 시스템을 최적화하고 Euro-5 1/2 수준의 성능 및 내구성을

179 확보한 뒤 중/소형 경유 승용차에 장착을 목표로 하고 있음 <GM 대우의 광촉매 후처리 시스템 및 장착 차량> 쌍용자동차는 희성엥겔하드 및 우신공업과 함께 입자상물질의 저감을 위하여 Euro-4 수준의 DPF 장치를 개발하고, Euro-5 수준의 NOx 저 감기술을 개발하며, 최종적으로 4단계에서는 입자상물질(PM)과 질소산 화물(NOx)을 Euro-5의 1/2 수준으로 저감할 수 있는 자동차개발을 최 종목표로 하여 저공해실현을 위한 핵심부품 및 제어기술 확보를 목표 로 연구 진행 국외 기술개발 동향 PM(입자상 물질) 저감 기술 국외의 디젤엔진 배기가스 저감 기술의 개발은 디젤배기가스 중 엔진 개발에 의해서 제거되기 힘든 NOx와 입자상물질의 제거에 초점이 집 중되고 있음 입자상물질의 경우 TRAP SYSTEM을 통한 물리적인 포집과 포집된 카 본성분의 산화를 통하여 TRAP을 재생하는 방법이 주류를 이루고 있음 자동차 제조업체를 비롯한 Engelhard, Alied Signal, Degussa, Johnson Matthey등에서 활발히 연구 개발중에 있으며 특히 Johnson Matthey와 Engelhard는 배기온도 300 이상에서 별도의 재생상치 없이 연속적으 로 사용할 수 있는 시스템을 개발

180 CRT (a) Johnson Mattey CEM CMX (b) Engelhard DPX Cattrap DPF Combifilter (c) Lubrizol <개발중인 DePM 시스템> 엥겔하드 社 는 CSF(Catalyed Soot Filter)을 개발 중이다. 담체에 조촉매 와 저농도 Pt 촉매를 직접 코팅하는 방법으로 연료 중 황 함유량의 영 향이 적은 것이 특정

181 <엥겔하드 社 의 CSF(Catalyed Soot Filter)> 존슨메쉬 社 CRT(continuous Regenating Trap)을 개발 중이다. 필터 전 단에 고농도의 Pt 촉매를 적용하여 soot의 연소온도를 낮출 수 있다. 하지만 저유황연료(50 ppm S)가 필요로 하는 단점을 가지고 있다. SCR을 접목 시킨 SCRT를 개발 중

182 <존슨메쉬 社 CRT(continuous Regenating Trap)> <존슨메쉬 社 SCRT(Selrctive continuous Regenating Trap)> 미국의 Arvin Meritor사는 기존의 액체분사의 단점을 보완하기 위하여 자동차용 예열기(Glue Plug)를 이용하여 연료를 기화상태에서 분사하 여 온도 균일도를 향상 시켰다. 특히 이 시스템에서 가장 큰 장점은 일시적인 과분사나 DPF시스템에서의 불균일에 의한 미연연료의 배출 이 현저히 줄었으나, 기존 액체 상태의 분사에서는 순간적인 과농상태 의 분사나 분사된 액체연료가 배기가스와 불균일하게 희석될 경우 미 연탄화수소의 배출이 급격히 증가하는 현상이 발생

183 <디젤연료 증발가스 분사방식의 DPF 시스템 - Arvin Meritor사> ArM사의 기체분사 노즐 DPF후단의 온도 분포 <Arvin Meritor의 분사 노즐 및 분사후 후처리 온도 분포> 토요타 자동차는 NOx와 PM의 동시 제거할 수 있는 DPNR(Diesel Particulate NOx Reduction) 시스템을 세계 최초로 상용화하여 실차에 장착DPNR 시스템은 Lean(희박연소) 상태에서는 PM 포집과 NOx를 흡장시키고, Rich상태에서는 흡장된 NOx를 환원시킴으로써 필터 내에 서 PM과 NOx를 동시에 저감시킬 수 있는 일종의 4-way 촉매임 (1) Simultaneous reduction of PM, NOx, HC and CO with a single catalyst

184 (2) DPF coated with NOx storage-catalyst (3) Simple and reliable configuration adaptable to mass production (4) Fuel additive not necessary 촉매의 피독 방지 및 Sulfate 생성을 억제시키기 위하여 50ppm 이하의 초저유황 경유가 필요하며, Common-rail 분사장치에 의한 분사압 제 어 및 촉매 전단에 HC 분사장치가 필요함 도요타는 Euro-4 이후의 배기규제를 위해, 엔진기술로는 2.2L(D-CAT) 에 Swirl-control, by-pass EGR cooler v/v, solenoid Throttle v/v, precise EGR control과 후처리장치에는 DPNR를 적용

185 <도요타 社 의 DPNR과 시스템 개요> PSA Peugeot Citroen은 DPF를 시스템을 Peugeot 206, 307, 407, 607, 807과 Citroen C4, C5, C8, 그리고 Xsara Picasso 9개 모델에 적용하고 있으며, 필터의 재생은 연료의 후분사를 통해 배기가스 온도를 주기적 으로 상승시키는 커먼레일 분사계에 의해서 제어

186 <PSA Peugeot Citroen 시스템> 폭스바겐은 TDI 2.0L 136마력 엔진의 Passat에 DPF를 장착하여 배기 규제 Euro-4를 만족하는 디젤자동차를 소개했으며, Lopo에서는 Polo, Golf, Bara, Passat의 경차들은 내부연소 개선을 통하여 Euro-4 배기규 제에 대응하나, 선택적으로 DPF를 탑재 다임러 클라이슬러는 메르세데스 밴즈 승용차에 2005년부터 DPF를 C-, E-급 모델에 적용하며, DPF 시스템은 산화촉매와 산화 탄화규소 기관 패키지로 몸체를 이루며, 엔진부분에 근접하여 장착이 된다. 필터 는 배기온도를 증가시시키기 위해서 연료분사, 흡기 스로틀, 배기 재순 환, 과급압 제어와 같은 엔진제어 기능으로 조절 프랑스 Reault사는 Piezo식 인젝터와 EGR등을 채용한 배기량 2.0L의 디젤엔진을 발표했으며, 130KW(175HP)의 고출력 엔진에는 DPF를 장 착한다. 제 61회 프랑크푸르트 모터쇼에서 배기량 3.0L, 186KW급 디젤 엔진에 DPF를 장착하여 Euro-5 배기규제를 만족하는 컨셉 SUV Egeus'를 발표 일본 및 유럽 자동차 제조사들은 2006 파리모터쇼에서 PM 저감장치가 장착되어 있는 엔진 소개

187 닛산 도요타 BMW <제작사별 저공해 엔진 개발>

188 <주요 선진 업체별 디젤 매연저감장치관련 기술 및 제품의 보유현황> 업 체 제 품 Johnson Matthey Engelhard Lubrizol Ceryx Clean Diesel Tech CleanAir CEM(Catalytic Exhaust Muffler) CRT CCT(Up-grade kit) CMX DPX(Sulfur Tolerant), CPX Cattrap DPF(Sulfur Tolerant) Combifilter (Cordierite DPF, SiC DPF), Omega DPF PuriNOx(Water emulsion fuel(20%)) Quad CAT(Lean NOx + PM simultaneous reduction by HC injection Recuperator system using 2NO + O₂ 2NO ₂( + HC N₂+CO₂) : 5% fuel loss for 25% NOx reduction) Platinum Plus(Fuel Borne Catylyst, Platinum/Cerium Bimetalic additive (4-8ppm add) fuel efficiency 4-6% Up, Exhaust gas 15-30% reduction, Catylyst performance Up, BUWAL is now approving) using ISO8178C1 Test Cycle, UDDS/CBD Bench Schedule(compare weig cycle), 500 vehicles test in Tawian with 500ppm Sulfur NOx 저감 기술 희성엥겔하드는 CCX/CMX(Catalyst Converter/Catalysic Muffer)를 개 발하여 현재 운행중인 시내버스의 머플러를 제거하고 그 자리에 장착 하는 머플러 일체형 배기가스 정화장치를 장착, 입자상 물질 중 미연 소된 연료와 엔진오일로 형성되어 있는 SOF를 주로 저감하여 전체 입 장상 물질을 25% 이상 저감하였고, 미국 Retroffit/Febuild Program의

189 EPA 최초 인증을 획득하여 3,500대 이상을 판매, EXT-Engine Upgrade system의 경우 최신 CMX Converter Muffler와 GPX를 같이 적용하여 입자상 물질을 약 65%, HC 약 66%, Smoke dir 80%, NOx 3% 저감시켰음 <CCX/CMX(Catalyst Converter/Catalysic Muffer)> 볼보는 Euro-4/5에 대응하기 위하여 Urea-SCR 방식을 개발하였고, 부 분보완을 위하여 CDPF(Catalyst Diesel Participate Filter)를 연구 <볼보 社 의 Urea_SCR> 혼다는 LNC와 DPF, DOC를 조합하는 형태의 연구가 진행되고 있으 며, 2009년 배기규제를 위해 암모니아 자가합성에 의한 LNT+SCR혼합 기술을 소개하였으며, 2009년부터 양산 계획 발표, Tier 2/bin 5 대응 기술로서 2.2L 디젤엔진에 2200bar CRDI, EGR, 연소실개선과 후처리 장치로는 NSC기술을 소개

190 <혼다 社 의 후처리 시스템> DaimlerChrysier는 Blutech Jeep Grand Cherokee 엔지니어링 컨셉 차 량 선보임. Urea-SCR을 이용한 Bluetec시스템 등 효과적인 NOx저감 기술이 선을 보이고 있지만, 일부에서 제기되고 있는 Urea-SCR 기술로 인한 문제점(저온에서의 촉매 활성 저하, 부정확한 Urea 분사로 인한 Ammonia Slip 발생, Infrastructure 확충, OBD 기술 확보 문제, 오작 동 시 과다한 질소산화물 배출로 인한 대도시의 공기질 악화 가능성) 해결 필요. 또한 SCR과 DPF를 조합한 시스템의 연구를 코닝사와 공동 연구

191 <BLUETEC시스템> <SCR+DOC+DPF의 조합 시스템> 메르세데스-벤츠는 2006년 8월에 불루텍 기술과 Urea-SCR 기술이 적 용된 Mercedes 320CDI 모델을 발표했으며, 최근에는 Euro-6 대응을 위한 DOC, NSC, SCR, 암모니아 OBD가 장착된 비전 C220 블루텍 모 델 소개

192 <메르세데스-벤츠 BLUTECH 기술이 적용된 GL320> Volkswagen는 Jetta TDI와 NSC와 DPF를 장착하여 배기규제 Tier 2/bin 5에 대응하는 모델을 소개 <Volkswagen의 JETTA> 미국의 엔진 제조업체들은 대형 디젤엔진에 대해 2007년의 배기규제를 만족시키기 위한 기술계획을 발표하였다. DePM에 대해서는 2007년의 PM규제를 DPF로 대처할 예정이지만 NOx규제에 대해서는 업체간의

193 동의가 없다. NOx규제에 있어서 DDC(Detroit Diesel Corporation)사와 Cummins사는 DeNOx 제어방법에 있어서는 Urea-SCR을 이용하여 Euro-4 대응을 계획하고 있으며, Catepillar사는 SCR없이 연료분사, 공 기공급과 연소기술 및 EGR를 이용한 ACERT기술을 이용하여 Euro-4 에 대응할 계획 <Detroit test vehicle> 닛산 디젤공업은 2005년 (신장기) 배출가스 규제대응기술로서 초고압 연료분사와 요소 SCR(Selective Catalytic Reduction)시스템 FLEND(Final Low Emission New Diesel System)를 실용화 Mitsubishi는 Fuso Truck & Bus사는 6M70T 터보차저 디젤엔진에 유 사한 우레아 촉매 컨버터 시스템을 채택했으며, 2005년 11월 도쿄 모 터쇼에 공개. 2007년 북미 국제 자동차모터쇼에서 Tire2/Bin5를 만족하 는 차세대 신형 디젤엔진을 신형 랜서 를 소개했다. 이 차량은 배기규 제를 만족하기 위해서 DPF+NOx trap 촉매 탑재

194 후처리 시스템 제어기술 개회로 제어방식은 시스템구성이 간단하고 고가의 배기가스센서가 없 이 많은 실험데이터를 바탕으로 맵데이터 처리에 용이하나 NOx/PM 동시저감을 위해 DPF를 장착하는 경우에 제어변수가 많아지고 노후화 에 의한 영향으로 Urea가스의 투입이 많아져서 최적의 분사량제어가 어려워지므로 개회로 제어방식은 효율성이 떨어짐 <개회로 제어방식의 SCR DeNOx시스템> 폐회로 제어방식은 시스템의 노후화와 부하상태에 따라서 최적의 Urea 가스를 분사하므로 운용측면에서는 개발추세임. 폐회로제어에 필수적 인 배기가스센서가 매우 고가이므로 경제성이 있는 배기가스센서의 개 발이 필요함 복합시스템의 조합으로 Cooled EGR과 LNT과 SCR 및 플라즈마 방식 등이 있으며 다양한 경우에 대한 최적의 구성을 선정하는 연구가 진행 중임 대표적인 예가 Bosch사에서 개발중인 DPF와 HC인젝터와 SCR인젝터 가 복합된 3중의 복합시스템이며 배기규제가 강화되는 추세에서는 2개

195 이상의 복합시스템이 필수 <폐회로 제어방식의 SCR DeNOx시스템> <Bosch사의 폐회로 제어방식의 복합시스템> 복합시스템의 경우 제어장치가 2개로 구성되어 있어 통합 제어가 필요 할 것으로 보이며 CPU의 성능이 높아지는 추세에 있으므로 복합시스

196 템의 통합제어가 경제성과 정비성을 고려하면 적용이 가능할 것으로 예상함 복합시스템의 제어에서는 제어변수가 많으므로 제어알고리즘이 복잡해 질 것이며 센서의 수가 많아짐에 따라서 고장확률이 높아서 센서의 Fault Tolerance에 대한 기술이 필연적으로 제시될 것으로 판단되며, CAN통신 기반으로 센서의 모듈화/지능화와 작동기의 지능화가 추세 임 복합시스템의 제어알고리즘은 너무 많은 제어변수와 계측센서로 인하 여 엔진동력계에서 성능실험을 통하여 맵데이터로 압축하여 제어알고 리즘을 적용하는 방식에서 각 제어변수에 대한 민감도를 기반으로 실 시간 최적제어로 발전될 것으로 예상함 3.4 복합 EGR 시스템 성능평가 복합 EGR 시스템의 성능평가를 위해서는 2가지 EGR의 적절한 매칭 이 중요한 변수임 성능평가 인자 엔진성능 (동력특성) EGR 응답성(EEGR valve 관련) 연비 배출가스 레벨 EGR Cooler 성능저하(PM deposit 포함) 흡기계 PM deposit 최소화 Compressor내 미세 PM deposit 여부 EGR 가스 distribution 등 복합 EGR 시스템 해석기술 해석기술은 실험과 수치해석에 의한 방법으로 나눌 수 있음

197 <평가항목의 해석기법> Item 실험 수치해석 엔진성능 EGR 응답성 연비 배출가스 레벨 EGR Cooler 성능저하 흡기계 PM deposit 최소화 Compressor내 미세 PM deposit 여부 EGR 가스 distribution

198 3.5 기술 로드맵 - 엔진, EGR, 후처리관련 로드맵 구분 VGT VGT Electric Assisted VGT 2 stage T/C, Electrical boosting (boost closed loop) Cooling & Tribology New combustion technology ETC Electrical oil/water Pump Exhaust energy recovery system 저마찰코팅및표면처리(piston..) MK Partial HCCI PCCI+LTC Dedicated HCCI Combustion system High swirl/tumble port Reduced bowl swirl Reduced ε Variable swirl control I-VVT Camless V/V Common rail system 1350bar CRS/sol. Multi-hole, 1650bar 이상 CRS/ sol. (압력증폭기 방식 및 동축가변노즐) 1600, 1800bar 피에조 2000bar 피에조 인젝터 흡배기 흡배기계 최적설계기술 유동제어기술 EGR cooler 효율향상 EGR EGR system (HPL, LPL, Dual loop,..) EGR 매칭 기술(EGR + combustion Tech. + Aftertreatment system) DOC 후처리 DOC + CPF DeNOx (SCR, LNT,..) Regulation EURO 4 EURO

199 3.6 세부기술 내용 세부 연구추진 대상과제 선진 연소기술 적용 승용 디젤엔진 개발 EGR/후처리 복합시스템 엔진 적용 기술 EGR/후처리 복합시스템 차량 적용 기술 EGR/후처리 복합시스템 신뢰/내구성 평가 EGR/후처리 복합시스템 용 DeNOx 후처리 시스템 개발 EGR/후처리 복합시스템 용 최적 DeNOx 후처리장 치 선정 및 최적화 NOx 제거를 위한 EGR/ 후처리 분배제어기술 EGR/후처리 복합시스템 최적제어 기술 차세대 EGR 핵심 부품 개 발 및 모듈화 기술의 고도성 상업화 가능성 개발의 적시성 산업파급 효과 타사업 과의 중복성 비고 제외 순위 순위 순위 제외 순위 순위 순위 순위 고효율 EGR 쿨러 개발 순위 EGR/후처리 복합시스템 통합평가 장치 개발 순위 평가기술개발 및 실용평가 순위 EGR/후처리 복합시스템 선행기술 개발 EGR/후처리 복합시스템 미규제 배출가스 평가 EGR/후처리 복합시스템 용 VGT 개발 순위 순위 순위

200 3.7 세부기술 선정기준 세부 핵심 추진 대상과제를 선정함에 있어 5년 이내에 실용화 가능한 기 술에 초점을 두었으며, 세부적인 기준은 다음과 같음 선정기준 중요도(%) 경쟁력 확보 가능 기술(기술의 고도성) 15 시장 파급 효과가 큰 응용 기술 30 개발의 적시성 30 상업화 가능성 25 중복성 제외

201 4. 추진계획 4.1 추진 전략 기술개발의 성공적 수행을 위하여 기초 기반기술의 개발로부터 관련 산 업계의 참여비율을 높여 최종적으로 실용화 전 단계까지의 기술을 개발 하기 위하여, 본 기술개발 사업을 1, 2 단계로 나누어 진행 유럽의 Euro-6 배기규제는 2014년경 시작할 예정. 이에 따라 1년 정도의 기업의 양산화 준비를 위해서는 2012년까지는 기술개발이 완료되어야 하 며, 5년의 기술개발 기간을 고려할 때 2007년 하반기에는 사업이 시작되 어야 함 기술개발의 1단계에서는 기초 및 원천기술을 개발하여 실용화 전 단계의 최적화를 수행하고, 2단계에서는 기업의 실용화를 위한 시스템 최적화 및 신뢰/내구성 기술개발에 중점을 두어 수행함 구 분 개발 일정 1단계 (기초 기술 및 설계 최적화) 2단계 (신뢰성 검증 및 실용화) Euro-6 양산준비 EURO-6 양산 규제 일정 Euro-5 Euro-6 <기술개발 일정 및 단계별 대응 전략> 각 단계에서의 개발내용을 요약하면 다음과 같음 1단계 : Euro-6 배기기준에 적합한 복합시스템을 선정하여 엔진과 차량 에 적용하기 위한 핵심부품개발과 기초 설계 및 제어 알고리즘 개발로 써 세부기술개발 내용은 다음과 같음 차세대 EGR 시스템 핵심 부품 개발 차세대 EGR/후처리 복합시스템의 엔진 및 차량 적용 기술 개발 차세대 EGR/후처리 복합시스템 최적 후처리장치 선정 및 제어 알고 리즘 개발 차세대 EGR/후처리 복합시스템 설계 최적화

202 2단계 : 1단계에서 확보된 Euro-6 대응 기술을 바탕으로 시스템 최적화 및 실용화를 목표로 진행하며, 적용 대상 차량을 기반으로 Euro-6 배기 규제 만족을 위한 최적 매핑 및 핵심부품과 시스템의 신뢰/내구 평가 수행. 세부기술개발 내용은 다음과 같음 차세대 EGR/후처리 복합시스템 최적 제어기술을 기반으로 적용 차 량의 Euro-6 대응 정밀 제어 매핑 수행 차세대 EGR/후처리 복합시스템의 엔진/차량기반 신뢰성 평가기술 개발 및 검증 차세대 EGR 시스템의 가격 경쟁력과 시스템 신뢰성 향상을 위한 요 소부품의 모듈화를 통한 실용화 기술 확보 차세대 EGR/후처리 복합시스템 엔진적용 배기특성 평가를 통하여 미규제유해물질과 나노입자 등의 유해성 검증 복합시스템 : 2가지 이상의 배출가스 저감 기술이 융합한 시스템 (엔진기술, DeNOx 후처리 기술, DePM 후처리 기술) <단계별 목표 및 내용> 1 단계 2 단계 2007 ~ ~ ~ ~ ~ 2012 총개발 목표 차세대 EGR/후처리 복합시스템에 의한 승용 디젤자동차의 Euro-6 배기규제 대응 기 술 개발 - 적용차량 : 승용 디젤자동차 - 배출가스 목표 : Euro-6 규제만족 (NOx:0.08g/km, PM:0.005g/km) 개발 목표 차세대 EGR/후처리 복합시스템 설계 최 적화 및 핵심부품 개발 차세대 EGR/후처리 복합시스템 제어기술 최적화 및 실용화 기술 개발 주요 내용 - 차세대 EGR 시스템 핵심부품 개발 - 차세대 EGR/후처리 복합시스템 엔진/ 차량 적용 기술 개발 - 차세대 EGR/후처리 복합시스템 최적 후처리장치 선정 및 제어알고리즘 개 발 - 차세대 EGR/후처리 복합시스템 설계 최적화 - 차세대 EGR 시스템용 요소부품 모듈화 및 실용기술 개발 - 차세대 EGR/후처리 적용 차량 Euro-6 규 제만족 최적 매핑 - 차세대 EGR/후처리 복합시스템 신뢰/내 구성 검증 - 차세대 EGR/후처리 복합시스템 배기특성 평가

203 주요 기술 분류별 추진일정은 다음과 같음 1 단계 2 단계 개발 기술 분류 ~ ~ ~ ~ ~ 비고 차세대 EGR 시스템 엔진 적용 기술 차세대 EGR/후처리 분배제어기술 EGR/후처리 복합시스템 적용기술 차세대 EGR/후처리 복합시스템 차 량적용 기술 차세대 EGR/후처리 복합시스템 최 적제어기술 엔진/차량기반 신뢰성 평가 기술 개 발 및 검증 최적 후처리장치 선정 및 최적화 기술 Euro-6 배기규제 만족 최적 매핑 최적 DeNOx 시스템 선정 및 엔진 적용 기술 DePM과 DeNOx 시스템 최적배열 및 설계 최적화 DeNOx/DePM 시스템 적용 제어기 술 차세대 EGR 시스템용 핵심부품 개발 (전자식 밸브, 흡기부압 및 배압밸브) 차세대 EGR 시스템용 밸브일체형 쿨 차세대 EGR 러 개발 핵심 요소부품 개발 기술 요소부품 모듈화 및 실용화 기술 핵심 단위부품 및 시스템 신뢰/내구 평가기술 개발 및 검증 복합시스템 최적화를 위한 통합 평가 시스템 구축 차세대 EGR/ 통합 평가시스템을 통한 차세대 후처리 복합시 EGR/후처리 복합시스템 적용성 평 스템 적용성 가 평가 기술 차세대 EGR/후처리 복합시스템 엔 진적용을 통한 상호 영향성 평가 Test Rig 이용 EGR 핵심부품 설계 차세대 EGR/ 최적화 성능평가 후처리 복합시차세대 EGR/후처리 복합시스템 실 스템 평가 기차적용 Fleet 평가 술 차세대 EGR/후처리 복합시스템 내 구성 평가

204 4.2 단계별 추진대상과제 단계별 추진일정 순서 추진대상과제 1단계 2단계 비 고 차세대 EGR/후처리 복합시스템 엔진 및 실차 적용 기술개발 2 승용 디젤자동차용 차세대 EGR 시스템 실용기술 개발 3 Euro-6대응 차세대 EGR/후처리 복합시스템 특성 및 적합성 평가 4.3 예산소요계획 총 소요자금 (단위 : 백만원) 구분 소요금액 자 금 형 태 출연금 융자금 민간 비고 2007 년 3,770 2,380 1,390 민간 : 현금+현물 2008 년 3,770 2,380 1,390 민간 : 현금+현물 2009 년 3,770 2,380 1,390 민간 : 현금+현물 2010 년 3,770 2,380 1,390 민간 : 현금+현물 2011 년 3,770 2,380 1,390 민간 : 현금+현물 합 계 18,850 11,900 6,

205 4.3.2 대상과제별 소요자금 (단위 : 백만원) 단계별 추진일정 순서 세부 추진 대상과제 1차 1단계 2차 3차 2단계 1차 2차 비 고 년도 년도 년도 년도 년도 1 차세대 EGR/후처리 복합시스템 엔진 및 실차 적용 기술개발 정부 5,500 민간 3,750 2 승용 디젤자동차용 차세대 EGR 시스템 실용기술 개발 정부 3,500 민간 1,500 3 Euro-6대응 차세대 EGR/후처리 복합시스템 특성 및 적합성 평가 정부 2,500 민간 1,700 4 총괄관리기관 관리비용 정부

206 4.4 인력투입계획 순서 1 추진대상과제 요소부품 설계 및 차세대 EGR/후처리 복합시스템 구성 최적화 소요연구인력 단계 비 고 2 차세대 EGR/후처리 복합시스템 성능해석 기술 개발 차세대 EGR/후처리 복합시스템 최적 후처리 장치 선정 NOx제거를 위한 차세대 EGR/후처리 분배 제어기술 차세대 EGR/후처리 복합시스템 최적제어 기술 개발 엔진/차량 기반 신뢰성 평가기술 개발 및 검증 최적 매핑을 통한 Euro-6 배기규제 만족 차세대 EGR 시스템용 핵심부품 개발/최적화 후처리시스템 효율 및 내구성 증대를 위한 차세대 최적 EGR 시스템 기술 개발 핵심단위부품 및 시스템 신뢰/내구 평가기술 개발 차세대 EGR 시스템 모듈화 및 최적설계 기술개발 모듈화 부품 신뢰/내구 평가기술 개발 및 시스템 신뢰도 평가 복합시스템 최적화를 위한 통합 평가시스템 구축 Test rig를 이용한 차세대 EGR 핵심부품 설계 최적화를 위한 성능평가 통합 평가시스템을 이용한 차세대 EGR/후처리 복합시스 템 기초 영향 평가 차세대 EGR/후처리 복합시스템 엔진적용을 통한 상호영 향성 평가 차세대 EGR/후처리 복합시스템 내구성 평가

207 4.5 상업화 추진 전략 및 계획 <디젤엔진 및 차량> 2013년 개발 기술을 이용한 승용디젤자동차 양산화 준비 및 배기 인증 획득 2014년 Euro-6 배기규제 대응에 의한 국내외 시장 진출 한미 FTA 협정에 의해 미국내 자국의 업체보호를 목적으로 부과하는 픽 업트럭의 25% 수입관세가 10년내 완전철폐 개선된 배기 성능을 바탕으로 북미 시장 진출 년간 320만대(약80조)의 픽업시장 진출 내수 시장을 바탕으로 수출 시장 창출 <디젤 승용자동차 년간 생산 계획 및 시장 규모> 구분 사업화년도 사업화품목 디젤 승용자동차 디젤 승용자동차 디젤 승용자동차 생산계획(천대) 1,538 1,683 1,892 예상단가(만원) 2,000 2,000 2,000 판매계 획 (억원) 내수 74,000 82,000 87,400 수출 233, , ,000 계 307, , ,400 산출근거 : 생산계획(세계시장 규모*점유율) 예상단가 차량가격 : 2,000만원 가정 세계시장 규모 및 점유율 : (J.D. Power-2015년 까지의 디젤 탑재 중/소형 자동차 전망)

208 <차세대 EGR System> EGR System 관련 단품의 내수 시장 확보를 통한 품질 및 기술 경쟁력 확보 내수 시장 확대를 통해 외국 기술에 대한 기술적 우위 확보 및 인지도 향상 가격 경쟁력 및 품질안정화를 통한 외국 기술 방어 내수 시장을 바탕으로 수출 시장 창출 1단계 종료 후 개발된 핵심부품을 이용한 Euro-5 대응 사업화 추진 국내에 2009년 시작되는 Euro-5 배기규제에 핵심부품 적용 생산계획 구분 사업화년도 HP EGR HP EGR Cooler 사업화품목 ETC Dual Loop EGR System HP EGR LP EGR Valve (HP EGR Module, LP EGR ETC LP EGR Cooler Module) By-pass Valve Exhaust Flap 인건비 투자 재료비 및 계획 설비투자비 315 1,327 1,496 1,700 (억원) 경상운영비 계 370 1,554 1,760 2,000 생산계획 50만대 60만대 80만대 100만대 예상단가 74,000원 259,000원 220,000원 200,000원 판매 내수 370 1,554 1,760 2,000 계획 (억원) 수출 계 370 1,554 1,760 2,000 산출근거 : 생산계획 예상단가

209 5. 기술개발 효과 5.1 기술적 효과 현재 디젤엔진의 저배기 기술은 일부 선진국을 중심으로 이미 개발이 진행되고 있으며, 향후 국내에서도 이 분야에 대한 기술 개발이 시급 히 이루어지지 않을 경우, 이 분야에 대한 기술을 확보하고 있는 몇몇 회사의 독점적 기술종속 관계가 성립되어 앞으로 자동차의 해외 수출 및 판매 전략에 중대한 영향을 받게 되며, 이 분야에 대한 기술력 확 보가 늦어지면 늦어질수록 다른 산업으로의 파급효과는 더욱 커질 것 으로 판단됨 디젤승용차의 경우 유럽규제의 동향을 살펴보면, 2005년도부터 적용된 Euro-4 기준의 NOx 규제(0.25g/km) 및 PM 규제(0.025g/km)에 대비하 여, NOx의 허용기준을 Euro-5, 6에서는 각각 28%, 68%이상으로 허용 치를 감소시키도록 규정하고 있으며, PM의 경우는 80%이상으로 감소 시키도록 규제를 강화하고 있는 추세로 향후 디젤엔진의 규제는 더욱 엄격히 강화될 것으로 판단됨 이는 배기가스규제를 만족시킬 수 있는 기술개발이 늦어질수록 선진국 대비 기술력 저하뿐만 아니라 해외진출의 기회감소로 인한 직접적인 시장축소를 야기하여 경제력 약화로 이어질 수 있음. 즉 해당 기술개 발이 향후 자동차 시장 확보의 직접 또는 간접적인 요소이며 이는 곧 국가경제와 밀접한 관계임 앞장의 시장분석 및 기술분석 등으로부터 친환경성과 고효율성을 동시 에 만족시킬 수 있는 자동차관련 기술개발의 필요성이 매우 높음. 더 욱 복잡해지는 엔진시스템 및 후처리시스템의 최적 적용기술의 개발을 통해 선진국에 비하여 기술력이 부족한 단위핵심부품 분야의 격차를 시스템 레벨에서 만회할 수 있는 기회라 할 수 있음 복잡한 엔진기술 및 후처리기술의 적용을 위해서는 국내 관련부품업체

210 의 지속적인 연구개발 및 대응이 필요하며, 정부의 적극적인 지원과 주요완성차업체 및 주요부품업체간에 유기적인 동시기술개발을 통해 관련 산업에 기술개발이 미치는 긍정적인 효과를 극대화 할 수 있음 특히, Dual Loop EGR System과 같은 핵심부품기술개발은 HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition), LTC(Low Temperature Combustion)등 차세대 디젤엔진 연소기술과 직접 연계되어 있어 향후 의 개발되는 신엔진기술에 적용될 수 있는 기술적 파급효과를 갖음 엔진관련 Actuator의 전자화가 가속화 되고 있는 시점에서 제어기술의 독자 개발과 실용화는 관련부품의 해외부품 의존도를 크게 낮출 수 있 는 기회며 이부분의 자립화를 이룰 수 있는 기회임 Dual Loop EGR System 관련기술은 Euro-6 대응기술 이전에 Euro-5 배기규제의 대응방안으로 부분적으로 적용되어짐으로 기술개발이 효율 적으로 이루질것으로 판단됨 따라서 본 연구기획대상인 기술개발을 통하여 다음과 같은 기술적인 효과를 얻을 수 있음 - 지속적으로 강화되는 배기가스기준에 적합한 엔진시스템, 후처리 시스 템 최적 적용기술, 평가기술기반 구축 등의 핵심기술 국산화 - 해당기술 적용가능 대상의 폭넓은 범위 - 동급 또는 유사 차량에 대한 기술 적용시 융통성 극대화 - 선진기술국으로부터의 도입이 사실상 거의 불가능한 핵심기술의 독자 개발을 통해 내수시장의 방어와 함께 수출증대에 기여 - 저배기 대응 기술의 국내기술 수준 제고 및 대외경쟁력 향상 - 향후 산업/농업/선박용 등과 비도로 엔진/차량의 저공해 기술에 대한 직접적인 기여 - 정부지원의 산업기반기술개발 및 산업기술기반조성사업의 인프라의 지속적 활용가능 및 연계성 강화

211 5.2 경제적 효과 배기가스 규제가 지속적으로 강화되고 있는 북미 및 서유럽 지역에 차 량을 수출, 판매하기 위해서는 해당 국가에서 요구하는 배기가스 규제 및 연비규제를 만족하여야 할 것으로 판단됨 에너지 절약과 대기환경오염 저감을 위한 고연비 및 저공해 자동차의 수요가 증가하고 있는 현실이어서 해당 기술 확보할 경우 자동차의 수 출, 판매 및 관련 경제산업에 파급되는 효과가 클 것으로 판단됨 강화되는 연비와 환경규제를 맞추기 위해서는 저배기 대응형 디젤엔진 의 사용은 필수적임. 디젤 승용차 시장은 90년대에 들어서면서 연료의 에너지 효율성으로 인한 환경친화적인 평가로 인하여 서유럽 국가들을 중심으로 급격히 발전하여 왔으며, 2000년대에 접어들어서는 선진디젤 엔진기술과 저 배기기술의 확보와 성공적인 실차적용 여부에 따라 서 유럽 자동차제작사의 시장점유율이 크게 영향을 받고 있는 실정임 디젤 승용차의 시장점유율이 증가하고 있는 가장 큰 이유는 선진국의 환경규제에 대한 선 대응 방침에 따른 것으로 그 동안 디젤엔진의 한 계였던 NOx와 PM의 동시 저감이 가능한 후처리시스템의 개발노력으 로 인해 향후 몇 년 안에 디젤엔진시장의 폭발적인 증가 등 시장에서 의 큰 변화가 예상되며, 이로 인한 경제적 파급효과 또한 이에 상응하 도록 클 것으로 판단됨. 향후 PM/NOx의 저감기술 등 저배기 디젤엔진기술 확보에 따른 경제 적 효과는 다음과 같이 요약해볼 수 있음 - 최대의 디젤시장인 유럽에 적용 예정인 Euro-5에 대응하는 저배기기 술의 확보는 수출시장의 유지와 확대를 가져올 수 있으며, 역시 지속 적인 증가세의 내수시장의 점유율을 안정적으로 확대할 수 있게 되어 차량제작사 및 부품업체의 지속적인 성장을 도모할 수 있고, 고용의 증대와 여타 관련 산업들의 성장을 동반할 수 있을 것으로 예상됨

212 - Euro-6 배기규제 대응을 위해 필수로 적용되는 후처리 장치들의 2012 년도 국내 예상시장규모는 대략 4조3천억원의 시장이 될 것으로 예상 되며, - 전 세계시장의 경우 40조원에 이를 것으로 예상되므로, - 저배기 구현을 위한 제반 기술을 갖추지 못 할 경우 내수시장의 해외 업체잠식은 물론이고 수출시장에 대한 잠재적인 손실까지 고려한다면 그 손실규모는 대단히 클 것이며, 시장을 선점한 업체와의 경쟁은 더 더욱 힘들어 질것으로 예상됨 - 선진국에 비해 상대적으로 낮은 배기규제 수준을 유지하는 중국을 위 시한 개발도상국들이 향후 강화 하게 될 규제수준의 기술을 미리 확 보함으로써 미개척 시장에 대한 기술적 우위를 확보 할 수 있게 되면, 시장개척과 수출증대에 유리한 위치를 점할 수 있게 될 것임 1) 매출증대 및 비용 절감 효과 본 연구기획의 대상기술인 승용 디젤자동차 배출가스 규제대응 기술은 100% 상업화가 가능한 시스템기술이 집약적이며, 기술개발 단계에서의 부분적으로 적용 가능한 다양한 저배기 기술의 동시개발 및 복합시스 템 최적적용기술 개발을 통해 해당기술의 상업화 가능성 저하요인을 제거할 수 있어야 함 2003년부터 정부의 적극적인 지원을 받아온 자동차관련 기술개발 및 기반구축을 근거로 현황을 평가하자면, 단기적인 지원의 성과를 활용 해야할 시점으로서, 기존에 투입된 관련기술 개발결과 및 기반설비의 활용을 통해 해당기술개발을 가속할 수 있으며, 이로부터 기술개발에 소요되는 상대적 투자비용 및 원가절감이 고려된 상업화를 통하여 대 외경쟁력을 확보할 수 있음 우리나라 자동차산업은 제조업의 10.9%를 차지하는 주력산업으로

213 년 기준 수출액은 약 29,303백만불(전 산업의 10.3%)을 차지하는 기간 산업으로서 전후방 효과가 매우 큼, 국내 자동차산업은 2005년 약 370 만대의 자동차를 생산하여 전세계 5위, 세계 시장점유율 5.2%를 기록 함. 관련 자동차부품산업은 현대모비스가 4,869백만달러, 만도가 1,500 백만달러로 2005년 자동차부품업체 세계 100대에 포함되어 있으며, 2010년에는 자동차사업 규모의 7.5%로 예상됨 중단기 시장주도 산업의 고도화 및 중장기 성장동력산업 기반구축을 통한 친환경 자동차개발로 2012년 연산 650만대의 글로벌 생산체제 구 축 및 국가경쟁력 제고가 무엇보다도 긴요한 시점임 이를 위하여 디젤 승용차 및 상용차의 시장수요에 대응 할 수 있는 기 술개발 및 기반구축을 통한 자동차산업의 지속적 성장이 국가경제발전 과 국민소득 2만달러 달성의 초석이 될 수 있음 자동차 및 트레일러 관련 매출관점에서 한국은행 기업경영분석에 따르 면, 2000년부터 연평균 13%의 매출액증가를 보이고 있으며, 향후 지속 적인 국내 기술개발에 대한 투자를 가정할 경우 이러한 성장세를 유지 또는 상회할 것으로 판단됨 특히, 지난해 우리나라의 전체 수출액은 3,255억달러로 이중 자동차가 432억달러로 13.3%를 차지할 정도로 자동차산업의 경제적인 위상은 국 내 여타 산업 중 1위를 유지하고 있음 자동차공업협회 통계자료에 따르면 자동차관련 산업은 2006년 무역수 지 흑자를 374억달러를 기록했으며, 이는 우리나라 전체 흑자액의 2.3 배에 이르는 규모로 원유도입이나 각종 소비재분야에서 막대한 적자를 만회시키로 있으며, 현재 자동차산업에 종사하는 사람은 26만명, 생산 액은 99조원으로 전 후방산업의 연관효과가 매우 큰 분야이며 앞으로 도 상승세를 보일 것으로 판단됨 이러한 호조세를 근간으로, 본 연구기획에서 추진하는 해당기술은 친 환경, 고효율화에 대한 관심과 비중의 증대에 상응하여 전년대비 평균 13%이상의 자동차산업의 매출신장에 기여할 것으로 예상하고 있음

214 자료출처 : 한국은행 기업경영분석 일례로써, 본 연구기획에서 제시하는 저배기 핵심부품 중에 하나인 Dual-Loop EGR System과 관련한 부품의 국내수요규모는 2009년 140 만대, 1012년 약 150만대로 예상되며 이중 외국계부품과의 경쟁을 통 한 국내자동차부품업계의 점유률은 40%정도일 것으로 예상되며, 2009년에 Dual-Loop EGR System의 일부부품이 양산될것으로 기대되 고 있으며 국내자동차부품업계는 이로 인한 매출의 증가는 약 370억원 의 규모가 될 것으로 예상된다. 또한 Euro-6에 대응하는 Dual-Loop EGR System이 본격적으로 양산될 시점인 2012년 이후에는 1,554억원 의 매출규모 이상이 될 것으로 기대됨 이후 모듈화와 가격인하 등에 의한 제품의 단가는 다소 낮아질 것으로 예측되지만 기술향상 및 품질확보, 가격경쟁력 향상에 따른 점유율의 증가 정도와 디젤자동차의 수요증가에 따라 매출규모는 계속적인 증가 를 기대할 수 있어 기술개발완료이후 약 2,000억원의 매출증가효과를 기대하고 있음 환경규제와 관련한 기술 및 관련부품은 전적으로 선진 외국기업에 의 존해온 국내 자동차산업의 여건을 고려할 때 이들 부품의 국내기술에

215 의한 개발 및 생산은 그 자체만으로도 고무적인 일이며 상대적인 제품 의 가격이 70%~80% 수준임을 감안하면 EGR System 관련 부품만으로 의 비용절감도 기술개발 완료이후 약 400억원~600억원으로 예상됨 자동차엔진부품의 전자화가 급속하게 이루어지고 있는 상황에서 당해 기술에서 발전을 기대하고 있는 전자제어 Actuator와 관련한 기술은 지금까지 해외기술 의존도가 매우 높은 고부가가치의 기술로서 기술이 전이 쉽지 않았으며, 저배기 기술과 관련된 밸브기구 및 Actuator는 사용 환경이 고온/고진 동/Soot 오염 등 가장 열악한 조건으로서 기술개발에 따라 여러 부분 으로의 기술확장이 가능하여 해외기술에 의존해오던 엔진부품의 국산 화 및 매출생성을 기대할 수 있을 것으로 판단됨 2) 수출 증대 및 수입 대체 효과 2010년 한국 자동차산업은 미국, 일본, 독일에 이어 세계 자동차 4강에 진입을 목표로 하고 있음. 국내 자동차 업계는 수출의 대당 평균 수출 가를 2004년 10,000달러에서 2010년에는 16,000달러 수준으로 고부가가 치화를 이루는 한편, 세계 100대 부품기업을 2005년 4개에서 2015년 14개 이상으로 늘리기 위해 국산화, 기술개발 투자, 시장개척 등에 주 력해야함 2005년 10월 기점으로 국산차의 해외시장 점유율은 증가세를 거듭하여 미국의 5%, 서유럽의 4%를 각각 돌파하였으며, 미국을 제외한 세계 전 지역에 대한 국산차의 수출도 증가 추이를 보이고 있음 2005년 이후로 유지되는 내수시장의 안정세 및 지속성장세인 수출증대 를 유지하기 위해서는 관련기술의 선점 및 상업화가 중요인자이며, 이 를 통하여 차량제작사 및 부품업체의 지속적인 성장을 도모할 수 있 고, 고용의 증대와 여타 관련 산업들의 성장을 동반할 수 있을 것으로 예상

216 선진국에 비해 상대적으로 낮은 배기규제 수준을 유지하는 중국을 위 시한 개발도상국들이 향후 강화 하게 될 규제수준의 기술을 미리 확보 함으로써 미개척 시장에 대한 기술적 우위를 확보 할 수 있게 되면, 시장개척과 수출증대에 유리한 위치를 확보할 수 있는 기반기술로 활 용 가능함 본 연구기획의 대상기술인 승용 디젤자동차 배출가스 규제대응 기술은 디젤자동차 시장에 직접적으로 영향을 미치는 기술로써, 기술 확보가 곧 수출신장의 주요소라 할 수 있음 특히 자동차산업의 내수, 수출 분석결과를 살펴보면, 2000이후부터 정 부의 자동차분야에 대한 적극적인 지원정책과 산업계의 품질개선 노력 으로 수출 신장율 23.7%를 기록하였으며, 평균 10%정도의 수출 신장율 을 보이고 있음 자료출처 : 한국자동차공업협회 따라서 수출증대 및 내수시장의 확보를 위해서는 본 연구기획의 대상기 술과 같은 기술개발을 기반으로 자동차 및 부품의 품질향상 및 비용절 감을 통해 경쟁력을 확보한다면, 현재 활발히 진행되고 있는 자유무역 협정(FTA, Free Trade Agreement)에서 긍정적인 평가를 받고 있는 자 동차부문은 향후 더욱 수출증대 및 내수시장의 확대가 예상됨

217 특히, 한미 FTA 체결에 따른 자동차부품산업의 중장기적인 긍적적 평 가가 나오고 있는 가운데 대미 자동차 부품 진출 환경의 변화는 한국 산 자동차부품의 수요 확대를 가져올 것으로 기대 - 최근 미국 자동차산업과 부품업계는 최대의 위기. 미국의 GM, 포드 완성차 업체와 부품업체들의 구조조정과 영업부진 등의 여파로 인한 것으로 판단 - 이로 인하여, 부품의 가격인하 압력과 원재료 가격 상승에 어려움을 겪던 미국의 부품업체들은 원가절감 차원에서 해외투자와 아웃소싱에 관심을 기울이고 있고, 특히 아시아 지역 부품에 많은 관심을 보이는 것으로 알려지고 있음. 중국이나 인도산에 비해 가격경쟁력은 다소 못 미치지만 타 아시아 제품보다는 우수한 품질을 유지하고 있는 한국 부품에 대한 관심이 증가하고 있음 - 미국의 Big3의 완성차 업체에서 최근 외국산 자동차 부품의 구매 비 중이 점차적으로 증가하고 있는 추세이며, GM이 9%에서 2005년 19% 로, 포드는 14%에서 18%로, 크라이슬러는 11%에서 24%로 높아지고 있다. 이에 따라 한국산 자동차 부품의 대미 수출도 큰 폭으로 증가하 는 호기를 맞고 있는 것으로 판단됨 - 하지만, 미국에 이미 진출해 있는 독일 일본 부품업체는 기술 및 품 질, 가격경쟁력 면에서 비교우위를 바탕으로 미국의 시장 수요변화에 신속하게 대응하며, 이미 Big3의 자동차 부품 대체물량의 대부분을 납 품하고 있는 것으로 알려지고 있음 - 따라서 우리나라 자동차부품업계의 적절한 배기규제, 안전 및 첨단부 품의 기술 확보는 세계최대의 자동차시장인 미국시장을 공략하기 위 한 필수적인 요건이며 국내 부품업계를 외국기술력으로부터 방어할 수 있는 수단이 될 것임

218 부분예시로, 2011년 국내 EGR System의 시장규모는 약 389,000천달러 에 달할 것으로 예상되며 연평균 14.5%의 증가율이 예상되며, 차세대 EGR에 대한 국내기술은 현재까지 선진업체의 기술에 의존해야 되므로 수입대체 효과는 막대할 것으로 예상 향후 배기규제의 강화 등에 의해 세계 각국의 주요자동차 메이커 및 부품업계의 EGR System에 대한 연구가 활발하게 추진되고 있으며 이 부분의 시장규모도 2011년 약 4,124,000천달러로 예상되고 있으며 연평 균 13%이상의 시장 증대도 기대하고 있음. 국내 기술의 확보는 이러한 시장으로의 진출을 가능하게 할 것으로 기대됨 한국의 자동차부품산업의 수출 실적은 최근 3년 연평균 성장률이 46.6%에 달할 만큼 2003년 이후 급격한 증가세를 보였고, 2005년은 84 억5천3백만 달러의 실적을 올렸음. 이러한 수출 성장세는 국내 완성차 업체들의 수출증가와 함께 적극적인 해외공장 건설로 부품업체들의 OEM 수출이 크게 증가하였기 때문이며, 한층 활발하게 진행되고 있는 해외자동차공장 건설의 증대는 자동차부품산업의 수출증가 가능성을 더욱 고조 시키고 있음 또한, 최근 세계 완성차 업체들은 원가경쟁력 강화를 위한 비용 절감 에 고심하고 있으며, 한국 자동차부품산업은 선진국의 경쟁업체들에 비해 비교우위의 가격경쟁력을 가지고 있으며, 이는 일본기업에 비해 서는 가격경쟁력을 중국 등 신흥지역의 기업에 비해서는 품질경쟁력을 갖고 있다는 의미이며, 세계 주요 완성차 업체의 비용절감을 위한 글 로벌 소싱에 유리한 위치에 있는 것으로 평가되고 있음 그러나, 국내 자동차의 수출 증가는 보수용 부품 또는 단순 가공부품 의 수출확대가 기대되는 요인으로 한국 자동차 부품 업체들이 글로벌 기업들과 경쟁을 하기 위해서는 역시 신기술의 개발과 기술력확보가 요구되며 이를 바탕으로 품질유지 가격경쟁력을 확보하고 원가절감을 통하여 중국 등 후발 기업의 도전에 대비해야 함

219 3) 고용 창출 효과 - 연구 진행 단계에서의 효과 (차세대 EGR 시스템) 총인원 * 총인원 기존 신규 (단위:명) 양질의 일자리 규모 ** 1년차 년차 년차 년차 년차 총합 * 해당과제에 투입예정인 R&D 인력을 중심으로 기술 ** 양질의 일자리는 총인원 중에서 정규직이거나, 해당업종 근로자 평균임금 이상을 받는 일자리 로 정의 - 연구 완료 후의 효과 (차세대 EGR 시스템) 신규 창출 인원 총인원 R&D인력 기술/생산직 인력 기타(사무직, 영업직 등) (단위:명) 양질의 일자리 규모 +1년 년 년 년 년 총합

220 - 정성적 효과 : 고용효과 측면에서 자동차산업은 2004년 통계자료에 의하면 직 간접 고용인원이 1,530천명으로 기업취업자의 10.33%를 점유하고 있어 기술 적인 효과 이외에도 연관산업에 미치는 영향이 매우 큼 <자동차산업의 고용효과> 자료출처 : 자동차공업협회 산업자원부가 설정한 2015년 자동차산업의 비전에 의하면, 신규 고용 창출은 2005년도 24만명 대비 4만명(16.7%) 신장하여 약 28만명에 이 를 것으로 바라보고 있음

221 <2015년 자동차 산업의 비전> 2005년 2015년 자동차생산(국내) 370만대 520만대 해외생산 66만대 240만대 세계시장 점유율 6.7% 11% 세계 100대 부품업체 4개 14개 자동차 수출액(부품포함) 379억 달러 580억 달러 부품수출액 84억 달러 160억 달러 고용창출 24만명 28만명 자료출처 : 산업자원부 4) 기술의 적용 범위 기술적으로는 이미 승용디젤에 유사 기술이 적용되어 왔으나(EGR, DOC, DPF 등), 더욱 강화되는 배기규제를 만족시키기 위해서는 이러 한 기적용 저배기 기술들의 추가적인 개발이 필수적인 것으로 인식됨 관련기술은 승용 및 SUV차량에 탑재되는 디젤엔진 및 후처리에 직접 적으로 적용될 수 있는 기술이며, 후처리 기술은 단품적으로 기술개발 이 이미 완료 또는 완성단계에 이르고 있는 시스템들의 복합적인 최적 실차 적용기술에 집중함. 더 나아가서는 디젤엔진 전체에 미치는 기술 적인 파급효과를 얻을 수 있음 내연기관을 사용하는 모든 동력원의 친환경성 확보를 위한 기반기술로 활용될 수 있으며, 관련기술은 자동차산업에 직간접적인 효과를 발휘 할 수 있음 특히, Dual Loop EGR System과 같은 핵심부품기술개발은 HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition), LTC(Low Temperature Combustion)등 차세대 디젤엔진 연소기술과 직접 연계되어 있어 향후 의 개발되는 신엔진기술에 적용 이러한 핵심부품들은 다시 실차적용을 위해서는 개별적 후처리시스템 과의 유기적 상호적용성이 검토되어야 하며, 최상의 성능을 발휘하기 위한 최적 상호적용기술이 개발되어야 함

222 5) 연관 산업에 미치는 효과 앞서 산업구조분석에서 언급한바와 같이 자동차산업은 종합산업으로 분류할 수 있으며, 이것은 곧 연관 산업이 다양하여 상호연관효과가 큼 자동차 산업은 우리나라 전체 제조업의 3.2%이상을 유지하고 있으며, 기계공업 대비 8.5%이상의 높은 기업비중을 차지하고 있음. 따라서 전 략적으로 연관 산업에 많은 영향을 미칠 수 있으며, 반드시 유지 및 지원되어야할 산업임 향후 미래형자동차의 기술개발을 통해 연료전지 및 하이브리드 자동차 등 차세대 자동차 개발, IT 및 통신기술을 접목한 차량정보화부분의 확장, 관련 기계공업의 동시 활성화가 가능할 것으로 보임 자동차산업은 철강, 금속제품, 플라스틱, 고무, 화학, 유리 등 소재산업 과 기계 및 전기 전자산업을 후방산업으로 자동차판매, 정비, 차량운 송, 금융, 에너지 등을 전방산업으로 하여 전후방 연관효과가 매우 큰 산업으로 산업연관표를 통하여 본 생산유발효과는 자동차(2.5), 전기전 자(1.7), 조선(2.0) 등 여타 주력산업에 비해 높음

223 <자동차산업의 전후방 효과(2000년기준)> 자료출처 : 산업자원부 산업통계분석시스템(ISTANS) 5.3 전략적 효과 인력 및 기술력 동시 확보를 통한 국가 대외경쟁력 강화 - 첨단 저배기 디젤엔진과 후처리기술과 관련된 전문인력 양성 및 연구 능력 배양 - 저배기 기술에 관한 국제 공통 평가기술에 관한 전문인력 양성 및 연 구능력배양 - 에너지 효율이 우위인 디젤기관에 대한 반환경적 요소를 줄여서 사용 을 증대시킬 수 있으므로 전반적인 국가 에너지 소비개선에 일조 - 저배기 관련 신기술로의 전환을 통해 자동차산업의 구조를 개선하고, 국가전략사업으로서의 능력을 배양

224 - 내수시장 성장의 한계로 인해 수출비중이 높은 우리나라 자동차산업 의 현실에 비추어 볼 때 정부의 통상지원 및 기술개발지원 정책을 통 한 경쟁력강화 가능 미래지향적 기술개발을 통한 대중국 경쟁과 협력강화 - 향후 대규모 시장확대가 전망되는 중국시장에 대한 선진국 완성차업 체들의 경쟁적인 진입과 중국정부의 자동차산업 육성 정책으로 중국 시장에서의 경쟁이 심화되면서 수익성이 하락하고 있음 - 이는 현지 진출업체의 구조조정과 한국시장에서의 경쟁을 심화시킬 수 있는 요소 년 중국의 기술경쟁력은 완성차의 경우 우리와 비슷한 수준, 부품 산업의 경우 우리를 추월할 것으로 전망 - 따라서 중국업계와 효과적인 경쟁 및 협력을 추진할 수 있는 여견조 성이 필요함 미래형자동차 개발의 조기 상용화에 일조 - 본 기획에서 제시하는 저배기 기술개발을 기반으로 자동차산업이 직 면해 있는 환경 에너지 및 안전문제의 효과적인 해결을 위한 미래형 자동차의 조기개발에도 큰 파급효과를 갖음 - 국내 환경친화자동차 기술수준, 특히 부품 및 소재산업의 수준이 선진 국에 비해 매우 취약한 것으로 분석되고 있는 바, - 적절한 선진기술의 도입 및 독자적 기술개발이 필요하며, 이를 위해서 는 정부의 정책적인 기술개발지원이 요구됨 부품산업의 기반강화에 일조 - 미래형자동차의 개발 및 생산을 위해서는 자동차부품산업의 기반 또 한 강화되어야 함 - 일례로써, 디젤엔진부품에 관한 수입규모는 2005년 기준 3억5천9백만

225 달러로서 30억6백만달러의 전체 자동차부품 수입부분의 약 10%를 차 지하고 있으며, 디젤시장확대 전망과 더불어 국내의 관련 부품업체 기 술개발 및 생산원가절감을 위한 관련부품산업 육성지원정책이이 필요 한 실정임 - 따라서 정부와 완성차업체의 적절한 부품산업 지원정책이 수반될 경 우, 자동차부품업체들이 자동차부품의 전장화 추세에 맞추어 새로운 부품을 개발 생산할 수 있을 때문이 우리나라 자동차산업의 질적 성 장이 가능 함 - 또한, 본 기획에서 제시하는 기술개발을 통해 부품업체의 노력만으로 달성하기 어려운 현실을 정부지원 및 완성차업체의 자금, 기술, 인력, 상용화전략 등의 공조협력체제를 구축 완성차업체의 선도적인 역할 담당을 유도할 수 있음 - 현재 우리는 글로벌 100대 자동차 부품 업체로 2개를 보유하고 있으 며, 단기간 내에 3개 정도의 부품 업체가 새로 진입 가능한 것으로 업 계는 판단하고 있음. 따라서 부품 업체의 대형화/전문화를 지속적으 로 촉진시키고 부품 업체의 경쟁력을 제고시켜 간다면 2015년경에는 10개 이상의 100대 자동차 부품 기업을 보유할 수 있을 것으로 전망 됨 국가 이미지의 제고 - 국내 자동차 브랜드의 인지도 개선을 통한 지속적 시장점유율 증대효 과와 더불어 궁극적으로는 국가이미지 제고에 기여 - 첨단/선진 기술에 대한 기술력 제고로 선진기술에 대한 도입 의존도 가 큰 자동차산업을 기술 수출이 가능한 자동차 산업으로 전환한고, 국가의 산업 경쟁력을 증대 시키고 대외 이미지를 개선에 이바지 함 기존 정부지원을 통해 시행되는 성장동력사업 중 미래형자동차, 부품 소재사업, 자동차기반구축 사업 등과의 연계성 강화

226 - 자동차업계의 당면과제인 지구온난화가스 규제, 대도시 환경오염, 국 가 에너지 위기, FTA에 따른 시장 개방 압력, 중국의 급속한 성장 등 에 효율적으로 대응함으로써 2010년대 세계 4대 자동차 강국으로 진 입을 위한 실질적인 기반을 마련할 수 있는 원동력임 - 이를 위하여 사업성/시장성이 크고, 연료 효율이 우수하며 배출가스 규제를 만족시킬 수 있는 디젤관련 친환경 엔진기술 및 후처리기술이 필요함 - 또한 우리나라를 생산 및 R&D 거점화할 수 있는 인프라 구축 및 핵 심부품 부품 기술력 제고로 질적 성장 유도 및 핵심 자동차부품의 수 출산업화가 요구됨 - 이를 위하여 정부에서는 미래형자동차를 신 성장동력산업으로 선정하 여 추진중에 있으며, 미래형자동차 사업은 고효율, 친환경 첨단기술 을 접목한 극초저공해 지능형 자동차 개발에 목표를 두고 있음 - 미래형자동차사업에서는 2004년에 디젤 및 가솔린 하이브리드용 신 동력시스템 및 제어기술 개발을 추진하고 있으며, 2005년에는 하이브 리드용 엔진(디젤, 가솔린) 개발과제가 추진으로 디젤기반 동력시스템 개발에 역점을 두고 있고 - 이러한 신 성장동력사업, 부품소재사업을 통한 기술개발지원 사업과의 연계성 강화를 통하여 유럽에서의 디젤시장 확대 및 중국시장에서의 우위 확보에 기여할 것으로 판단됨

227 6. 결론 6.1 과제선정 논리 승용 디젤자동차의 Euro-6 배기규제 대응 기술개발을 위하여 국내외 엔진 및 자동차제작사와 전문 자동차기술개발 용역기관 등의 기술개발 동향과 미래 예측 기술개발 전략을 분석하였음 각 기관의 Euro-6 대응 기술 전략을 분석한 결과, 과거 Euro-4/5와 다 르게 NOx 규제수준이 워낙 높아 단일 기술에 의한 목표 달성보다는 2 가지 이상의 복합기술이 각각의 장점을 이용할 경우에만 경쟁력 있는 기술개발이 가능할 것으로 분석되었음 다양한 복합 시스템 중 EGR기술과 후처리기술을 동시에 사용하는 방 법이 가장 효과적인 대응 기술로 분석되었으며, 분석결과를 바탕으로 핵심기술에 대한 개발 동향을 분석함 기술개발 동향과 국내 연구 인프라 및 현황을 분석한 결과, 저배기 선 진 디젤엔진 기술은 이미 배기제로화 과제 등 정부지원 사업에 의해 진행중이며, 후처리기술 또한 무저공해자동차 사업이나 배기제로화 사 업에 의해 진행중임 기술개발 현황 및 산업분석을 통하여 관련 산 학 연 전문가들의 검 토 및 논의 결과를 토대로 기술개발이 필요한 핵심기술과 세부 기술내 용 및 개발 계획을 수립하였음 세부 개발과제 선정은 승용 디젤자동차의 Euro-6 배기규제에 필요한 핵심기술 중 이미 국내 다른 정부지원 사업에서 진행하는 기술분야는 제외하였으며, 본 연구개발 범위에서는 타사업의 기술개발 결과를 이 용한 적용기술에 중점을 두었으며, 차세대 EGR 핵심부품 등은 본 기 술개발 범주에 포함시킴 승용 디젤자동차의 Euro-6 대응 기술개발로 본 연구기획에서 포함시킨 기술개발 분야는, EGR/후처리 복합시스템 엔진 및 실차 적용기술, 승

228 용 디젤자동차용 차세대 EGR 시스템 실용화 기술 개발, 복합시스템 선행연구 및 특성 평가로 분류하여 진행함 Euro-6 배기규제에 대응기술 중 엔진개발은 이미 타 정부지원 사업 에서 HCCI나 LTC 등을 포함한 선진 디젤엔진에 대해 활발히 진행 중이기 때문에, 본 연구 기획에서는 EGR/후처리 복합시스템의 엔 진적용 기술을 주요 기술개발 내용으로 결정함 복합시스템의 엔진/실차 적용기술 중 핵심은 최적의 시스템 구성 을 결정하여 PM 제거 수준은 유지하면서 EGR과 후처리간 NOx 제거의 최적 분배 제어 기술을 개발하는 것이며, 복합시스템에 필요한 EGR기술은 Dual Loop EGR 시스템을 비롯 하여 EGR 밸브와 쿨러 등을 개발함 복합시스템에 중요한 DeNOx 후처리 시스템은 현재 정부지원으로 타 사업에서 다양한 방식이 활발히 진행되기 때문에 본 기술개발 내용에는 포함시키지 않았으나, 다양한 후처리 기술 중 복합시스템 에 최적인 기술을 선정하여 적용하기 위한 설계 및 제어 기술은 포 함시킴 한편, 개발된 복합시스템은 향후 바이오디젤 연료 등에 의한 영향 이나 DeNOx 시스템의 환원제 등에 의한 배출가스의 미규제물질 배출 등의 검증이 필요하며, 현재 국제적으로 활발히 논의되는 미 세입자의 수량규제에 대한 대응이 필요하여 본 연구개발에 포함시 킴 위와 같은 분석 결과에 의해 기술 개발 범위와 내용을 결정함

229 6.2 공고내용 작성 총괄과제의 목표 및 내용 총괄 과제명 총개발기간 1단계개발기간 승용 디젤자동차 Euro-6 대응 차세대 EGR 복합시스템 개발 (5년) (3년) 총사업비 정부 민간 계 119억 69.5억 188.5억 1단계사업비 정부 민간 계 71.4억 41.7억 113.1억 1. 연구과제의 목표 차세대 EGR/후처리 복합시스템에 의한 승용 디젤자동차의 Euro-6 배기규 제 대응 기술 개발 총개발목표 - 적용차량 : 승용 디젤자동차 - 배출가스 목표 : Euro-6 규제만족 (NOx:0.08g/km, PM:0.005g/km) 1단계 목표 차세대 EGR/후처리 복합시스템 설계 최적화 및 핵심부품 개발 2단계 목표 차세대 EGR/후처리 복합시스템 제어기술 최적화 및 실용화 기술 개발 2. 연구과제의 주요내용(1단계) - 차세대 EGR 핵심부품 개발 - 차세대 EGR/후처리 복합시스템 엔진/차량 적용 기술 개발 - 차세대 EGR/후처리 복합시스템 최적 후처리장치 선정 및 제어알고리즘 개발 - 차세대 EGR/후처리 복합시스템 설계 최적화

230 6.2.2 세부과제의 목표 및 내용 세부과제명 차세대 EGR/후처리 복합시스템 엔진 및 실차 적용 기술개발 총개발기간 (5년) 1단계개발기간 (3년) 총사업비 정부 민간 계 55억 37.5억 92.5억 1단계사업비 정부 민간 계 33억 22.5억 55.5억 1. 연구과제의 목표 승용 디젤자동차 Euro-6 대응 차세대 EGR/후처리 시스템 엔진 및 차량 적용 기술 개발 총개발목표 -적용차량 : 승용 디젤자동차 -배출가스 목표 : Euro-6규제만족 (NOx:0.08g/km, PM:0.005g/km) 1단계 목표 차세대 EGR/후처리 복합시스템을 엔진과 차량에 적용하기 위한 설계 최적화 기술 개발 2단계 목표 Euro-6 배기규제 대응 차세대 EGR/후처리 제어기술 최적화 개발 및 실차 신 뢰성 검증 2. 연구과제의 주요내용(1단계) - 승용디젤 엔진의 차세대 EGR 시스템 최적화 적용기술 개발 - 차세대 EGR/후처리 시스템용 최적 후처리 장치 선정 및 제어알고리즘 개발 - 차세대 EGR/후처리 시스템 성능해석 기술 개발 - 차세대 EGR과 후처리 시스템의 설계 최적화 기술 개발

231 세부과제명 승용 디젤자동차용 차세대 EGR 시스템 실용기술 개발 총개발기간 (5년) 1단계개발기간 (3년) 총사업비 정부 민간 계 35억 15억 50억 1단계사업비 정부 민간 계 21억 9억 30억 1. 연구과제의 목표 총개발목표 Euro-6 배기규제 대응 승용 디젤자동차용 차세대 EGR 시스템 개발 1단계 목표 승용 디젤자동차용 차세대 EGR 시스템 구성부품 개발 2단계 목표 차세대 EGR 시스템 최적 모듈 설계 및 실용기술 개발 2. 연구과제의 주요내용(1단계) - 차세대 EGR 시스템 구성부품 개발 (Low Pressure Loop용 High Flow EGR Valve & Electrical Throttle Valve, Exhaust Gas Valve) - 고효율 Cooler By-pass 일체형 Aluminium Die Cast EGR Cooler - 내구성 향상을 위한 차세대 EGR 시스템 강건설계 기술확보 - 핵심 단위부품 및 시스템 신뢰/내구 평가

232 세부과제명 Euro-6 대응 차세대 EGR/후처리 복합시스템 특성 및 적합성 평가 총개발기간 (5년) 1단계개발기간 (3년) 총사업비 정부 민간 계 25억 17억 42억 1단계사업비 정부 민간 계 15억 10.2억 25.2억 1. 연구과제의 목표 총개발목표 승용 디젤자동차의 Euro-6 대응 차세대 EGR/후처리 복합시스템의 특성 및 적합성 평가 기술 개발 1단계 목표 차세대 EGR/후처리 복합시스템의 엔진 적용을 위한 적합성 평가 2단계 목표 차세대 EGR/후처리 복합시스템의 특성 및 실용성 평가 2. 연구과제의 주요내용(1단계) - 차세대 EGR 핵심부품 설계 최적화를 위한 성능평가 - 차세대 EGR/후처리 복합시스템 통합 평가시스템 개발 - 통합평가시스템을 이용한 차세대 EGR/후처리 복합시스템의 특성평가 - 차세대 EGR/후처리 복합시스템 엔진적용을 위한 적합성 평가 - 차세대 EGR/후처리 복합시스템의 미규제물질/나노입자 등 배출 특성평가

233 6.2.3 도출 세부과제의 개발일정 계획 일련 번호 도출 세부과제명 추진일정 1단계 2단계 1년 2년 3년 4년 5년 비고 차세대 EGR/후처리 복합시스템 엔진 및 실차 적용 기술개발 - 승용 디젤엔진의 차세대 EGR시스템 최적 화 적용기술 개발 1 - 차세대 EGR/후처리 시스템용 최적 후처 리 장치 선정 및 제어알고리즘 개발 - 차세대 EGR과 후처리 시스템의 설계 최 적화 기술 개발 - 엔진/차량기반 신뢰성 평가 기술 개발 및 검증 - Euro-6 배기규제 만족 최적 매핑 승용 디젤자동차용 차세대 EGR 시스템 실용 기술 개발 - 차세대 EGR 시스템 구성부품 개발 2 - 고효율 Cooler By-pass 일체형 Aluminium Die Cast EGR Cooler 개발 - 내구성 향상을 위한 차세대 EGR 시스템 강건설계 기술확보 - 핵심 단위부품 및 시스템 신뢰/내구 평가 - 요소부품 모듈화 및 실용화 기술 Euro-6대응 차세대 EGR/후처리 복합시스템 특성 및 적합성 평가 - 차세대 EGR 핵심부품 설계 최적화를 위 한 성능평가 3 - 차세대 EGR/후처리 복합시스템 통합 평 가시스템 개발 - 통합평가시스템을 이용한 차세대 EGR/후 처리 복합시스템 선행 연구 - 차세대 EGR/후처리 복합시스템 엔진적용 을 위한 적합성 평가 - 차세대 EGR/후처리 복합시스템의 미규제 물질/나노입자 등 배출가스 특성평가

234 7. 기술기획위원회 연구기획 참여자 명단 번호 성명 소속 직위 전공 비고 1 이춘범 자동차부품연구원 책임연구원 기계 연구 책임자 2 이천환 자동차부품연구원 선임연구원 기계 3 허형석 자동차부품연구원 선임연구원 기계 4 오광철 자동차부품연구원 선임연구원 기계 5 조상현 자동차부품연구원 선임연구원 기계 6 남연우 자동차부품연구원 연구원 기계

235 8. 참고문헌 1) Yasuyuki Sando, "Clean Technology for Diesel Expansion", Diesel Engine-Efficiency and Emissions Research (DEER) Conference, ) Marcus Parche, "Injection System and engine Strategies for Advanced Emission Standards", Diesel Engine-Efficiency and Emissions Research (DEER) Conference, ) Simon Godwin, "Bluetec-Heading for 50 state Diesel", Diesel Engine-Efficiency and Emissions Research (DEER) Conference, ) Chris Atkinson and Nigel Clark, "Transmural catalysis-high Efficiency Catalyst Systems for NOx adsorbers and SCR", Diesel Engine-Efficiency and Emissions Research (DEER) Conference, ) Manuel Hesser, Hartmut Luders and Ruben-Sebastian Henning, "SCR Technology for NOx Reduction : Series Experience and State of Development", Diesel Engine-Efficiency and Emissions Research (DEER) Conference, ) Ray Conway, Sougato Chatterjee, Alex Beavan, Claus Goersmann, Todd Jacobs and Andy Walker, "SCRT Technology for Retrofit of Heavy Duty Diesel Applications", Diesel Engine-Efficiency and Emissions Research (DEER) Conference, ) Christine Lambert, "Urea SCR and DPF System for Diesel Sport Utility Vehicle Meeting Tier 2 Bin 5", Diesel Engine-Efficiency and Emissions Research (DEER) Conference, ) Haoran Hu, "Eaton Aftertreatment System(EAS) for Highway Diesel Engines", Diesel Engine-Efficiency and Emissions Research (DEER) Conference, ) "Catalyst-Based Diesel Paticulate Filters and NOx Adsorbers : A Summary of the Technologies and the Effects of Fuel Sulfur", Manufacturers of Emission Conttrols Association, ) Rudolf Thom, "SCR Technology of Mercedes for NOx Reduction", NIER-Conference, ) "경유차 NOx 저감기술", Auto Journal, 2006, 12) Tom Gosnell, "Breathe Easy", Clean Air Solutions Technical Media Briefing, ) 산업기술 로드맵 Euro 5 대응 소형디젤엔진, 산업자원부, ) 한국자동차공업협회, 한국의 자동차산업 2006, ) Advanced & Development Consultants, "자동차와 부품산업, ) International Council on Clean Transportation (ICCT), "Response to Stakeholder

236 Consultation on Proposed Euro 5 Emissions Standards for Motor Vehicles", ) 안병하, 한국자동차산업교육연구소, 현대인을 위한 자동차산업 이야기, 골든벨, ) White Paper on Light Vehicle Diesel Engine Technologies and Market Prospects in the United States", ) Dipl.-Ing. P. Hoecker, Dr. J.-W. Jaisle, Dr. S. Munz, "The ebooster from BorgWarner Turbo Systems", BorgWarner Turbo Systems 20) 세계 자동차산업의구조조정과 우리의 대응, 이항구 조철 김경유, 산업연구원, ) SERI ECONOMIC OUTLOOK 년 경제전망, 황인성, 삼성경제연구소, ) 한 중 산업구조 고도화와 양국 간 협력방향, 윤우진, 산업연구원, ) 주요산업의 최근 동향과 전망, 허지원, 산은경제연구소, ) 월간 KDB 산업리뷰 제96호, 산은경제연구소, ) Automotive R&D Technology Roadmap, EARPA"European Automotive Research Partners Association", ) 자동차산업 그 현재와 미래, ISTANS, ) "산업기술혁신 5개년 계획" 산업별보고서 - 미래형자동차, 산업자원부, ) 제 6회 환경 친화형 신디젤 엔진 기술 심포지엄, 2006,10, 현대기아자동차 30) "배기가스 규제 대응 디젤엔진 기술개발에 관한 산업 분석", 산업자원부 ) Manfred Koebel, Martin Elsener and Giuseppe Madia, "Recent Advances in the Development of Urea-SCR for Automotive Application", SAE technical paper ) Timothy V. Johnson, "Diesel Emission Control: 2001 in Review", SAE ) C.M. Schar, C. H. Onder and H. P. Geering, " Control-Oriented of and SCR Catalytic Converter System", SAE ) "Energy Storage Research and Development", 2005 Annual Progress Report 36) Michael Rice, Jan Kramer, Klaus Mueller-Hass and Raimund Mueller, "Innovative Suvstrate Technology for High Performance Heavy Duty Truck SCR Catalyst System", SAE ) Yasushi Ozawa and Kuniko Urashima, "Recent Development Trends in Catalyst Technologies for Reducing Nitrogen Oxides Emissions", Quartely review No.19, April

237 38) N. Ladommatos, S. M. Abdelhalim, H. Zho, Z. Hu, The Dilution, Chemical and Thermal Effects of Exhaust Gas Recirculation on Diesel Emission-Parts 1, SAE paper , ) N. Ladommatos, S. M. Abdelhalim, H. Zho, Z. Hu, The Dilution, Chemical and Thermal Effects of Exhaust Gas Recirculation on Diesel Emission-Parts 2, SAE paper , ) N. Ladommatos, S. M. Abdelhalim, H. Zho, Z. Hu, The Dilution, Chemical and Thermal Effects of Exhaust Gas Recirculation on Diesel Emission-Parts 3, SAE paper , ) N. Ladommatos, S. M. Abdelhalim, H. Zho, Z. Hu, The Dilution, Chemical and Thermal Effects of Exhaust Gas Recirculation on Diesel Emission-Parts 4, SAE paper , ) Yasuhiro Daisho and Takeshi Saito, Combined Effects of EGR and Supercharging on Diesel Combustion and Emissions, SAE paper , ) Frederick Oey, Sandeep Mehata, and A. Yiannis, Diesel Vehicle Application of an Aerodynamically Regenerated Trap and EGR system, SAE paper , ) S. Ando, Y. Shiga, S. Miyoshi and H. Okada, Development of an Electronic Controlled Double Poppet EGR Valve for Diesel Engines, 자동차기술 Vol. 52, No. 12, ) J. A. Leet, A. Matheaus and D. Dickey, EGR System Integration on a Pump Line-Nozzle Engine, SAE paper , ) D. W. Dickey, T. W. Ryan III, and A. C. Matheaus, NOx Control in Heavy-Duty Diesel Engines - What is the Limit?, SAE paper , ) Z. Han and R. D. Reitz, Mechanism of Soot and NOx Emission Reduction Using Multiple-Injection in a Diesel Engine, SAE Paper , ) T. Nagai, M. Kawakami, Reduction of NOx Emission in Medium-Speed Diesel Engines, SAE paper , ) M. Durnholz, G. Eifler, and H. Endres, Exhaust-Gas Recirculation - A Measure to Reduce Exhaust Emissions of DI Diesel Engines, SAE paper , ) N. Ladommatos, S. M. Abdelhalim and H. Zhao, The Effects of Carbon Dioxide in EGR on Diesel Engine Emissions, IMechE paper NO. C517/028/96, ) Susumu Kohketsu et al., EGR Technologies for a Turbocharged and Intercooled Heavy-Duty Diesel Engine, SAE paper , ) Youitsu. Kakoi, Yasuhiro Tsutsui, Emission Reduction Technologies Applied to High-Speed Direct Injection Diesel Engine, SAE paper ,

238 53) R. S. G. Baert, D.E. Beckman and A. Veen, Efficient EGR Technology for Future HD Diesel Engine Emission Targets, SAE paper , ) N. Dronniou, M. Lejeune, I. Balloul and P. Higelin, "Combination of High EGR Rates and Multiple Injection Strategies to Reduce Pollutant Emissions", SAE paper ,

239 부 록 * 국내외 특허현황 II 동향 분석 제 1절 전 세계 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술 분야의 동향 제 2절 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술 분야 기술별 동향 제 3절 주요 출원인 동향 및 공동연구 제 4절 한국의 국제경쟁력 비교분석

240 제 1 절 전 세계 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술 분야의 동 향 1. 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술 분야 특허의 년도별 동향 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술은 각 특허공보에서 증가 추세를 보이고 있으며, 다국( 多 國 ) 출원을 목적으로 하는 국제(WO)특허로의 특허 출원이 많음 미국등록특허의 경우, 97년 이후 소정의 폭으로 상승하다가 00~ 01년에 급격히 증가한 후, 그 수가 유지되는 추세를 보이고 있음 일본공개특허의 경우, 98~ 99년에 걸쳐 증가하다가 00~ 01년 에 일부 감소하였다가 03년에 다시 급증하는 추세에 있음 유럽공개특허의 경우, 01~ 02년에 소정의 폭으로 증가한 추세를 제외하 고는 전체적으로 일정하게 증가하는 추세에 있음 한국공개특허의 경우, 유럽공개특허와 유사하게 01~ 02년에 소정의 폭으 로 증가한 추세를 제외하고는 전체적으로 일정하게 증가하는 추세에 있 음

241 분석구간: 한국, 일본, 유럽특허 1990~2006(출원년도), 미국특허 1991~2006(등록년도) [그림1] 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술의 특허공보별 점유율 및 특허건수 추이 2. 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술 분야의 위치 특허건수와 출원인수 변화의 상관관계를 통해 기술의 위치를 살펴보는 포트폴리오 기본 모델에서, 한국특허, 미국특허, 유럽특허 및 일본특허가 모두 발전기 단계에 있는 것으로 나타남. - 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술의 한국특허와 미국특허는 기술혁신의 주체인 출원인수와 기술혁신의 결과인 특허건수가 매년 거의 동일한 비 율로 증가하는 추세에 있음 - 일본특허는 94~ 97년도를 기점으로 출원인수와 특허건수가 동시에 급격 히 증가하는 추세를 보이고 있음 - 유럽특허는 98~ 01년도를 기점으로 출원인수와 특허건수가 동시에 급격 히 증가하는 추세를 보이고 있음

242 1. 분석구간 : 한국, 일본, 유럽 - 90~ 93, 94~ 97, 98~ 01, 02~ 05(출원년도) 미국 - 91~ 94, 95~ 98, 99~ 02, 03~ 06(등록년도) 2. X축: 출원인수(특허권자수), Y축: 출원건수(특허건수) [그림2] 포트폴리오로 본 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술 분야의 위치

243 3. 국가별 특허 동향 및 점유율 가. 한국특허에서의 국가별 특허동향 한국특허에서의 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술 분야는 외국인에 의한 시 기 별 출원건수 분포와 자국인에 의한 시기 별 출원건수 분포가 유사하 게 나타남 - 자국인과 외국인의 점유율은 각각 47%와 53%로 나타났으며, 외국인 중 일본이 21%로 가장 많으며, 그 다음으로 미국 16%, 독일 5% 및 영국이 3% 순으로 나타남 1. 제 1 출원인 기준 2. 분석구간: 1990~2005년 (출원년도) [그림3] 자국인 외국인 연도별 특허 출원 동향(한국특허)

244 나. 미국특허에서의 국가별 특허동향 미국특허에서의 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술 분야는 자국인에 의한 시 기 별 출원건수 분포와 외국인에 의한 시기 별 출원건수가 거의 유사하 게 증가하다가 01년을 기점으로 자국인에 의한 출원건수가 더 증가하는 추세에 있음 - 자국인과 외국인의 점유율은 각각 56%와 44%로 나타났으며, 외국인 중 일본이 28%로 가장 높으며, 그 다음으로 독일 10%, 스웨덴와 오스트리 아, 영국, 프랑스가 1% 순으로 나타남 1. 제 1 출원인 기준 2. 분석구간: 1991~2006년 (등록년도) [그림4] 자국인 외국인 연도별 특허 출원 동향(미국특허)

245 다. 일본특허에서의 국가별 특허동향 일본특허에서의 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술 분야는 자국인에 의한 시 기 별 출원건수 분포가 외국인에 의한 시기 별 출원건수보다 월등한 차 이로 높게 나타남 - 자국인과 외국인의 점유율은 각각 95%와 5%로 나타났으며, 외국인 중 미국이 3%로 가장 높으며, 그 다음으로 독일과 핀란드가 1% 순으로 나 타남 1. 제 1 출원인 기준 2. 분석구간: 1990~2006년 (출원년도) [그림5] 자국인 외국인 연도별 특허 출원 동향(일본특허)

246 라. 유럽특허에서의 국가별 특허동향 유럽특허에서의 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술 분야는 유럽인에 의한 시 기 별 출원건수 분포와 비유럽인에 의한 시기 별 출원건수가 거의 유사 하게 증가하다가 00년을 기점으로 비유럽인의 특허가 급증하는 추세에 있음 - 유럽인과 비유럽인의 점유율은 각각 26%와 74%로 나타났으며, 유럽인 중에서는 독일이 13%로 가장 높으며, 그 다음으로 스웨덴이 5%, 프랑스 가 4% 순으로 나타남 1. 제 1 출원인 기준 2. 분석구간: 1990~2005년 (출원년도) [그림6] 유럽인 비유럽인 연도별 특허 출원 동향(유럽특허) 4. 전 세계 국가별 주요 출원인 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술 분야 주요 연구주체는 FORD GLOBAL TECHNOL, NISSAN MOTOR 및 TOYOTA MOTOR임

247 - 각국의 주요 연구주체 상위순위(Top10내)를 살펴본 결과, 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술 분야에서 전 세계에 특허출원이 가장 활발한 연구주 체로는 미국 기업인 FORD GLOBAL TECHNOL와 일본기업인 NISSAN MOTOR와 TOYOTA MOTOR인 것으로 나타남 - FORD GLOBAL TECHNOL는 미국에 84건(1위), 유럽에 33건(1위)을 한 것으로 나타나 자국인인 미국과 유럽을 주요 타겟 시장으로 하는 것으로 판단됨 - NISSAN MOTOR은 미국에 37건(2위), 한국에 8건(8위), 일본에 339건(1 위), 유럽에 23건(4위)을 한 것으로 나타나 자국인 일본을 주요 타겟 시 장으로 하는 것으로 판단됨 - TOYOTA MOTOR은 미국에 24건(3위), 한국에 11건(4위), 일본에 320건 (2위), 유럽에 31건(2위)을 한 것으로 나타나 자국인 일본을 주요 타겟 시장으로 하며, 전체적으로 최상위에 속해 있음으로써, 여타의 국가보다 본 기술 분야에서 특히 더 활동적인 것으로 판단됨 - 한국은 현대 자동차와 기아 자동차가 기술혁신 리더인 1위 및 2위를 차 지하였으나, 다른 국가에는 출원을 진행하지 않아, 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술 분야에서 주요 출원인으로 간주하기에는 어려움이 있음

248 [표 1] 전 세계 국가별 주요 출원인 Top10 순위 미국 한국 일본 유럽 특허권자 건수 출원인 건수 출원인 건수 출원인 건수 1 FORD GLOBAL NISSAN FORD GLOBAL 현대 자동차 TECHNOL MOTOR 339 TECHNOL (KR) (US) (JP) (US) 33 2 TOYOTA NISSAN MOTOR 기아 자동차 TOYOTA MOTOR MOTOR 320 (JP) (KR) (JP) (JP) 31 3 TOYOTA HINO Engelhard NISSAN MOTOR MOTOR MOTORS 73 (US) (JP) (JP) (JP) 23 4 TOYOTA MAZDA Siemens HITACHI 17 MOTOR 11 MOTOR 68 Aktiengese (JP) (JP) (JP) (DE) 10 5 MITSUBISHI MITSUBISHI CATERPILLAR HITACHI 15 MOTORS 10 MOTORS 57 (US) (JP) (JP) (JP) 10 6 Diesel Engine MAZDA HITACHI MAZDA MOTOR Retarders 14 MOTOR 8 56 (JP) (JP) (US) (JP) 9 7 DETROIT DIESEL 14 Diesel Engine Retarders 8 ISUZU MOTORS 54 Diesel Engine Retarders 7 (US) (US) (JP) (US) 8 CUMMINS NISSAN SOUTHWEST OSAKA GAS ENGINE 13 MOTOR 8 35 RESEARCH INST (JP) (US) (JP) (US) 7 Johnson Delphi Engelhard Matthey DENSO Technologies 7 (US) Public (JP) (US) (GB) RHONE SOUTHWEST POULENC YANMAR ISUZU MOTORS 6 10 RESEARCH INST CHIMIE (JP) (JP) 6 (US) (FR) 1. 제 1출원인 기준 2. 분석구간: 한국, 일본, 유럽- 1990~2005년(출원년도), 미국- 1991~2006년(등록년도)

249 5. 각국의 세부기술별 포트폴리오 가. 기술 구분에 따른 세부기술별 특허 분포 엔진 기술 특허는 EGR이 69%, HCCI가 31%로 나타남. [그림7] 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술 중 엔진 기술의 특허 분포 후처리 기술 특허는 LNT가 50%로 가장 많으며, 그 다음으로 LNC가 34%, Urea-SCR이 15% 및 LNT+SCR이 1%로 나타남. [그림8] 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술 중 후처리 기술의 특허 분포

250 나. 세부기술별 포트폴리오 한국특허의 특허점유율에 따른 특허 증가율을 살펴보면, EGR이 특허점유 율 및 특허증가율 면에서 다른 기술 분야에 비해 상대적으로 높게 나타 나 특허 출원이 활발하게 진행되고 있는 것으로 판단됨 - Urea-SCR은 특허점유율이 평균 비율보다 낮게 나타나지만 특허증가율은 평균 비율보다 높게 나타나 최근 특허 출원이 활발이 진행되고 있는 것 으로 판단되며, LNT는 특허점유율이 평균 비율보다 낮게 나타나지만, 특허증가율은 평균으로 나타남 - HCCI와 LNT+SCR은 특허점유율 및 특허증가율이 모두 평균보다 낮게 나타나 초창기 수준의 기술인 것으로 판단됨 미국특허의 특허점유율에 따른 특허 증가율을 살펴보면, LNT와 HCCI가 특허점유율 및 특허증가율 면에서 다른 기술 분야에 비해 상대적으로 높 게 나타나 특허 출원이 활발하게 진행되고 있는 것으로 판단됨 - EGR은 특허점유율은 평균 비율보다 높게 나타나지만 특허증가율은 평균 비율보다 낮게 나타나 기술적 정체 시기에 있는 것으로 판단됨 - LNC, Urea-SCR 및 LNT+SCR은 특허점유율과 특허증가율이 평균 비율 보다 낮게 나타나 기술적인 관심도가 낮은 것으로 판단됨 일본특허의 특허점유율에 따른 특허 증가율을 살펴보면, EGR과 HCCI가 특허점유율 및 특허증가율 면에서 다른 기술 분야에 비해 상대적으로 높 게 나타나 특허 출원이 활발하게 진행되고 있는 것으로 판단됨 - LNT는 특허점유율 및 특허증가율 면에서 모두 평균 비율로 나타나며, Urea-SCR은 특허점유율이 평균 비율보다 낮게 나타나지만 특허증가율은 평균 비율보다 높게 나타나 최근 특허 출원이 활발하게 진행되고 있는

251 것으로 판단됨 - LNC와 LNT+SCR은 모두 특허점유율 및 특허증가율이 평균 비율보다 낮아 기술적 관심도가 낮은 것으로 판단됨 유럽특허의 특허점유율에 따른 특허 증가율을 살펴보면, LNT와 HCCI는 특허점유율 및 특허증가율 면에서 다른 기술 분야에 비해 상대적으로 높 게 나타나 특허 출원이 활발하게 진행되고 있는 것으로 판단됨 - EGR은 특허점유율이 평균 비율보다 높게 나타나지만 특허증가율이 평균 비율보다 낮게 나타남에 따라 최근 기술 성장이 미흡한 것으로 판단됨. - LNC, Urea-SCR 및 LNT+SCR은 특허점유율과 특허증가율이 평균 비율 보다 낮게 나타나 초창기 기술 수준인 것으로 판단됨 1. 제 1출원인 기준 2. 분석구간: 한국, 일본, 유럽- '90~ 05(출원년도), 미국- 91~ 06(등록년도) 3. X축: 100%/기술 분야 개수, Y축: 분석구간의 연평균 증가율의 기하평균값

252 4. 분석의미: 1사분면- 지속적으로 특허출원이 활발, 2사분면- 최근 특허출원이 활발 3사분면- 초창기(도입기) 기술, 4사분면- 최근 특허출원이 감소추세 [그림9] 특허점유율 및 증가율에 따른 포트폴리오 분석

253 제 2 절 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술 분야 기술별 동향 1. 기술분야별 주요 국가의 특허활동 및 역점 분야 특허활동지수(AI; Activity Index)를 통해 한국, 미국, 일본 및 유럽특허에 서의 주요국가(일본, 미국, 한국, 독일, 영국)의 기술분야별 특허활동도를 살펴본 결과, LNT 및 LNC의 경우는 일본이, EGR의 경우는 영국이, Urea-SCR의 경우는 독일과 영국이, LNT+SCR의 경우는 미국의 특허활동 이 활발한 것으로 나타남 EGR의 경우, 영국이 일본과 미국에 대하여 상대적으로 특허 활동이 활발 한 것으로 나타남 LNT의 경우, 일본과 영국이 한국에 대하여 상대적으로 특허 활동이 활발 한 것으로 나타내며, 한국은 유럽에 상대적으로 특허 활동이 활발한 것으 로 나타남. LNC의 경우, 독일과 영국이 한국에 대하여 상대적으로 특허 활동이 활발 한 것으로 나타남 LNT+SCR의 경우, 미국이 일본에 대하여 상대적으로 특허 활동이 활발한 것으로 나타남

254 1.분석구간: 한국, 일본, 유럽- 1990~2005년(출원년도), 미국- 1991~2006년(등록년도) 2.산출예시 HCCI 분야 HCCI 한국 전체건수중에서 일본출원인의 건수(4건) 한국특허에서 = HCCI 한국 전체건수(18건) 0.2 일본의 AI 한국 전체건수중에서 일본출원인의 건수(59건) 한국 전체건수(394건) [그림10] 주요국의 기술 분야별 역점 기술분야

255 2. 세부 기술의 연도별 특허동향 가. 한국의 세부 기술분야별 출원동향 한국의 기술분야별 출원동향은 전체적으로는 EGR 분야에서 가장 활발하 며, 전체적으로 완만한 상승세를 보이고 있음 - 한국 특허 동향을 살펴보면, EGR이 43%, LNC가 26%, LNT가 18%, Urea-SCR이 7% 및 HCCI가 5%로 나타남 - EGR 분야는 '97년에 일차적으로 증가하다가 '98년부터 다시 감소하게 나 타나지만, 00년부터 급증하여 01년에는 최대치를 나타내어 이시기에 특 허활동이 매우 활발했던 것으로 판단됨 분석구간: 한국특허 1990~2005년(출원년도) [그림11] 한국의 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술 분야 동향 한국의 기술 분야별-구간별 출원동향을 보면, EGR 분야는 지속적으로 활 발하게 특허활동이 이루어졌고, HCCI, LNT, LNC 및 Urea-SCR 분야는 특허건수는 상대적으로 적지만, 꾸준한 증가세를 나타내고 있음

256 [그림12] 한국의 기술 분야별 구간별 출원동향 나. 미국의 세부 기술분야별 등록동향 미국의 기술분야별 출원동향은 전체적으로는 EGR과 LNT 분야에서 가장 활발하며, 최근 들어 HCCI 분야가 증가 추세에 있음 - 미국 특허 동향을 살펴보면, EGR이 30%, LNT가 29%, HCCI가 19%, LNC가 13% 및 Urea-SCR이 8%로 나타남 - EGR 분야는 00~ 02년에 일시적으로 특허활동이 활발히 진행되었음

257 분석구간: 미국특허 1991 ~2006년(등록년도) [그림13] 미국의 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술 분야 동향 미국의 기술 분야별-구간별 출원동향을 보면, HCCI, LNT 및 Urea-SCR 분야는 최근까지 지속적으로 증가하는 추세에 있으나, EGR과 LNC 분야 는 최근에 감소하는 추세에 있음 [그림14] 미국의 기술 분야별 구간별 출원동향 다. 일본의 세부 기술분야별 출원동향 일본의 기술분야별 출원동향은 전체적으로는 EGR 분야에서 가장 활발하 며, 최근 들어 HCCI 분야가 증가 추세에 있음

258 - 일본 특허 동향을 살펴보면, EGR이 43%, HCCI가 20%, LNT가 18%, LNC가 13% 및 Urea-SCR가 6%로 나타남 - EGR 분야는 전체적으로 다른 분야에 비해 높은 비율을 나타내며, 특히 98년과 03년에 두드러진 증가세를 보이고 있음 - HCCI 분야는 02년을 기점으로 급상승하여 특허출원이 활발히 이루어진 것으로 판단됨 분석구간: 일본특허 1990~2005년(출원년도) [그림15] 일본의 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술 분야 동향 일본의 기술 분야별-구간별 출원동향을 보면, EGR 분야는 전체적으로 고 른 증가세를 나타내고, HCCI 분야는 최근 들어 급상승하고 있으며, LNC 분야는 매년 감소하는 추세에 있음 [그림16] 일본의 기술 분야별 구간별 출원동향 라. 유럽의 세부 기술분야별 출원동향 유럽의 기술분야별 출원동향은 전체적으로는 EGR 분야에서 가장 활발하

259 며, 그 외 다른 분야는 전체적으로 고른 분포를 나타냄 - 유럽 특허 동향을 살펴보면, EGR이 39%, LNT가 25%, HCCI가 16%, LNC가 12% 및 Urea-SCR이 8%로 나타남 - EGR 분야는 전체적으로 고른 분포를 나타내다가 '98년에 접어들어 다른 기술 분야보다 상이하게 급상승하는 추세에 있음 분석구간: 유럽특허 1990~2005년(출원년도) [그림17] 유럽의 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술 분야 동향 유럽의 기술 분야별-구간별 출원동향을 보면, EGR이 가장 큰폭으로 최근

260 까지 증가하는 추세에 있으며, 다른 기술 분야들도 그 출원 건수는 적지 만 EGR과 같이 증가하는 추세에 있음 [그림18] 유럽의 기술분야별 구간별 출원동향

261 3. 각국의 세부 기술별 특허분포 가. 한국특허에서의 세부 기술별 특허분포 한국특허에서의 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술 분야 중 엔진 기술과 후처리 기술에 따라 나눈 세부기술별 특허건수를 살펴보면, 엔진 기술이 49%로 많고, 후처리 기술이 51%로 나타남 - 엔진 기술 분야에서는 구체적으로 EGR이 89%로 가장 많고, 그 외에 HCCI가 11%를 차지함 - 후처리 기술 분야에서는 LNC가 50%로 가장 많고, 그 다음으로 LNT가 34% 및 Urea-SCR이 14% 순으로 나타남 분석구간: 한국특허 1990~2005년(출원년도) [그림19] 세부기술별 특허비율(한국특허)

262 나. 미국특허에서의 세부 기술별 특허분포 미국특허에서의 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술 분야 중 엔진 기술과 후처리 기술에 따라 나눈 세부기술별 특허건수를 살펴보면, 엔진 기술이 49%로 많고, 후처리 기술이 51%로 나타남 - 엔진 기술 분야에서는 구체적으로 EGR이 61% 및 HCCI가 39%로 나타남 - 후처리 기술 분야에서는 LNT가 57%로 가장 많고, 그 다음으로 LNC가 26%, Urea-SCR이 16% 및 LNT+SCR이 1% 순으로 나타남 분석구간: 미국특허 1991~2006년(등록년도) [그림20] 세부기술별 특허비율(미국특허)

263 다. 일본특허에서의 세부 기술별 특허분포 일본특허에서의 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술 분야 중 엔진 기술과 후처리 기술에 따라 나눈 세부기술별 특허건수를 살펴보면, 엔진 기술이 63%로 많고, 후처리 기술이 37%로 나타남 - 엔진 기술 분야에서는 구체적으로 EGR이 68% 및 HCCI가 32% 로 나타 남 - 후처리 기술 분야에서는 LNT가 49%로 가장 많고, 그 다음으로 LNC가 35%, Urea-SCR이 15% 및 LNT+SCR이 1% 순으로 나타남 분석구간: 일본특허 1990~2005년(출원년도) [그림51] 세부기술별 특허비율(일본특허)

264 라. 유럽특허에서의 세부 기술별 특허분포 유럽특허에서의 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술 분야 중 엔진 기술과 후처리 기술에 따라 나눈 세부기술별 특허건수를 살펴보면, 엔진 기술이 55%로 많고, 후처리 기술이 45%로 나타남 - 엔진 기술 분야에서는 구체적으로 EGR이 72% 및 HCCI가 13% 로 나타 남 - 후처리 기술 분야에서는 LNT가 56%로 가장 많고, 그 다음으로 LNC가 26%, Urea-SCR이 17% 및 LNT+SCR이 1% 순으로 나타남 분석구간: 유럽특허 1990~2005년(출원년도) [그림22] 세부기술별 특허비율(유럽특허)

265 4. 세부 기술별 출원인 국적 분포 한국에서의 기술별 출원인 국적 동향은 각 기술에서 한국 국적의 출원인 이 최소 20%에서 최대 60% 이상의 점유율로 전체적으로 절반 이상을 차 지하고 있음 - EGR 분야에서는 60%이상을 차지하고, 이와 반대로 LNT와 LNC 분야에 서는20% 정도를 차지하고 있으며, LNT와 LNC 분야에서는 일본은 25% 에서 35% 의 강세를 나타내고 있음 1. 제 1출원인 기준, 2. 분석구간: 한국특허 1990~2005년(출원년도) [그림23] 기술별 출원인 국적 분포(한국) 미국에서의 기술별 출원인 국적 동향은 미국 국적의 출원인 LNT+SCR을 제외하고는 전체적으로 최소 40%에서 최대 60% 이상을 차지하고 있음 - 미국은 LNC 분야에서 40% 정도를 차지하고 있으며, HCCI 분야에서 65% 정도를 차지하고 있고, 외국인 중에서는 일본이 LNC와 LNT 분야에 서 각각 50%와 25% 이상의 강세를 보이고 있음

266 1. 제 1출원인 기준, 2. 분석구간: 미국특허 1991~2006년(출원년도) [그림24] 기술별 출원인 국적 분포(미국) 일본에서의 기술별 출원인 국적 동향은 각 기술에서 일본 국적의 출원인 이 전체적으로 50% 이상을 차지하고 있음 - HCCI, EGR, LNT, LNC 및 Urea-SCRintercooler 분야에서는 거의 대부분 인 90%를 차지하고 있으며, LNT+SCR 분야에서도 55% 이상을 차지하여 거의 대부분이 일본 국적의 출원인이 차지하고 있음 1. 제 1출원인 기준, 2. 분석구간: 일본특허 1990~2005년(출원년도) [그림25] 기술별 출원인 국적 분포(일본)

267 유럽에서의 기술별 출원인 국적 동향은 유럽 국가의 출원인은 LNT+SCR 을 제외하고는 전체적으로 타국가들과 유사한 분포를 나타내고 있음 - HCCI 분야에서는 55% 이상을 차지하고 있으며, 비유럽 국가 중에서는 일본이 LNT와 LNC 분야에서 30%와 50%를 차지하면서 강세를 보이고 있음 1. 제 1출원인 기준, 2. 분석구간: 유럽특허 1990~2005년(출원년도) [그림26] 기술별 출원인 국적 분포(유럽)

268 제 3 절 주요출원인 동향 및 공동연구 1. 주요 기업의 역점분야 및 공백기술 가. 한국특허의 기업별 역점분야 및 공백기술 한국특허에서는 현대 자동차가 가장 많은 특허를 출원하였고, 그 다음으 로는 기아 자동차가 많은 것으로 나타남 현대 자동차와 기아 자동차 경우, 모두 EGR과 관련하여 가장 많이 출원 되었으며, 특히 현대 자동차는 EGR과 관련하여 월등한 차이로 더 많이 출원되었음 - 현대 자동차는 HCCI 분야에서 다른 주요 출원 기업과 달리 6건을 출원 하고 있으며, 그 외 기술 분야에서는 모든 기업이 상대적으로 매우 미흡 하게 출원되어 공백 기술로 사료됨 Engelhard의 경우, LNT와 LNC 분야에서 상대적으로 많은 특허가 출원 되었으나, 이를 객관적으로 판단하기에는 그 건수가 매우 적음 TOYOTA MOTOR와 MITSUBISHI의 경우, LNT 분야에서 상대적으로 많 은 특허가 출원되었으나, 이를 객관적으로 판단하기에는 그 건수가 매우 적음

269 1. 제 1출원인 기준, 2. 분석구간: 한국특허 1990~2005년(출원년도) [그림27] 세부 기술 분야별 출원인 분포(한국특허) 나. 미국특허의 기업별 역점분야 및 공백기술 미국특허에서는 FORD GLOBAL TECHNOL이 가장 많은 특허를 출원하 였고, 그 다음으로는 NISSAN MOTOR, TOYOTA MOTOR 및 CATERPILLAR 순으로 나타남 FORD GLOBAL TECHNOL의 경우, LNT와 관련된 특허가 가장 많이 출 원되었고, 상대적으로 EGR은 적게 출원되었으며, Urea-SCR은 타사와 비 교하여 거의 독점적으로 특허를 출원하고 있음 NISSAN MOTOR의 경우, LNT와 EGR과 관련하여 중점적으로 특허가 출원되었음 TOYOTA MOTOR의 경우, 전반적으로 고르게 특허를 출원하고 있으며, 특히 LNC와 EGR과 관련하여 더 많은 특허가 출원되고 있음

270 DETROIT와 Diesel Egine Retarder의 경우, 다른 분야에서는 특허가 출원 되지 않았으며, EGR 분야에서만 특허가 출원되었음 1. 제 1출원인 기준, 2. 분석구간: 미국특허 1991~2006년(등록년도) [그림28] 세부 기술 분야별 출원인 분포(미국특허) 다. 일본특허의 기업별 역점분야 및 공백기술 일본특허에서는 NISSAN MOTOR가 가장 많은 특허를 출원하였고, 그 다 음으로는 TOYOTA MOTOR, HINO MOTOR 및 MAZDA MOTORS 순 으로 나타남 NISSAN MOTOR의 경우, EGR과 관련된 특허가 월등한 수치로 가장 많 이 출원되었고, 그 다음으로 LNT가 많이 출원되었고, 특히 타사와 비교 하여 유일하게 LNT+SCR과 관련된 특허를 1건 보유하고 있음 TOYOTA MOTOR의 경우, LNT+SCR를 제외한 기술 분야에서 고르게 특 허가 출원되었으며, 특히 EGR, HCCI, LNT 및 LNC과 관련하여 NISSAN MOTOR보다 더 많은 특허가 출원되었음

271 HINO MOTOR의 경우, EGR과 Urea-SCR 분야에서 특허가 많이 출원되 었음 MAZDA MOTOR의 경우, EGR 분야에서 특허가 많이 출원되었음 1. 제 1출원인 기준, 2. 분석구간: 일본특허 1990~2005년(출원년도) [그림29] 세부 기술 분야별 출원인 분포(일본특허) 라. 유럽특허의 기업별 역점분야 및 공백기술 유럽특허에서는 FORD GLOBAL TECHNOL가 가장 많은 특허를 출원하 였고, 그 다음으로는 TOYOTA MOTOR, NISSAN MOTOR 순으로 나타 남 FORD GLOBAL TECHNOL와 TOYOTA MOTOR의 경우, LNT와 관련된 특허가 가장 많이 출원되었고, LNT+SCR을 제외한 다른 기술 분야에서도 전반적으로 고르게 출원되었음 TOYOTA MOTOR의 경우, LNT+SCR과 Urea-SCR를 제외한 기술 분야에 서 특허가 출원되었으며, 특히 LNT와 LNC에서 더 많은 특허를 출원하 고 있음

272 NISSAN MOTOR의 경우, EGR 및 LNT와 관련하여 다른 기업보다 더 많은 특허가 출원되고 있음 Siemens Aktiengese의 경우, 다른 분야에서는 특허가 출원되지 않았으며, Urea-SCR 분야에서 상대적으로 많은 특허가 출원되고 있음 1. 제 1출원인 기준, 2. 분석구간: 유럽특허 1990~2005년(출원년도) [그림30] 세부 기술 분야별 출원인 분포(유럽특허) 2. 기술 분야별 주요 출원인 세부 기술별로 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술 분야의 혁신 리더를 살 펴보면 한국과 미국의 주요 출원인들 중 일부가 일치하고 있으며, 각각은 주로 자국민 위주로 특허가 출원되었음 - HCCI의 경우, 한국과 미국은 각각 현대 자동차와 FORD GLOBAL TECHNOL가 최대 다출원이며, 전체적으로 자국 위주로 특허가 출원되 고 있음 - EGR의 경우, 한국과 미국은 각각 현대 자동차와 NISSAN MOTOR가 최

273 대 다출원이며, NISSAN MOTOR와 Diesel Engine Retarders가 주요 출 원인에서 일치하고 있음 - LNT의 경우, 한국과 미국은 각각 Engelhard와 FORD GLOBAL TECHNOL이 최대 다출원이며, Engelhard가 주요 출원인에서 일치하고 있음 - LNC의 경우, 한국과 미국은 각각 Engelhard와 FORD GLOBAL TECHNOL이 최대 다출원이며, TOYOTA MOTOR가 주요 출원인으로 일치하고 있음 - Urea-SCR의 경우, 한국과 미국은 각각 ABB LUMMUS GLOBAL과 FORD GLOBAL TECHNOL이 최대 다출원이며, Engelhard가 주요 출 원인에서 일치하고 있음 - LNT+SCR의 경우, 한국에서는 SOUTHWEST RESEARCH INST이 유일 하게 특허를 출원하고 있으며, 미국은 SOUTHWEST RESEARCH INST 를 포함하여 Eaton이 더 많은 특허를 출원하고 있음 [표 2] 한국 및 미국 특허로 본 세부 기술 분야별 다출원인 TOP 5 한 국 순위 HCCI 점유율 EGR 점유율 LNT 점유율 현대 자동차 (한국) SOUTHWEST RESEARCH INST (미국) HITACHI (일본) Dixon (호주) YANMAR (일본) 46.1% (6건) 15.3% (2건) 7.7% (1건) 7.7% (1건) 7.7% (1건) 현대 자동차 (한국) 기아 자동차 (한국) Diesel Engine Retarders (미국) MAN B&W Diesel A/S (덴마크) NISSAN MOTOR (일본) 50% (51건) 9.8% (10건) 6.86% (7건) 4.9% (5건) 4.9% (5건) Engelhard (미국) MITSUBISHI MOTORS (일본) Johnson Matthey Public (영국) RHONE POULENC CHIMIE (프랑스) 현대 자동차 (한국) 12.5% (5건) 12.5% (5건) 10% (4건) 10% (4건) 7.5% (3건) 순위 LNC 점유율 Urea-SCR 점유율 LNT+SCR 점유율 Engelhard (미국) MAZDA MOTOR (일본) TOYOTA MOTOR (일본) 매그린 (한국) 현대 자동차 (한국) 9.83% (6건) 9.83% (6건) 8.19% (5건) 6.56% (4건) 6.56% (4건) ABB LUMMUS GLOBAL (미국) 현대 자동차 (한국) Engelhard (미국) 세원테크 (한국) FUEL TECH (US) 12.5% (2건) 12.5% (2건) 6.25% (1건) 6.25% (1건) 6.25% (1건) SOUTHWEST RESEARCH INST (미국) 100.0% (1건)

274 한 국 순위 HCCI 점유율 EGR 점유율 LNT 점유율 현대 자동차 (한국) SOUTHWEST RESEARCH INST (미국) HITACHI (일본) Dixon (호주) YANMAR (일본) 46.1% (6건) 15.3% (2건) 7.7% (1건) 7.7% (1건) 7.7% (1건) 현대 자동차 (한국) 기아 자동차 (한국) Diesel Engine Retarders (미국) MAN B&W Diesel A/S (덴마크) NISSAN MOTOR (일본) 50% (51건) 9.8% (10건) 6.86% (7건) 4.9% (5건) 4.9% (5건) Engelhard (미국) MITSUBISHI MOTORS (일본) Johnson Matthey Public (영국) RHONE POULENC CHIMIE (프랑스) 현대 자동차 (한국) 12.5% (5건) 12.5% (5건) 10% (4건) 10% (4건) 7.5% (3건) 순위 LNC 점유율 Urea-SCR 점유율 LNT+SCR 점유율 Engelhard (미국) MAZDA MOTOR (일본) TOYOTA MOTOR (일본) 매그린 (한국) 현대 자동차 (한국) 9.83% (6건) 9.83% (6건) 8.19% (5건) 6.56% (4건) 6.56% (4건) ABB LUMMUS GLOBAL (미국) 현대 자동차 (한국) Engelhard (미국) 세원테크 (한국) FUEL TECH (US) 12.5% (2건) 12.5% (2건) 6.25% (1건) 6.25% (1건) 6.25% (1건) SOUTHWEST RESEARCH INST (미국) 100.0% (1건) 1. 제 1 출원인 기준 2. 분석구간: 1990~2005년 한국출원특허 및 1991~2006년 미국등록특허 대상 세부 기술별로 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술 분야의 혁신 리더를 살 펴보면 일본과 유럽의 주요 출원인들은 상당 부분 일치하고 있으며, 일본 은 자국민 위주로 특허가 출원되었음 - HCCI의 경우, 일본과 유럽은 각각 TOYOTA MOTOR와 SOUTHWEST RESEARCH INST이 최대 다출원이고, MAZDA MOTOR가 주요 출원인 에 일치하고 있으며, 유럽의 경우 주요 출원인 모두 비유럽인으로 구성 되어 있음 - EGR의 경우, 일본과 유럽은 모두 NISSAN MOTOR가 최대 다출원으로 일치하고, 추가적으로 TOYOTA MOTOR와 MAZDA MOTOR가 주요 출 원인에 일치하며, 유럽의 경우 주요 출원인의 대부분이 일본인으로 구성 되어 있음 - LNT의 경우, 일본과 유럽은 각각 TOYOTA MOTOR와 FORD GLOBAL TECHNOL가 최대 다출원이며, TOYOTA MOTOR, NISSAN MOTOR

275 및 HITACHI가 주요 출원인에 일치하고 있음에 따라 유럽의 경우 주요 출원인의 대부분이 일본인으로 구성되어 있음 - LNC의 경우, 일본과 유럽은 모두 TOYOTA MOTOR가 최대 다출원이 고, 추가적으로 NISSAN MOTOR와 HITACHI가 그 뒤를 이어 주요 출 원인에 일치하며, 유럽의 경우 주요 출원인의 대부분이 일본인으로 구성 되어 있음 - Urea-SCR의 경우, 일본과 유럽은 각각 HINO MOTORS와 Siemens Aktiengese이 최대 다출원이고, MITSUBISHI FUSO TRUCK &amp이 주요 출원인에 일치하고 있음 - LNT+SCR의 경우, 일본에서는 5개 업체가 동일하게 각각 1건씩이 출원 하였으며, 유럽에서는 Engelhard가 1건 출원함 [표 3] 일본 및 유럽 특허로 본 세부 기술 분야별 다출원인 TOP 5 일 본 순위 HCCI 점유율 EGR 점유율 LNT 점유율 TOYOTA MOTOR (일본) OSAKA GAS (일본) NISSAN MOTOR (일본) MAZDA MOTOR (일본) HINO MOTORS (일본) 31.55% (77건) 12.29% (30건) 10.24% (25건) 7.78% (19건) 5.73% (14건) NISSAN MOTOR (일본) TOYOTA MOTOR (일본) HINO MOTORS (일본) ISUZU MOTORS (일본) MAZDA MOTOR (일본) 39.04% (219건) 14.97% (84건) 5.35% (30건) 5.17% (29건) 4.46% (25건) TOYOTA MOTOR (일본) NISSAN MOTOR (일본) HITACHI (일본) MITSUBISHI MOTORS (일본) MAZDA MOTOR (일본) 26.74% (65건) 24.28% (59건) 9.46% (23건) 8.64% (21건) 4.52% (11건) 순위 LNC 점유율 Urea-SCR 점유율 LNT+SCR 점유율 TOYOTA MOTOR (일본) NISSAN MOTOR (일본) HITACHI (일본) MAZDA MOTOR (일본) MITSUBISHI MOTORS (일본) 34.4% (61건) 14.69% (26건) 10.73% (19건) 6.21% (11건) 6.21% (11건) HINO MOTORS (일본) MITSUBISHI FUSO TRUCK &amp (일본) TOYOTA MOTOR (일본) CATALYSTS &amp (일본) HITACHI (일본) 32.83% (22건) 25.37% (17건) 11.94% (8건) 2.98% (2건) 2.98% (2건) SOUTHWEST RESEARCH INST (미국) BABCOCK HITACHI (일본) VALTION TEKNILLINEN (핀란드) HONDA MOTOR (일본) NISSAN MOTOR (일본) 20% (1건) 20% (1건) 20% (1건) 20% (1건) 20% (1건)

276 유 럽 순위 HCCI 점유율 EGR 점유율 LNT 점유율 1 SOUTHWEST RESEARCH INST (미국) FORD GLOBAL TECHNOL (미국) CATERPILLAR (미국) MAZDA MOTOR (일본) 16.7% (6건) NISSAN MOTOR (일본) 9% (9건) FORD GLOBAL TECHNOL (미국) 31.67% (19건) % Diesel Engine 7% TOYOTA MOTOR 21.67% (4건) Retarders (미국) (7건) (일본) (13건) % TOYOTA MOTOR 7% NISSAN MOTOR 11.67% (3건) (일본) (7건) (일본) (7건) % MAZDA MOTOR 5% HITACHI 5% (3건) (일본) (5건) (일본) (3건) 5 PEUGEOT CITROEN CUMMINS ENGINE 5.55% 5% FORD MOTOR 3.33% AUTOMOBILES (미국) (2건) (5건) (미국) (2건) (프랑스) 순위 LNC 점유율 Urea-SCR 점유율 LNT+SCR 점유율 TOYOTA MOTOR (일본) NISSAN MOTOR (일본) Delphi Technologies (미국) HITACHI (일본) VALTION TEKNILLINEN (핀란드) 28.12% (9건) 9.37% (3건) 9.37% (3건) 9.37% (3건) 6.25% (2건) Siemens Aktiengese (독일) NISSAN MOTOR (일본) FORD GLOBAL TECHNOL (미국) Technische Universiteit Delft (네델란드) MITSUBISHI FUSO TRUCK &amp (일본) 31.57% (5건) 10.53% (2건) 10.53% (2건) 5.26% (1건) 5.26% (1건) Engelhard (미국) 1건 (100%) 1. 제 1 출원인 기준 2. 분석구간: 1990~2005년 한국출원특허 및 유럽공개특허 대상 3. 기술 분야별 Key Inventor 전체적인 기술 분야에 있어서, 가장 많은 등록 건수와 피인용 횟수를 기 록한 Key Inventor는 미국 국적의 Axel O. zur Loye임 - HCCI, EGR, LNT, Urea-SCR 및 LNT+SCR은 분야별 다등록 순위에서 미국 국적의 발명자가 대다수이고, 일본과 독일 국적의 발명자가 각각 6 명과 1명임 - HCCI, EGR, LNT, Urea-SCR 및 LNT+SCR은 분야별 피인용 횟수 순위 에서 미국 국적의 발명자가 과반수 이상이고, 일본과 독일 국적의 발명 자가 각각 9명과 4명임 - LNC는 다등록 순위에서 대부분이 일본 국적의 발명자이며, Shinichi Takeshima는 등록건수 4건인데 반해 피인용횟수가 203회로 질적으로 우

277 수한 특허를 출원한 것으로 판단됨 - Urea-SCR 분야에서 Joseph A. Patchett와 Theodore J. Tarabulski는 등록 기술 분류 건수가 각 3건인데 반해 피인용횟수가 각각 83회 및 59회로 질적으로 우수한 특허를 출원한 것으로 판단됨 [표 4] 기술 분야별 Key Inventor 현황 등록건수 발명자 국적 건 수 피인용(Forward)횟수 피인 발명자 국적 용횟 Axel O. zur Loye US 9 Axel O. zur Loye US 179 John F. Wright US 7 John F. Wright US 149 HCCI Patrick M. Pierz US 5 Russ P. Durrett US 128 Jialin Yang US 5 Greg A. Moore US 128 Lester L. Peters US 4 Julie A. Wagner US 128 Zdenek Meistrick US 7 Ilya V. Kolmanovsky US 130 Vincent Pitzi US 6 Paul Eduard Moraal DE 117 EGR Paul Eduard Moraal DE 5 Zdenek Meistrick US 115 Ilya V. Kolmanovsky US 5 Michiel J. Van Nieuwstadt US 102 Phillip F. Rimnac US 4 Vincent Pitzi US 93 Gopichandra Surnilla US 20 Hiroshi Kurachi JP 82 David Karl Bidner US 15 Nobuhide Kato JP 82 LNT Jing Sun US 6 Kimiyoshi Nishizawa JP 63 Kimiyoshi Nishizawa JP 6 Jing Sun US 60 Yasuhisa Kitahara JP 5 Shigeru Azuhata JP 58 Yuichi Kitahara JP 6 Shinichi Takeshima JP 203 John David Russell US 4 Shinya Hirota JP 143 LNC Shinichi Takeshima JP 4 Kenji Katoh JP 116 Hidehiro Iizuka JP 4 Toshiaki Tanaka JP 110 Osamu Kuroda JP 4 Tokuta Inoue JP 102 Michiel J. Van Nieuwstadt US 4 Theodore J. Tarabulski US 83 Devesh Upadhyay US 4 Joseph A. Patchett US 59 Joseph A. Patchett US 3 Hans Meixner DE 48 Urea-SCR Theodore J. US 3 Maximilian Fleischer DE 48 Tarabulski Robert Henry Hammerle US 3 Christian Dahlheim DE 48 Haoran Hu US 3 Charles E. Roberts, Jr. US 18 James Edward McCarthy, Jr. US 3 Ryan C. Roecker US 18 LNT+SCR Charles E. Roberts, Jr. US 2 Rudolf H. Stanglmaier US 18 Ryan C. Roecker US 2 Daniel W. Stewart US 18 Rudolf H. Stanglmaier US 2 Haoran Hu US 4 수 4. 국가별 국제 공동 연구 현황

278 가. 발명자 국적 기준 전반적으로, 미국을 포함한 유럽 국가들이 공동 발명자로 출원한 건이 다 수 발견되었음 한국 특허를 살펴보면, 미국과 영국이 공동 발명자로 출원한 건이 5건으 로 가장 많이 나타났으며, 그 다음으로는 미국과 독일이 3건이고, 이어 한국과 미국, 미국과 이탈리아, 미국과 일본 및 영국과 독일이 2건으로 나타남 [표 5] 국가간 국제 공동 발명(한국특허) 국가명 코드 BE DE GB IT JP KR MX MY NL SE US 벨기에 BE 1 독일 DE 영국 GB 이탈리아 IT 일본 JP 한국 KR 멕시코 MX 1 말레이시아 MY 1 네델란드 NL 1 스웨덴 SE 미국 US 분석구간: 한국특허 1990~2005(출원년도) 미국 특허를 살펴보면, 미국과 영국이 공동 발명자로 출원한 건이 13건으 로 가장 많이 나타났으며, 그 다음으로는 독일과 미국이 5건이고, 이어 네덜란드와 미국, 네덜란드와 영국이 4건으로 나타남 [표 6] 국가간 국제 공동 발명(미국특허) 국가명 코드 BE CA DE GB IT JP LU NL US 벨기에 BE 캐나다 CA 2 독일 DE 영국 GB 이탈리아 IT 1 일본 JP 3 룩셈부르크 LU 네델란드 NL 미국 US

279 분석구간: 한국특허 1991~2005(출원년도) 나. 출원인 국적 기준 전반적으로, 전체 건수에 대비해 공동 출원 건수가 매우 미흡함에 따라 본 기술과 관련해서는 단독 출원이 많은 것으로 판단됨 한국 특허를 살펴보면, 이탈리아와 독일, 미국과 독일, 미국과 이탈리아가 각각 1건으로 나타남 [표 7] 국가별 국제 공동 출원(한국특허) 국가명 CH DE IT JP KR NL US 스위스 독일 1 1 이탈리아 1 1 일본 한국 네델란드 미국 1 1 분석구간: 한국특허 1990~2003년(출원년도) 미국 특허를 살펴보면, 미국과 네덜란드가 공동 출원인 출원한 건이 3건 이고, 미국과 일본이 1건으로 나타남 [표 8] 국가별 국제 공동 출원(미국특허) 국가명 국가코드 JP NL US 일본 JP 1 네델란드 NL 3 미국 US

280 제 4 절 한국의 기술경쟁력 비교분석 기술경쟁력 비교는 미국등록특허에 나타나는 특허의 인용관계(Citation)를 이용한 특허지표 분석임. 즉, 미국등록특허만을 이용하여 분석함 1. 질적수준을 고려한 각국의 시장력 분석 특허가 기술적으로 영향을 미치는 정도(피인용도의 비율)와 시장(패밀리 특허)의 확보를 통해 연구주체의 특허가 질적 수준 또는 시장확보를 위 한 노력 정도의 평가 방법임 일본은 기술 수준과 시장성확보와의 관계가 평균 비율을 다 상회하고 있 어 본 기술 분야에서 강한 면을 나타내고 있음 미국은 기술 수준과 시장성 확보면에서 평균보다 소정의 차이로 낮게 나 타남 스웨덴과 영국은 시장성 확보는 매우 월등하지만 기술 수준은 상대적으 로 매우 미흡한 것으로 나타남 독일은 시장성 확보는 평균보다 소정의 차이로 높게 나타나지만, 기술 수 준은 평균보다 소정의 차이로 높게 나타남

281 [그림31] CPP와 PFS 2. 미국특허로 본 각국의 기술력 비교 미국등록특허에서 기술수준을 측정하는 3가지 지표(특허등록건수, 영향력 지수(PII) 1), 기술력 지수(TS) 2) )를 통해 국가별 분포를 살펴본 결과, 미국 은 특허등록건수와 기술력지수는 두 구간에서 모두 최근 99~ 06년에 1위 를 차지하였고, 영향력 지수는 91년~ 98년 4위에서 99~ 06년 3위로 상승 한 것으로 나타남 일본은 특허등록건수와 기술력지수가 최근 99~ 06년에 모두 미국에 이어 2위로 나타났지만, 영향력 지수는 91년~ 98년 3위에서 99년~ 06년 2위로 상승하여 미국보다 우위에 있는 것으로 나타남 캐나다는 특허등록건수와 기술력 지수에 비하여 영향력 지수는 91년~ 98 년 1위에 등극하고 있으나, 이후 99년~ 06년에는 순위에서 제외되었음 한국은 단 한건도 인용되지 않은 것으로 나타났으며 다른 나라에 비하여 1) PII(영향력 지수, Patent Impact Index)란 특정특허권자의 특허가 이후 등록된 특허들에 의해 인용되는 회수의 평균 비율값인 인용도지수(CPP)를 전체 피인용비로 나눈 상대적인 CPP를 나타내므로, 이 값이 클수록 상대 적으로 그 이후에 인용이 많이 되었고 이후 특허에 영향을 많이 주었다는 의미, 즉 질적수준이 높다는 것을 의미함 (PII = 해당국가의 CPP/ 전체 CPP) 2) TS(기술력 지수, Technology Strength)란 영향력지수에 특허건수를 곱한 값으로 질적수준과 양적수준를 동시 에 의미함 (TS = PII X 특허건수)

282 질적수준이나 양적수준이 매우 낮은 것으로 분석됨 [표 9] 미국특허에서 국가별 기술수준 순위 특허등록건수 영향력 지수(PII) 기술력 지수(TS) 1991~ ~ ~ ~ ~ ~2006 일본 18 미국 246 캐나다 2.17 네델란드 2.03 일본 미국 미국 17 일본 113 덴마크 1.71 일본 1.10 미국 일본 독일 8 독일 40 일본 1.23 미국 1.05 독일 6.15 독일 4.07 덴마크 1 스웨덴 5 미국 0.79 독일 0.66 캐나다 2.17 네델란드 2.33 캐나다 1 프랑스 5 독일 0.76 호주 0.58 덴마크 1.71 스웨덴 2.33 스위스 1 오스트리 아 4 스위스 0.27 스웨덴 0.46 스위스 0.27 프랑스 1.46 영국 4 프랑스 0.46 오스트리 아 1.17 분석구간: 미국특허 1991~2006년(등록년도) [그림32] 국가별 기술영향력의 구간별 추이 비교 3. 국가별 연구개발 방향

283 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술 분야의 평균 논문 인용수는 4.16로 평균 특허인용수인 19.9보다 매우 낮게 나타나 기초과학과 연계된 기술 개발보 다는 응용 기술 위주의 기술 개발이 이루어지는 것으로 판단됨 미국과 네덜란드는 논문인용수와 특허인용수가 다른 일본, 프랑스, 덴마 크, 스위스, 영국, 캐나다, 호주 및 한국보다 매우 높게 나타나 연구개발 및 수행전 특허에 대한 선행기술조사 활동이 매우 활발하게 진행되고 있 는 것으로 판단됨 1. 분석구간: 미국특허 1991~2006년(등록년도) 2. X축: Backward Citation수합/특허건수, Y축: 논문인용수(NPR)/특허건수 3. 등록건수 3건 미만인 국가는 분석대상에서 제외함 [그림33] 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술 분야 국가별연구개발 방향 4. 국가간 상호 기술의 흐름 및 기술자립도 전 세계 국가는 미국, 일본 및 자국의 특허를 주로 모니터링 하여 자국내 기술혁신을 수행하고 있음 특허 출원 전, 대부분이 미국 국적의 출원인이 출원한 특허를 인용하고 있는 것으로 나타남

284 일본이 출원 전 특허 인용 비율이 자국에 대해 60.9%로 가장 높으며, 그 다음으로 미국이 39.3%로 다른 타국에 비해 월등히 높게 나타남 독일은 출원 전 특허 인용 비율이 일본에 대해 47.5%로 가장 높게 나타 남 영국과 스웨덴은 특허 출원 후, 일본에 특허에 인용되어 영향력을 주고 있음 [표 10] 국가간 상호 기술의 흐름 특허 출원전 인용한 특허의 특허권자 국적 특허등록 후 피인용된 특허의 특허권자 국적 국적 FI CA AU AT SE GB FR DE JP US US JP DE FR GB SE AT AU CA FI 미국 일본 독일 프랑스 영국 스웨덴 오스트리 아 호주 캐나다 핀란드 분석구간: 1991~2006년, 제1 특허권자 국적 기준임 :기술 자립도를 의미 2. 숫자는 인용 or 피인용한 특허의 국가별 점유율임 3. 좌측: 분석대상 국가의 전체 Backward Citation 중에서 국가별로 차지하는 비율 우측: 분석대상 국가의 전체 Forward Citation 중에서 국가별로 차지하는 비율 5. 주요 국가별 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술 분야 기술경쟁력 추 이 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술 분야 특허의 양적인 수준과 질적 수준 을 동시에 고려하여 기술 경쟁력 추이를 살펴봄 미국은 여타 국가에 비해 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술 분야 특허의

285 양적수준과 질적수준을 나타내는 특허점유율과 인용점유율이 모두 50% 이상으로 상승하여 매우 높게 나타나며, 06년까지 매년 증가하는 추세에 있음 일본은 특허점유율과 인용점유율이 모두 50%이 96년~ 00년에 는 모두 50%을 이상을 차지하여 양적으로나 질적으로 우위에 있으나 06까지 매 년 감소 추세에 있음 한국은 이전에는 인용 점유율과 특허 점유율이 거의 제로 수준에 가깝다 01~ 06년에 접어들면서 인용점유율이 소정의 폭으로 증가하는 추세에 있 음 1. 분석구간: 1991~1995, 1996~2000, 2001~ X축: 전체특허 중에서 국가별 점유율, Y축: 전체 Forward Citation중에서 국가별 점유율 [그림34] 주요 국가별 디젤 자동차의 Euro-6 대응 기술 분야의 기술경쟁력 추이

286 첨 부 1. Dual Loop EGR 특허 현황 디젤엔진에서의 EGR을 이용한 NOx 저감 기술은 소형엔진부터 대형엔 진에 이르기까지 보편적으로 사용되어 지고 있으며, 현재까지 디젤엔 진에서의 EGR 이용 기술은 High Pressure EGR Loop을 통한 NOx 저 감기술로서 Turbochager가 적용되어진 엔진에서 배기라인의 Gas Turbine 전단에서 배기가스의 일부를 채득하여 흡기라인으로 공급하는 방식이 주류임 High Pressure EGR Loop을 통한 EGR률은 Turbocharger에 의한 흡기 통로의 압력상승으로 인하여 일정량 이상의 EGR률을 확보하기에는 부 족함이 있으며, 특히 고부하/고속 영역에서의 NOx 저감이 요구되는 향후의 배기규제에서는 High Pressure EGR Loop으로는 대응이 어려 움 한편, 대유량 EGR과 고압연료분사를 이용한 엔진연소기술에 대한 기 술개발로 Soot와 질소산화물을 연소단계에서 획기적으로 감소시키기 위한 기술들이 개발되어지고 있음 - [US] 6,857,263(2005년) Low emission diesel combustion system with low charge-air oxygen concentration levels and high fuel injection pressures - [US] 7,117,843(2006년) Emission reduction in a diesel engine using an alternative combustion process and a low-pressure EGR loop 대유량의 EGR을 확보하기 위하여 Low Pressure EGR Loop에 대한 기 술개발이 진행되어진 것은 이러한 요구에 의한 것으로 Turbocharger엔 진에서 Gas Turbine 전단이 아닌 후단에서 배기가스를 채득하고

287 Intake Compressor 전단으로 공급함으로서 Intake Compressor 전단의 낮은 압력을 이용하여 대유량을 확보하기위한 EGR 기술이 제시되어졌 음 - [KR] 터보차저 엔진의 배기가스 재순환장치 - [KR] EGR 시스템을 위한 방법과 장치, 밸브 및 조절방법과 조절장치 - [JP] EGR CONTROL METHOD AND DEVICE FOR SUPERCHARGE TYPE DIESEL ENGINE - [US] EXHAUST GAS RECIRCULATION SYSTEM 이후 PDF가 발전하면서 Low Pressure EGR Loop의 배기가스 채득위 치는 DPF 후단으로 옮겨지게 되며 이는 DPF후단의 청정한 배기가스 를 실린더로 공급하여 엔진의 내구성과 배기가스저감효과를 높이기 위 한 기술들이 개발되어짐 - [US] 5,806,308(1998년) Exhaust gas recirculation system for simultaneously reducing NO.sub.x and particulate matter - [US] 6,301,887(2001년)Low pressure EGR system for diesel engines - [US] (2004년) EGR SYSTEM FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE PROVIDED WITH ATURBO-CHARGER - [EP] (2003년) LOW PRESSURE EXHAUST GAS RECIRCULATION SYSTEM FOR SUPERCHARGED DIESEL ENGINES - [EP] (2006년) Clean low pressure exhaust gas recirculation Low Pressure EGR Loop은 배기가스의 채득위치와 실린더 공급위치까 지의 거리가 일정량 필요로 하여 응답성에 취약한 단점이 있고, 이러 한 점을 개선하기 위한 기술들이 개발되어짐 - [US] 6,138,649(2000년) Fast acting exhaust gas recirculation system - [JP] CONTROL DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE

288 High Pressure EGR Loop의 장점과 Low Pressure EGR Loop의 장점 을 이용하는 Dual Loop EGR 시스템은 위와 같은 문제를 극복할 수 있기 때문에 최근 활발히 개발되고 있음 - [US] 6.899,090(2005년) Dual path EGR system and methods - [US] 7,168,250(2006년) Engine valve system and method - [JP] EGR DEVICE - [JP] EXHAUST RECIRCULATION CONTROL DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE - [JP] EXHAUST RECIRCULATION DEVICE Dual Loop EGR System에서는 EGR에 의한 단순 NOx 저감효과 뿐만 아니라 산화촉매장치의 활성화 온도 및 DPF의 재생온도 등 배기가스 의 온도를 조절하여 HC, CO 등의 배기오염물질과 PM을 보다 효과적 으로 저감할 수 있도록 연구 되고 있음 - [US] 6,973,786(2005) Emission reduction in a diesel engine by selective use of high-and low-pressure EGR loops - [US] 6,988,365(2006) Dual loop exhaust gas recirculation system for diesel engines and method of operation - [JP] COMPRESSION IGNITION TYPE INTERNAL COMBUSTION ENGINE - [JP] INTERNAL COMBUSTION ENGINE - [JP] EXHAUST EMISSION CONTROL DEVICE OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINE - [JP] EGR DEVICE - [JP] EGR DEVICE - [JP] EXHAUST EMISSION CONTROL DEVICE OF DIESEL ENGINE 후처리시스템이 활발히 적용되어지고, 디젤엔진에서의 배출가스중 NOx에 대한 규제가 한층 강화되어짐에 따라 NOx 후처리 장치와의 연계를 통한 배기규제 대응에 대한 기술개발이 이루어지고 있음

289 - [US] 7,013,879(2006년) Dual and hybrid EGR systems for use with turbocharged engine - [US] 7,165,403(2007년) Series/parallel turbochargers and switchable high/low pressure EGR for internal combustion engines - [US] 7,165,540(2007년) Dual and hybrid EGR systems for use with turbocharged engine Dual Loop EGR 시스템과 후처리시스템이 복합적으로 적용될 경우, 효율증대와 최적의 배기가스 저감을 위한 제어기술과 최적유동조건, 경량화, 내구/신뢰성 증대를 위한 부품의 설계와 개발, 엔진 연소 제어 등의 기술개발 활발히 진행될 것으로 기대되며, 이와 같은 차원에서 Dual Loop EGR System과 연계한 NOx 후처리장 치 및 DPF를 이용한 배기저감기술은, 향후 배출가스 규제 대응의 필요 에 의해 최근 시작되는 기술이기 때문에 현재 실용화 단계에 있지 않 으며, 관련 특허 건수도 주요국을 통합하여 30여 건에 불과하기 때문 에 충분히 효율적인 시스템 개발이 가능 할 것으로 판단됨

290 1 기술내용 Low Pressure EGR 공개번호 [KR] 출원인 현대자동차 주식회사 출원일 공개일 발명의 명칭 터보차저 엔진의 배기가스 재순환장치 요 약 대 표 도 면 배기가스 저감장치 중에서 특히, 질소 산화물을 저감시키기 위해 배기가스의 일부를 재순환시키는 배기가스 재순환 장치에 관한 것으로서, 특히 터보차저 엔진에 적용되는 배기가스 재순환장치 에 관한 것이며, 배기관(1)과 컴프레서 (3) 앞쪽의 흡기관(4a)과의 사이에 재 순환통로(8)를 연결하므로서, 그 재순 환통로에 설치된 EGR 밸브(9)가 전자제 어유닛에 의한 개방시, 컴프레서 전측 의 흡기관의 압력이 항상 재순환되는 배기압보다 작아지는 것을 이용하여, 배기가스의 재순환이 엔진의 구동과 동 시에 항상 실현 가능한 배기가스 재순 환 장치 대 표 청 구 항 청구 1항 배기관을 통해 배출되는 배기가스의 압력을 이용하여 터빈을 회전시키고, 그 터빈과 연동되는 컴프레서가 흡기관을 통해 유입되는 공기를 과급시켜, 연소실로 강제 공급 토록 하는 터보차저 엔진에 있어서, 상기 배기관과 컴프레서 앞쪽의 흡기관과의 사이에 연결된 재순환통로와, 그 재순환 통로에 설치되어 전자제어유닛에 의해 개폐 동작이 제어되는 EGR 밸브를 포함하고 ; 컴프레서 전측의 흡기관의 압력이 항상 저압으로 형성되는 것을 이용하여, EGR 밸브 의 개방시 엔진의 구동과 동시에 항상 배기가스의 재순환이 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 터보차저 엔진의 배기가스 재순환장치

291 2 기술내용 Low Pressure EGR 공개번호 [KR] 출원인 에스티티 엠텍 에이비 출원일 공개일 발명의 명칭 EGR 시스템을 위한 방법과 장치, 밸브 및 조절방법과조절장치 요 약 대 표 도 면 디젤엔진 (1) 의 배기 파이프 (6, 9) 로부터 나온 배출가스의 일부를 엔진 입구로 재순환시키는 방법과 장치에 관 한 것으로, 배출가스는 배기 파이프 (6, 9) 로부터 전환되어 재순환 도관 (10) 을 통해, 엔진과 공기 흡입기 (2) 사이에 설치된 제어가능한 밸브장치 (12) 로 보내짐으로써, 엔진 (1) 의 연 소실에 대해 요구되는 관계로 공기/재 순환 배출가스가 공급될 수 있다. 또한 본 발명은 제어가능한 두 입구를 갖는 특별한 밸브 및, 디젤엔진의 공기/연료 관계를 조절하기 위한 방법과 장치 대 표 청 구 항 청구 1항 디젤엔진 (1) 의 배기 파이프 (6, 9) 로부터 나온 배출가스의 일부를 엔진 입구로 재순 환시키는 방법으로서, 배출가스는 배기 파이프 (6, 9) 로부터 전환되어 재순환 도관 (10) 을 통해, 엔진과 공기 흡입기 (2) 사이에 설치된 제어가능한 밸브장치 (12) 로 보 내짐으로써, 엔진의 연소실에 대해 요구되는 관계로 공기/재순환 배출가스가 공급되며, 밸브장치는 재순환 배출가스와 공기 각각을 위한 유입 채널 (17, 18) 에 설치된 댐퍼 (20, 21) 를 포함하는, 배출가스의 일부를 재순환시키는 상기 방법에서 있어서, 상기 댐 퍼 (20, 21) 중 적어도 하나는 항상 개방 상태로 유지되며, 다른 댐퍼 (20, 21) 는 이들 댐퍼에 공통인 구동모터 (22) 에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 방법

292 3 기술내용 Low Pressure EGR 공개번호 [KR] 출원인 현대자동차 주식회사 출원일 공개일 발명의 명칭 배기가스 재순환 장치 요 약 대 표 도 면 엔진의 일측에 설치된 배기 매니폴드와; 상 기 배기 매니폴드를 지난 배기가스가 지나 면서 배기가스의 온도와 압력이 낮아지도록 상기 배기 매니폴드의 일측에 설치된 터보 차저 터빈과; 상기 터보차저 터빈과 연결되 어 상기 터보타저 터빈을 통과한 배기가스 가 지나도록 설치된 배기 파이프와; 상기 배기 파이프의 일측에 설치되어 상기 배기 파이프로 유입된 배기가스에 플라즈마 반응 을 가해 배기가스중의 유해물질을 저감시키 는 플라즈마 반응기와; 상기 플라즈마 반응 기를 통과한 배기가스가 상기 엔진의 흡기 매니폴드로의 재순환이 이루어지도록 상기 배기 파이프와 연결 설치된 EGR 파이프;를 포함하는 것 대 표 청 구 항 청구 1항 엔진의 일측에 설치된 배기 매니폴드와; 상기 배기 매니폴드를 지난 배기가스가 지나면서 배기가스의 온도와 압력이 낮아지 도록 상기 배기 매니폴드의 일측에 설치된 터보차저 터빈과; 상기 터보차저 터빈과 연결되어 상기 터보타저 터빈을 통과한 배기가스가 지나도록 설치된 배기 파이프와; 상기 배기 파이프의 일측에 설치되어 상기 배기 파이프로 유입된 배기가스에 플라즈 마 반응을 가해 배기가스중의 유해물질을 저감시키는 플라즈마 반응기와; 상기 플라즈마 반응기를 통과한 배기가스가 상기 엔진의 흡기 매니폴드로의 재순환 이 이루어지도록 상기 배기 파이프와 연결 설치된 EGR 파이프;를 포함하는 것을 특 징으로 하는 배기가스 재순환 장치

293 4 기술내용 Low Pressure EGR 공개번호 [KR] 출원인 현대자동차 주식회사 출원일 공개일 발명의 명칭 디젤 엔진의 배기가스 재순환장치 요 약 대 표 도 면 EGR 가스의 채득위치를 촉매 컨버터의 후방위치 에 위치시키고 정압 EGR 대기실을 둠으로서 엔진 에서 요구되는 부하와 엔진의 속도에 맞추어 보 다 최적화된 EGR량을 제어할 수 있도록 하기 위 한 디젤 엔진의 배기가스 재순환장치에 관한 것 으로, 촉매장치의 후방 도중에 입력단이 접속되 는 배기가스 재순환 라인과; 상기한 배기가스 재 순환 라인의 입력단에 마련되는 개폐 밸브와; 상 기한 배기가스 재순환 라인의 출력단에 마련되는 EGR 밸브와; 상기한 배기가스 재순환 라인의 도 중에 EGR 가스를 채득하기 위해 마련되는 EGR 채 득 펌프와; 상기 EGR 채득 펌프의 후방의 배기가 스 재순환 라인의 도중에 소정의 용적을 갖도록 마련되는 정압 EGR 대기실과; 엔진의 운전조건 및 정압 EGR 대기실의 조건에 따라서 상기한 개 폐 밸브, EGR 밸브 및 EGR 채득 펌프를 제어하기 위한 전자제어장치;를 포함하여 구성 대 표 청 구 항 청구 1항 연소실로 입력되는 흡기를 과급하기 위한 과급기와, 배기계로 배출되는 배기가스의 일부를 흡 기계로 유도하기 위한 EGR 장치와, EGR 가스의 온도를 낮추기 위한 EGR 쿨러와, EGR 밸브의 개 폐를 제어하기 위한 전자제어장치와, 배기가스에 포함된 유해성분을 산화 또는 환원시키기 위 해 배기계의 도중에 마련되는 촉매장치를 포함하여 구성되는 디젤 엔진에 있어서, 상기한 촉매장치(25)의 후방 도중에 입력단이 접속되는 배기가스 재순환 라인(30)과; 상기한 배기가스 재순환 라인(30)의 입력단에 마련되는 개폐 밸브(31)와; 상기한 배기가스 재순환 라인(30)의 출력단에 마련되는 EGR 밸브(32)와; 상기한 배기가스 재순환 라인(30)의 도중에 EGR 가스를 채득하기 위해 마련되는 EGR 채득 펌프 (40)와; 상기 EGR 채득 펌프(40)의 후방의 배기가스 재순환 라인(30)의 도중에 소정의 용적을 갖도록 마련되는 정압 EGR 대기실(50)과; 엔진(20)의 운전조건 및 정압 EGR 대기실(50)의 조건에 따라서 상기한 개폐 밸브(31), EGR 밸 브(32) 및 EGR 채득 펌프(40)를 제어하기 위한 전자제어장치(60);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 배기가스 재순환장치

294 5 기술내용 Low Pressure EGR 공개번호 [KR] 출원인 유.에스. 인바이론멘탈 프로텍션 에이전씨 출원일 공개일 발명의 명칭 저 급기 공기 산소 농도 레벨 및 고 연료 분사압을 갖는 저배출물 요 약 디젤 연소 시스템 대 표 도 면 NOx 후처리를 사용할 필요 없이, 환경적 으로 허용가능한 NOx 배출물 레벨(즉, 엔 진 속도 및 부하의 전체 맵에 걸쳐 0.2g/bhp-hr 이하)을 충족시키며, 동시에, 환경적으로 허용가능한 PM 후처리 레벨에 비교적 근접하게(예로서, 3BSN 이하의 스 모크 레벨로) 엔진 아웃 PM 배출물을 유지 하는 상업적으로 가치있는 디젤 연소 시스 템 대 표 청 구 항 청구 1항 공기와 재순환된 배기 가스의 혼합물을 내연 디젤 엔진의 연소 챔버내로 흡입하는 단계 로서, 상기 재순환된 배기 가스와 공기의 혼합물의 산소 농도가 16% 미만인 흡입 단계 와, 1800bar를 초과하는 연료 분사압으로 상기 연소 챔버내에 연료를 분사하는 단계, 및 상기 공기와 재순환된 배기 가스의 혼합물과 함께 상기 연소 챔버내의 상기 연료를 연소 시켜, 유용한 일과 새로운 양의 배기 가스를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 새로운 양의 배기 가스는 엔진에 의해 수행된 일의 마력-시간 당 1.0g 미만의 질소 산화물(NOx) 레벨을 포함하는 내연 디젤 엔진 동작 방법

295 6 기술내용 Low Pressure EGR 등록번호 [US] 5,806,308 등록권자 Southwest Research Institute 출원일 등록일 발명의 명칭 요 약 An exhaust gas recirculation system for internal combustion engines includes a particulate trap through which all of the gas exhausted through the exhaust manifold of the engine is cleaned prior to directing a first portion of the gas through a low pressure EGR loop and/or discharging all or a remaining portion of the exhaust gas to the surrounding environment. The EGR system embodying the present invention provides an efficient method for reducing NO.sub.x emissions by recirculation of a portion of the exhaust gas and, simultaneously, reducing particulate matter by passing all of the exhaust gas through a passive trap prior to recirculation or discharge to atmosphere. Exhaust gas recirculation system for simultaneously reducing NO.sub.x and particulate matter 대 표 청 구 항 대 표 도 면 청구 1항 An exhaust gas recirculation system for an internal combustion engine having an intake manifold and an exhaust manifold, said exhaust gas recirculation system comprising: an exhaust system comprising a particulate trap having a first end in fluid communication with said exhaust manifold of the engine, a second end spaced from said first end, and a back pressure valve having a first end in fluid communication with the second end of said particulate trap; an exhaust gas recirculation passageway having an inlet end interposed between the second end of said particulate trap and the first end of said back pressure valve, and an outlet end in fluid communication with the intake manifold of said engine

296 7 기술내용 Low Pressure EGR Southwest Research 등록번호 [US] 6,138,649 등록권자 Institute 출원일 등록일 발명의 명칭 Fast acting exhaust gas recirculation system 요 약 대 표 도 면 A system is provided for rapidly changing the flow of recirculated exhaust gas to each cylinder of an internal combustion engine operating on diesel fuel or other fuels. The system preferably includes an exhaust gas recirculation line having an exhaust gas recirculation pump along with a reservoir and cooler for storing a desired volume of recirculated exhaust gas. Recirculated exhaust gas is preferably supplied from the reservoir to each cylinder of the associated engine through respective recirculated exhaust gas conduits. A metering valve is preferably disposed within each recirculated exhaust gas conduit immediately adjacent to each cylinder. The metering valves provide uniform distribution of recirculated exhaust gas to the respective cylinders and allow the system to rapidly change the flow of recirculated exhaust gas to each cylinder. The system provides recirculated exhaust gas at a point close to the combustion chamber where it is needed for effective reduction of undesirable NO.sub.x emissions. 대 표 청 구 항 청구 1항 An exhaust gas recirculation system for an internal combustion engine having at least one cylinder with an intake manifold for supplying air to the cylinder and an exhaust manifold for receiving exhaust gas from the cylinder comprising: an exhaust gas recirculation (EGR) line to receive a portion of the exhaust gas flowing from the exhaust; an EGR cooler coupled with the EGR line operable to cool only recirculated exhaust gas; a plurality of exhaust gas conduits, each extending from the EGR lines to an associated intake port for a cylinder of the engine, the junction of each exhaust gas conduit and each intake port being proximate to an associated cylinder; a plurality of EGR control valves, a control valve disposed within each exhaust gas conduit, for controlling only recirculated exhaust gas flow to the associated cylinder; and a control unit for regulating the flow of recirculated exhaust gas through each control valve to the cylinder

297 8 기술내용 Low Pressure EGR 등록번호 [US] 6,301,887 등록권자 Engelhard Corporation 출원일 등록일 발명의 명칭 Low pressure EGR system for diesel engines 요 약 대 표 도 면 A low pressure EGR system suitable for use as a passive retrofit system is disclosed for moving vehicles equipped with a diesel engine. The EGR loop inlet is positioned upstream of the exhaust particulate filter and downstream of the turbine to utilize backpressure created by the exhaust particulate filter to insure EGR flow in the loop. A catalyzed soot filter in communication with the EGR pickup insures cleansed EGR gases at the EGR return downstream of the air filter and upstream of the compressor. A corrugated EGR line provides cooling of the EGR gases. 대 표 청 구 항 청구 1항 An EGR system for a vehicle equipped with a diesel engine having an intake manifold and an exhaust manifold comprising: a turbocharger having a compressor for supplying combustion air to said intake manifold and a turbine operatively connected to said compressor for receiving exhaust gases from said exhaust manifold to operate said compressor; an exhaust particulate filter downstream of and in fluid communication with the outlet of said turbine for removing particulate matter from the exhaust gases; an EGR particulate filter positioned upstream of said exhaust particulate filter and downstream of said exhaust manifold; an intake air filter upstream of the compressor for supplying filtered combustion air to said compressor; a low pressure EGR line extending from an inlet downstream of said turbine to an outlet upstream of the compressor and downstream of the air filter; said inlet of said EGR line formed as a pick-up tube containing said EGR particulate filter whereby backpressure developed on the exhaust gases by the exhaust particulate filter in combination with vacuum developed at said EGR line outlet by filtered combustion airflow from the air filter induces a slip stream of the exhaust gases to travel through said EGR line from its inlet to its outlet

298 9 기술내용 Low Pressure EGR The United States of America as 등록번호 [US] 6,301,888 등록권자 represented by the Administrator of the Environmental Protection Agency 출원일 등록일 발명의 명칭 Low emission, diesel-cycle engine 요 약 대 표 도 면 A diesel-cycle engine with a unique exhaust gas recirculation system includes a plurality of cylinders with fuel feed for each of the cylinders and an intake manifold for distributing intake air to each of the cylinders for combustion of the fuel charges therein with generation of exhaust gas. The exhaust gas is discharged to ambient atmosphere through an exhaust line with a gas turbine therein. The gas turbine drives an intake compressor which serves to compress the intake air. An engine controller controls a valve regulating the amount of exhaust gas recirculation responsive to sensed concentration of an exhaust gas component. In another embodiment, an engine controller controls a valve regulating the amount of exhaust gas recirculation, responsive to sensed demand for torque and control of fuel injection quantity is responsive to sensed concentration of an exhaust gas component. An exhaust gas recirculation line recirculates a portion of the collected exhaust gas to the combustion chambers through an exhaust gas cooler which serves to cool the gas and separate out a condensate and particulate matter. A return line leading from the exhaust gas cooler to the exhaust line serves to discharge the separated condensate and particulate matter through the exhaust line to the ambient atmosphere. 대 표 청 구 항 청구 1항 A diesel-cycle engine comprising: a plurality of cylinders, each cylinder providing a combustion chamber; fuel feed means for feeding successive fuel charges to each of said combustion chambers; an air intake line and an intake manifold for receiving intake air through said air intake line and for distributing the received intake air to the cylinders for combustion of the fuel charges therein with generation of exhaust gas; an exhaust gas manifold for collecting exhaust gas from the cylinders and for discharging the collected exhaust gas to ambient atmosphere through an exhaust line; an exhaust component sensor for sensing concentration of at least one exhaust component in the exhaust gas; an engine controller for generating control signals in accordance with the sensed concentration; an exhaust gas recirculation line for recirculating a portion of the collected exhaust gas to the combustion chambers; an exhaust gas cooler, located in said exhaust gas recirculation line, for cooling the recirculated portion of the exhaust gas and for separating a condensate and particulate matter therefrom; a return line connecting said exhaust gas cooler to said exhaust line for discharge of the condensate and particulate matter through said exhaust line; and a control valve for controlling flow rate of the recirculated portion of the exhaust gas responsive to the control signals, thereby providing closed loop control of amount of exhaust gas recirculation responsive to the sensed concentration of the at least one exhaust gas component

299 10 기술내용 Low Pressure EGR The United States of America as 등록번호 [US] 6,470,682 등록권자 represented by the Administrator of the Environmental Protection Agency 출원일 등록일 발명의 명칭 Low emission, diesel-cycle engine 요 약 대 표 도 면 A diesel-cycle engine with a unique exhaust gas recirculation system includes a plurality of cylinders with fuel feed for each of the cylinders and an intake manifold for distributing intake air to each of the cylinders for combustion of the fuel charges therein with generation of exhaust gas. The exhaust gas is discharged to ambient atmosphere through an exhaust line with a gas turbine therein. The gas turbine drives an intake compressor which serves to compress the intake air. An engine controller controls a valve regulating the amount of exhaust gas recirculation responsive to sensed concentration of an exhaust gas component. In another embodiment, an engine controller controls a valve regulating the amount of exhaust gas recirculation, responsive to sensed demand for torque and control of fuel injection quantity is responsive to sensed concentration of an exhaust gas component. An exhaust gas recirculation line recirculates a portion of the collected exhaust gas to the combustion chambers through an exhaust gas cooler which serves to cool the gas and separate out a condensate and particulate matter. A return line leading from the exhaust gas cooler to the exhaust line serves to discharge the separated condensate and particulate matter through the exhaust line to the ambient atmosphere. 대 표 청 구 항 청구 1항 A diesel-cycle engine comprising: a plurality of cylinders, each cylinder providing a combustion chamber; an air intake line and an intake manifold for receiving intake air through said air intake line and for distributing the received intake air to the cylinders for combustion of fuel charges therein with generation of exhaust gas; an exhaust gas manifold for collecting exhaust gas from the cylinders and for discharging the collected exhaust gas to ambient atmosphere through an exhaust line; a turbine in said exhaust line; an intake compressor, driven by said turbine, for compressing the intake air; an exhaust component sensor for sensing concentration of at least one exhaust component in the exhaust gas; an engine controller for generating control signals in accordance with the sensed concentration; an exhaust gas recirculation line for recirculating a portion of the collected exhaust gas to the combustion chambers; a control valve for controlling flow rate of the recirculated portion of the exhaust gas; and fuel injectors for feeding the fuel charges in succession to each of said combustion chambers, responsive to said control signals, thereby providing closed loop control of amount of fuel feed responsive to the sensed concentration of the at least one exhaust gas component; and wherein said engine controller receives a torque command signal, sets the control signals in accordance with the torque command signal and the sensed concentration to provide maximum exhaust gas recirculation consistent with torque command, and controls the plural fuel injectors to minimize formation of particulate matter in the exhaust gas

300 11 기술내용 Low Pressure EGR 등록번호 [US] 6,742,335 등록권자 Clean Air Power, Inc. 출원일 등록일 발명의 명칭 EGR control system and method for an internal combustion engine 요 약 대 표 도 면 EGR mass fraction or a value indicative thereof can be calculated based on temperature measurements rather than mass flow and/or pressure measurements, hence negating the need for expensive and relatively unreliable measurement devices in an active EGR system for an internal combustion engine. The EGR system may be a low pressure EGR system configured to direct cooled, filtered EGR to the engine's air intake system using an effective, simple venturi and/or a continuously regenerated catalytic particulate trap. The resultant system can reduce NOx emissions in a diesel engine on the order of 50% and approximately 90% for CO, HC, and PM. NOx and other emissions can be reduced still further when the EGR system is combined with other pretreatment and/or after treatment devices. Many components of the low pressure EGR system are also usable in a passive EGR system. 대 표 청 구 항 청구 1항 1. A method comprising: (A) exhausting gases from an exhaust manifold of a compression ignition engine; (B) separating a portion of said exhaust gases from the remainder of said exhaust gases under the control of an EGR valve; (C) removing particulates from at least said portion of said exhaust gases using an actively regenerated catalytic particulate trap; (D) cooling said portion of said exhaust gases; then (E) filtering said portion of said exhaust gases; then (F) mixing said portion of said exhaust gases with air in a venturi of an air induction system to form a mixture, said venturi generating a suction pressure of about 0.06 atmospheres and having a throat Mach Number of about 0.3 at an airflow rate through the venturi of about 60 lb/min.; and (G) directing said mixture into an intake manifold of said engine; (H) measuring (1) a temperature of said portion of said exhaust gases after said portion is cooled, (2) a temperature of said air, and (3) a temperature of said mixture; (I) calculating, based solely on the measuring step, a parameter indicative of a mass fraction of exhaust gases (mf.sub.egr) in said mixture; and (J) based on the calculating step, adjusting an EGR valve setting so as to adjust mf.sub.egr to at least approach a desired mf.sub.egr

301 12 기술내용 Low Pressure EGR 등록번호 [US] 6,857,263 등록권자 The United States of America as represented by the Administrator of the Environmental Protection Agency 출원일 등록일 발명의 명칭 concentration levels and high fuel injection pressures 요 약 대 표 도 면 This invention sets forth a commercially viable diesel combustion system that meets environmentally acceptable levels of NOx emissions (i.e. 0.2 g/bhp-hr or lower across a full map of engine speeds and loads) without the need for use of NOx aftertreatments, and simultaneously maintains engine-out PM emissions relatively close (e.g. with smoke levels at or below 3 BSN) to environmentally acceptable PM post-aftertreatment levels. The invention achieves these results by operating within a unique combination of parameters. These parameters comprise: (1) charge-air oxygen concentration below 16%, preferably between 10% and 15%, more preferably between 11% and 14%, and most preferably between 12% and 13.5% for virtually all engine operating conditions (but not necessarily at no-load or low load conditions), (2) fuel injection pressures at or exceeding 1800 bar, preferably exceeding 2100 bar, more preferably exceeding 2300 bar, and most preferably exceeding 2500 bar, at most engine speeds and loads, and (3) charge-air mass/fuel mass ratio between 25:1 and 45:1 for medium and high loads. Furthermore, the system is preferably run continuously slightly lean of stoichiometry, providing just enough excess oxygen to facilitate completeness of combustion and to maintain an exhaust oxygen level sufficient for continuous trap regeneration at a balance point in operation. Low emission diesel combustion system with low charge-air oxygen 대 표 청 구 항 청구 1항 A method of operating an internal combustion diesel engine comprising: taking into a combustion chamber of an internal combustion diesel engine a mixture of air and recirculated exhaust gas, wherein the oxygen concentration of said mixture of air and recirculated exhaust gas is below 16%; injecting fuel into said combustion chamber at a fuel injection pressure exceeding 1800 bar; and combusting said fuel in said combustion chamber with said mixture of air and recirculated exhaust gas, thereby producing useful work and a new quantity of exhaust gas, said new quantity of gas containing a level of nitrogen oxides (NOx) less than 1.0 gram per horsepower-hour of work performed by the engine

302 13 기술내용 Dual Loop EGR Honeywell International, 등록번호 [US] 6,899,090 등록권자 Inc. 출원일 등록일 발명의 명칭 Dual path EGR system and methods 요 약 대 표 도 면 An internal combustion engine system, dual loop EGR system and method is provided, with a high pressure EGR loop, controlled by a control valve, in fluidic connection with the exhaust outlet of the exhaust manifold and the air inlet of the intake manifold, and a low pressure EGR loop, wherein exhaust, in proportions controlled by a control valve, enters a compressor from a point downstream of an exhaust emissions controller, together with fresh air, the low pressure EGR loop being in fluidic connection with an output of the compressor and the air inlet of the intake manifold. 대 표 청 구 항 청구 1항 An internal combustion engine system, comprising: an internal combustion engine including an exhaust manifold with an exhaust outlet and an intake manifold with an air inlet; an engine exhaust conduit in fluidic connection with the exhaust outlet and the inlet of a first control valve with one inlet and two outlets; a high pressure exhaust gas recirculation (EGR) fluidic connection between a first outlet of the first control valve and the air inlet of the intake manifold; an EGR cooler disposed along the high pressure EGR fluidic connection at a point downstream of the first control valve and upstream of the air inlet; a turbocharger having an exhaust gas turbine with an input in fluidic connection with a second outlet of the first control valve and with an output, the turbocharger further having a compressor with an input and an output; an EGR supply conduit in fluidic connection with the output of the exhaust gas turbine and a fresh air inlet in fluidic connection with the input of the compressor, with a second control valve disposed along the EGR supply conduit; and an intake manifold conduit in fluidic connection with the output of the compressor and the air inlet of the intake manifold

303 14 기술내용 Dual Loop EGR 등록번호 [US] 6,973,786 등록권자 International Engine Intellectual Property Company 출원일 등록일 발명의 명칭 요 약 Emission reduction in a diesel engine by selective use of high-and low-pressure EGR loops 대 표 도 면 A compression ignition engine ( 10 ) has an EGR system operable to provide a first EGR loop ( 46, 52, 54 ) when the engine is lightly loaded and a second EGR loop ( 46, 52, 56 ) when the engine is more heavily loaded. When the first EGR loop is selected, exhaust gas is recirculated from a location upstream of a turbine ( 20 ) of a turbocharger ( 18 ) to a location downstream of the turbocharger compressor ( 22 ). When the second EGR loop is selected, exhaust gas is recirculated from a location downstream of the turbine to a location upstream of the compressor. 대 표 청 구 항 청구 1항 A turbocharged compression ignition engine comprising: engine cylinders within which combustion occurs to run the engine; an intake system through which charge air is introduced into the cylinders; an exhaust system through which products of combustion from the engine cylinders are exhausted; a turbocharger having a turbine in the exhaust system and a compressor in the intake system; a fueling system for fueling the cylinders; an exhaust gas recirculation system for conveying exhaust gas from the exhaust system to the intake system and comprising a direction control valve having an outlet, a first inlet communicated to the exhaust system upstream of the turbine, a second inlet communicated to the exhaust system downstream of the turbine, and an element that selectively communicates the inlets to the outlet to provide exhaust gas from a selected inlet to the outlet, a cooler through which exhaust gas passes after leaving the direction control valve outlet, a first EGR valve and a second EGR valve each having a respective inlet to which exhaust gas that has passed through the cooler is delivered, the first EGR valve being operable, when the direction control valve is selecting the first inlet, to control flow of recirculated exhaust gas to a location in the intake system downstream of the compressor while the second EGR valve is closed, and the second EGR valve being operable, when the direction control valve is selecting the second inlet, to control flow of recirculated exhaust gas to a location in the intake system upstream of the compressor while the first EGR valve is closed

304 15 기술내용 Dual Loop EGR Southwest Research Institute 등록번호 [US] 6,988,365 등록권자 출원일 등록일 발명의 명칭 of operation 요 약 대 표 도 면 Dual loop exhaust gas recirculation system for diesel engines and method A catalyst bed temperature of an aftertreatment device is maintained and the operational regime for stable and smokeless rich combustion is expanded by use of a dual loop exhaust gas recirculation system. Under light load conditions, at least a portion of the exhaust gas is recirculated through a relatively high pressure exhaust gas recirculation loop, wherein there is no substantial reduction in recirculated exhaust gas temperature or pressure. When operating in relatively medium or higher load operating regimes of the engine, at least a portion of the exhaust gas is passed through a relatively low pressure recirculation mode in which work is extracted from the recirculated gas by the turbine stage of a turbocharger and an exhaust gas recirculation cooler prior to reintroduction into the intake manifold of the engine. 대 표 청 구 항 청구 1항 A method for operating a Diesel engine in two exhaust gas recirculation modes, said Diesel engine having at least one combustion chamber, an intake manifold and an exhaust manifold in respective fluid communication with the combustion chamber, and a turbocharger having a turbine stage and a compressor stage, said turbine stage having an inlet port in fluid communication with said exhaust manifold and a discharge port in fluid communication with an exhaust gas aftertreatment device, and said compressor stage having an inlet port in fluid communication with a source of ambient air and a discharge port in fluid communication with said intake manifold, said method comprising: defining a low load portion of an operating regime of the engine in which a first exhaust gas recirculation mode is desired; defining a medium to high load portion of the operating regime of the engine in which a second exhaust gas recirculation mode is desired; sensing at least one contemporaneous engine operating parameter; determining a desirable one of said first and second defined exhaust gas recirculation modes in response to a sensed value of said at least one contemporary engine operating parameter; discharging exhaust gas from said at least one combustion chamber into said exhaust manifold; controllably dividing the exhaust gas into first and second portions in response to determining that said first defined exhaust gas recirculation mode is the desired exhaust gas recirculation mode; directing the first portion of the exhaust gas through an oxidation catalyst wherein the temperature of said first portion of the exhaust gas is maintained at a temperature sufficient to subsequently provide a mixture of the first portion of the exhaust gas and air in said intake manifold that has a temperature that enables stable combustion in response to determining that said engine is operating in said defined low load portion of the engine operating regime; subsequently directing the first portion of the exhaust gas to an exhaust gas recirculation flow control valve; discharging the first portion of the exhaust gas from the exhaust gas recirculation flow control valve and into said intake manifold; mixing the first portion of the exhaust gas with air in said intake manifold; inducting the mixed first portion of the exhaust gas and air into said at least one combustion chamber of the engine; -omission

305 16 기술내용 Dual Loop EGR Honeywell International, 등록번호 [US] 7,013,879 등록권자 Inc. 출원일 등록일 발명의 명칭 Dual and hybrid EGR systems for use with turbocharged engine 요 약 대 표 도 면 EGR systems for an internal combustion engine configured to operate using multiple-staged turbochargers, or a pair of single stage turbochargers, to provide exhaust gas recirculation to meet emissions requirements while not affecting engine performance. One or two EGR loops operating at low, intermediate, or high pressures may be employed. EGR exhaust gases may be taken directly from the exhaust manifold, or after the exhaust stream has passed through a turbocharger turbine. EGR exhaust gases may be injected at an intermediate pressure between stages of a multiple stage turbocharger, or alternatively between a low pressure turbocharger compressor and high pressure turbocharger compressor, before being boosted to a pressure high enough to ensure the desired mass flow to the engine and delivered to the intake manifold. Intake air may be pressurized prior to mixing with the EGR exhaust gases. 대 표 청 구 항 청구 1항 An exhaust gas recirculation (EGR) system comprising: an engine having an intake manifold and an exhaust manifold; a turbocharger with at least one compressor stage; a first exhaust gas bypass stream connected to receive exhaust gas upstream of the turbocharger; a first control valve connected in the first exhaust gas bypass stream to control the amount of exhaust gas received from the exhaust manifold; a second exhaust gas bypass stream connected to receive exhaust gas exiting the exhaust manifold through a turbine section of the turbocharger and combine the gas with an intake air stream to form an exhaust gas/air mixture that is directed into a first compressor stage of the turbocharger; a second control valve connected within the second exhaust gas bypass stream upstream of a connection point with the intake air stream for controlling a relative amount of air and exhaust gas in the exhaust gas/air mixture routed to the first compressor stage of the turbocharger; a second turbocharger operated in parallel with the turbocharger; a bypass for directing a partial flow of exhaust exiting the exhaust manifold into an inlet of a turbine section of the second turbocharger and a first synchronized control valve to control said partial flow; and a second synchronized control valve to control a relative amount of exhaust gas/air mixture entering compressor sections of the turbochargers; wherein exhaust gas exiting the turbine section of the second turbocharger forms a part of the second exhaust gas bypass stream and the pressurized exhaust gas/air mixture exiting the compressor sections of the turbochargers is combined with the first exhaust gas bypass stream before being introduced into the intake manifold

306 17 기술내용 Low Pressure EGR 등록번호 [US] 7,117,843 등록권자 International Engine Intellectual Property Company 출원일 등록일 발명의 명칭 Emission reduction in a diesel engine using an alternative combustion 요 약 process and a low-pressure EGR loop 대 표 도 면 A compression ignition engine ( 20 ) has a control system ( 26 ) for processing data, one or more combustion chambers ( 22 ), and fuel injectors ( 24 ) for injecting fuel into the combustion chambers. The control system controls fueling using a result of the processing of certain data, such as engine speed and engine load. 대 표 청 구 항 청구 1항 A method of operating a turbocharged compression ignition engine during an engine cycle, the method comprising: creating in an engine cylinder before TDC, a charge comprising recirculated engine exhaust gas obtained from an exhaust system of the engine downstream of a turbine of a turbocharger of the engine, charge air, and fuel; compressing the charge to auto-ignition at or near TDC; and after TDC and before combustion of the auto-ignited charge has concluded, introducing additional fuel into the cylinder to continue combustion

307 18 기술내용 Low Pressure EGR 등록번호 [US] 7,131,271 등록권자 International Engine Intellectual Property Company 출원일 등록일 발명의 명칭 Clean, low-pressure EGR in a turbocharged engine by back-pressure 요 약 control 대 표 도 면 An engine system (20) includes an intake system (26) through which charge air enters combustion chambers, and an exhaust system (28) that includes a CDPF (34), through which products of combustion pass to the surrounding atmosphere. A throttle valve (36) is located in The exhaust system (28) downstream of both the CDPF (34) and the turbocharger turbine (30). An EGR flow path for recirculating exhaust gas from the exhaust system to the intake system includes an EGR valve (48) for controlling EGR flow. The EGR flow path is connected to the exhaust system upstream of the throttle valve and downstream of both the CDPF and the turbine, and to the intake system upstream of the turbocharger compressor Valves (36, 48) are under coordinated control provided by an engine control system (24) for selectively restricting the respective valves to attain desired EGR flow. 대 표 청 구 항 청구 1항 An exhaust gas recirculation system for an internal combustion engine having an intake manifold and an exhaust manifold, said exhaust gas recirculation system comprising: an exhaust system comprising a particulate trap having a first end in fluid communication with said exhaust manifold of the engine, a second end spaced from said first end, and a back pressure valve having a first end in fluid communication with the second end of said particulate trap; an exhaust gas recirculation passageway having an inlet end interposed between the second end of said particulate trap and the first end of said back pressure valve, and an outlet end in fluid communication with the intake manifold of said engine

308 19 기술내용 Dual Loop EGR 등록번호 [US] 7,165,403 등록권자 Ford Global Technologies 출원일 등록일 발명의 명칭 요 약 Series/parallel turbochargers and switchable high/low pressure EGR for internal combustion engines 대 표 도 면 Systems and methods for turbocharging an internal combustion engine include operating two turbochargers in a series configuration for a first operating region and a parallel configuration for a second operating region. Systems and methods for controlling exhaust gas recirculation (EGR) in a turbocharged internal combustion engine provide low pressure EGR upstream of a compressor inlet for a first operating region and high pressure EGR downstream of a compressor outlet for a second operating range to further improve turbocharger operating margin and overall efficiency. 대 표 청 구 항 청구 1항 A method for controlling a turbocharged internal combustion engine having at least two turbochargers with at least a first compressor and first turbine and a second compressor and a second turbine, respectively, the method comprising: operating the turbochargers in a series configuration for a first operating region by selectively connecting an outlet of the first turbine to an inlet of the second turbine; and operating the turbochargers in a parallel configuration for a second operating region by decoupling an outlet of the second compressor from an inlet of the first compressor and coupling the outlet of the second compressor to an intake manifold of the internal combustion engine

309 20 기술내용 Dual Loop EGR 등록번호 [US] 7,165,540 등록권자 Honeywell International Inc. 출원일 등록일 발명의 명칭 Dual and hybrid EGR systems for use with turbocharged engine 요 약 대 표 도 면 EGR systems for an internal combustion engine configured to operate using multiple-staged turbochargers, or a pair of single stage turbochargers, to provide exhaust gas recirculation to meet emissions requirements while not affecting engine performance. One or two EGR loops operating at low, intermediate, or high pressures may be employed. EGR exhaust gases may be taken directly from the exhaust manifold, or after the exhaust stream has passed through a turbocharger turbine. EGR exhaust gases may be injected at an intermediate pressure between stages of a multiple stage turbocharger, or alternatively between a low pressure turbocharger compressor and high pressure turbocharger compressor, before being boosted to a pressure high enough to ensure the desired mass flow to the engine and delivered to the intake manifold. Intake air may be pressurized prior to mixing with the EGR exhaust gases. 대 표 청 구 항 청구 1항 An EGR system comprising: an engine having an intake manifold and an exhaust manifold; a first turbocharger and a second turbocharger; an exhaust gas bypass stream; a control valve connected in the exhaust gas bypass stream to control the amount of exhaust gas received from the exhaust manifold; and a cooler to cool the exhaust gas; wherein any exhaust gas passing through a turbine section of the second turbocharger has first passed through a turbine section of the first turbocharger; and wherein said exhaust gas is mixed with intake air to form an exhaust gas/air mixture and the exhaust gas/air mixture is compressed by a compressor section of the first turbocharger before being directed to the intake manifold

310 21 기술내용 Dual Loop EGR International Engine 등록번호 [US] 7,168,250 등록권자 Intellectual Property Company 출원일 등록일 발명의 명칭 Engine valve system and method 요 약 대 표 도 면 An engine system ( 100 ) has a valve system ( 137 ). An inlet of a turbine ( 109 ) is fluidly connected to a first inlet ( 119 ) of the valve system ( 137 ). An outlet of the turbine ( 123 ) is fluidly connected to a second inlet ( 113 ) of the valve system ( 137 ). An outlet of a compressor ( 155 ) is fluidly connected to a first outlet ( 115 ) of the valve system ( 137 ). An inlet of the compressor ( 141 ) is fluidly connected to a second outlet ( 111 ) of the valve system ( 137 ). An inlet of an exhaust gas recirculation system ( 133 ) is fluidly connected to a third outlet ( 121 ) of the valve system ( 137 ), and an outlet of the exhaust gas recirculation system is fluidly connected to a third inlet ( 117 ) of the valve system ( 137 ). 대 표 청 구 항 청구 1항 A method comprising the steps of: in a high mode of engine operation, directing high-pressure exhaust gas from upstream of a turbine in an exhaust system of an engine into an exhaust gas recirculation (EGR) path that outputs recirculated gas into the engine air intake system at a location downstream of a compressor; in a low mode of engine operation, directing low-pressure exhaust gas from downstream of the turbine into the EGR path, and outputting recirculated gas into the engine air intake system at a location upstream of the compressor; and changing a position of a six-way two-position valve at times when an engine operation changes from the high mode of engine operation to the low mode of engine operation

311 22 기술내용 Low Pressure EGR 공개번호 [JP] 출원인 HINO MOTORS LTD 출원일 공개일 발명의 명칭 EGR CONTROL METHOD AND DEVICE FOR SUPERCHARGE TYPE DIESEL ENGINE 요 약 대 표 도 면 PURPOSE: To lessen contamiation in a compressor by reducing EGR amount to be passed through the compressor, in an EGR device in a supercharge type engine. CONSTITUTION: A primary exhaust system 6 prior to be led into a turbine 2 and a low pressure EGR passage 8 to connect it to a primary air intake system 4 until it goes to a compressor 3, the passage 8 is provided with a valve 9. The primary exhaust system 6 is connected to a secondary air intake system 5 which goes out of the compressor 3 with a high pressure EGR passage 10, and a valve 11 is provided on the passage 10. A controller 12 detects the pressure difference between supercharge pressure of the secondary air intake system and exhaust pressure of the primary exhaust system 1, and the engine rotation, to transmit opening/closing signals to the valves 9, 11. Now, if the supercharge pressure P1 of the secondary air intake system 5 is smaller than the exhaust pressure P2 of the primary exhaust system 6, the controller 12 closes the valve 9, opens the valve 11, to lessen contamination due to the exhaust of the compressor

312 23 기술내용 Dual Loop EGR 공개번호 [JP] 출원인 HINO MOTORS LTD 출원일 공개일 발명의 명칭 EGR DEVICE 요 약 대 표 도 면 PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel EGR device capable of realizing a simultaneous reduction of NOX and a black smoke by co-use of previous mixed compression ignition and solving a problem that an accidental fire easily occurs at a low load area. SOLUTION: The EGR device of an engine 1 provided with a turbo-charger is provided with a low pressure EGR pipe 12 for drawing out a part of an exhaust gas 9 from an exhaust pipe 11 at a downstream as compared with a turbine 2b of the turbo-charger 21 and re-circulating it to a suction pipe 5 at an upstream as compared with a compressor 2a of the turbo-charger 2; and a high pressure EGR pipe 17 for drawing out a part of an exhaust gas 9 from an exhaust manifold 10 and re-circulating it to a suction manifold 7. The low pressure EGR pipe 12 is selected and the exhaust gas 9 is re-circulated at an operation state of high load to intermediate load. The high pressure EGR pipe 17 is selected and the exhaust gas 9 is re-circulated at an operation state of low load to 0 load. Whereas, a previous mixed compression ignition is carried out in the operation state excepting for high load

313 24 기술내용 Dual Loop EGR MITSUBISHI FUSO TRUCK & BUS 공개번호 [JP] 출원인 CORP 출원일 공개일 발명의 명칭 요 약 대 표 도 면 COMPRESSION IGNITION TYPE INTERNAL COMBUSTION ENGINE PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce exhaust emission in a wide operation region without deteriorating engine performance and controllability and responsiveness of EGR control by effectively using both a high pressure EGR passage and a low pressure EGR passage. SOLUTION: A diesel engine provided with a turbocharger 2 comprises: a low pressure EGR pipe 12 for recirculating a part of exhaust gas from an exhaust pipe 11 at a downstream side of a turbine 2b of the turbocharger 2 to an intake pipe 5 on an upstream side of a compressor 2a of the turbocharger 2; and a high pressure EGR pipe 17 for recirculating a part of the exhaust gas from an exhaust manifold 10 to an intake manifold 7. Based on a detection signal from an operating condition detection means, EGR and pre-mixed combustion are performed by mainly using high pressure EGR and subsidiarily using low pressure EGR in a low and medium engine speed/low and medium load region, EGR is performed using the low pressure EGR and normal combustion is performed by injecting fuel in the vicinity of compression top dead center in low and medium engine speed/high load region, and EGR is performed using the high pressure EGR and the normal combustion is performed by injecting the fuel in the vicinity of the compression top dead center in a high engine speed/low to high load region

314 25 기술내용 Dual Loop EGR 공개번호 [JP] 출원인 TOYOTA MOTOR CORP 출원일 공개일 발명의 명칭 INTERNAL COMBUSTION ENGINE 요 약 대 표 도 면 PROBLEM TO BE SOLVED: To enable low-temperature combustion even in high required load. SOLUTION: This internal combustion engine 10 comprises a change-over means for change-over between low-temperature combustion and normal combustion where the amount of inactive gas to be supplied into a combustion chamber is less than the amount of inactive gas when generating a peak amount of soot, and a turbo charger 15. An exhaust gas circulation device has a low pressure exhaust gas recirculation passage 61 where the pressure of recirculated exhaust gas is low, a high pressure exhaust gas recirculation passage 29 where the pressure of recirculated exhaust gas is high, a first recirculated exhaust gas control valve 64 for controlling the amount of recirculated exhaust gas flowing in the low pressure exhaust gas recirculation passage, and a second recirculated exhaust gas control valve 31 for controlling the amount of recirculated exhaust gas flowing in the high pressure exhaust gas recirculation passage. In the internal combustion engine 10 when performing low-temperature combustion, the amount of the recirculated exhaust gas flowing in the low pressure exhaust gas recirculation passage and the amount of the recirculated exhaust gas flowing in the high pressure exhaust gas recirculation passage are controlled in accordance with required engine load

315 26 기술내용 Dual Loop EGR 공개번호 [JP] 출원인 TOYOTA MOTOR CORP 출원일 공개일 발명의 명칭 요 약 대 표 도 면 EXHAUST RECIRCULATION CONTROL DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE PROBLEM TO BE SOLVED: To prohibit deterioration of durability of an EGR device, while securing acceleration performance. SOLUTION: In a high pressure side EGR passage connecting an exhaust passage upstream of a turbine to an intake passage downstream of a compressor, a high pressure side EGR control valve is disposed. In a low pressure side EGR passage connecting an exhaust passage downstream of the turbine to an intake passage upstream of the compressor, a low pressure side EGR control valve is disposed. In a first range I where an engine load L is lower than a set load LS(N), the high pressure side EGR control valve is opened, while the low pressure side EGR control valve is closed. In a second range II where the engine load L is higher than the set load LS(N), the high pressure side EGR control valve is closed, while the low pressure side EGR control valve is opened. In a third range III where the engine load L is higher than an upper limit load LU(N), both the high pressure side EGR control valve and the low pressure side EGR control valve are closed. In transition from the first range I to the third range II where quick engine acceleration operation is conducted, the low pressure side EGR control valve is held in a closed state

316 27 기술내용 Dual Loop EGR 공개번호 [JP] 출원인 NISSAN MOTOR CO LTD 출원일 공개일 발명의 명칭 EXHAUST EMISSION CONTROL DEVICE OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINE 요 약 대 표 도 면 PROBLEM TO BE SOLVED: To perform a deterioration diagnosis of a NOx trap catalyst accurately without being influenced by the EGR amount. SOLUTION: The deterioration diagnosis of the NOx trap catalyst 12 installed in an exhaust passage 10 and trapping the NOx in oxidizing atmosphere is performed on the basis of the time from the air-fuel ratio upstream of the catalyst 12 having become rich to the air-fuel ratio downstream becoming rich at the time of control in which the trapped NOx is purified by reducing, and changing-over is made from a high pressure EGR passage 14 in which the EGR gas is circulated from the upstream of the catalyst 12 used in normal operation prior to it to a low pressure EGR passage 15 in which the EGR gas is circulated from the downstream of the catalyst 12, and thereby the NOx trap characteristic of the NOx trap catalyst are prevented from being influenced by the EGR amount so as to enhance the diagnostic accuracy

317 28 기술내용 공개번호 [JP] 출원인 NISSAN DIESEL MOTOR CO LTD 출원일 공개일 발명의 명칭 EXHAUST RECIRCULATION DEVICE 요 약 대 표 도 면 PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an EGR device capable of preventing EGR back-flow in an EGR pipe when carrying out EGR, in an engine with a turbo charger. SOLUTION: The exhaust recirculation device determines whether EGR is necessary or not from an operation state of the engine 1. In case that EGR is required and necessary EGR amount cannot be obtained even if an EGR valve Ve is fully opened, opening of a throttle mechanism Vd is decreased. Therefore, the number of rotations of a turbine 31 of the turbo charger 3 is decreased, thereby carrying out control for lowering pressure P1 at a merging point G of an EGR system 8 and an intake system

318 29 기술내용 공개번호 [JP] 출원인 TOYOTA MOTOR CORP 출원일 공개일 발명의 명칭 TURBOCHARGING SYSTEM FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE 요 약 대 표 도 면 PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a turbocharging system for an internal combustion engine having improved responsiveness to EGR for executing the EGR without impairing turbocharging performance. SOLUTION: The turbocharging system for the internal combustion engine comprises a low pressure turbocharger 4, a high pressure turbocharger 5 having a turbine 5b arranged on the upstream of a turbine 4b of the low pressure turbocharger 4 along an exhaust passage 3 and a compressor 5a arranged on the downstream of a compressor 4a of the low pressure turbocharger 4 along a suction passage 2 and having a smaller capacity than the low pressure turbocharger 4, and an EGR passage 16 connecting an EGR pick-out position set between the turbine 5b of the high pressure turbocharger 5 and the turbine 4b of the low pressure turbocharger 4 to an EGR introduction position set between the compressor 4a of the low pressure turbocharger 4 and the compressor 5a of the high pressure turbocharger

319 30 기술내용 Dual Loop EGR 공개번호 [JP] 출원인 TOYOTA MOTOR CORP 출원일 공개일 발명의 명칭 EXHAUST EMISSION PURIFICATION DEVICE IN HYBRID VEHICLE 요 약 대 표 도 면 PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the exhaust gas purification performance by improving the reduction efficiency of a NOx catalyst for occluding unpurified NOx and a reducing agent while preventing flowing out thereof in an exhaust emission purification device in a hybrid vehicle. SOLUTION: The exhaust emission purification device 50 is provided with a first catalyst 51 and a second catalyst 52 capable of being reduced by occluding NOx in the exhaust emission in an exhaust pipe 46, and a fuel addition valve 61 to feed fuel as the reducing agent to each catalyst 51, 52. At EV running by MGs 12, 13 in stopping DE 11 when fuel is injected from the fuel addition valve 61 into an exhaust port 33, while a low pressure EGR valve 59 is opened and a shutter valve 68 is closed, an electrically assisted turbosupercharger is actuated, the NOx and fuel flowed out from the first catalyst 51 and the second catalyst 52 are returned into a suction pipe 37 through an low pressure EGR passage 58, and circulated into the first catalyst 51 and the second catalyst

320 31 기술내용 Dual Loop EGR MITSUBISHI FUSO TRUCK & BUS 공개번호 [JP] 출원인 CORP 출원일 공개일 발명의 명칭 EGR DEVICE 요 약 대 표 도 면 PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent catalyst temperature drop and turbo lag when exhaust gas temperature drops with accompanying light load operation of an internal combustion engine with a supercharger. SOLUTION: An electronic control unit 10 for EGR device closes an exhaust gas throttle valve 7 provided in a downstream of a branch part 3a from an exhaust gas passage 3 of a low pressure EGR passage 30 to control exhaust gas flow in quantity to an exhaust emission control device 8 provided in a downstream of the exhaust gas throttle valve and prevent drop of temperature of an exhaust emission control catalyst, also opens the low pressure EGR valve to perform low pressure EGR. Intake air quantity to the internal combustion engine 1 and exhaust gas flow in quantity to the supercharger are increased to prevent drop of supercharger rotation speed to prevent turbo lag

321 32 기술내용 Dual Loop EGR 공개번호 [JP] 출원인 HINO MOTORS LTD 출원일 공개일 발명의 명칭 EGR DEVICE 요 약 대 표 도 면 PROBLEM TO BE SOLVED: To materialize high EGR rate without causing great deterioration of fuel economy. SOLUTION: This device is provided with a low pressure loop 14 drawing part of exhaust gas 9 out from an exhaust passage in a downstream of a turbine 2b and re-circulating the same to an intake pipe 5 in an upstream of a compressor 2a, and a high pressure loop 15 drawing part of exhaust gas 9 out from an exhaust manifold 10 and re-circulating the same to a part in a neighborhood of an inlet of an intake manifold 10, EGR valves 19, 21 provided in the low pressure loop 14 and the high pressure loop 15 and adjusting recirculation quantity of exhaust gas 9, and a control device 23 controlling each EGR valves 19, 21 performing base exhaust gas recirculation at EGR rate which is in a level not generating black smoke at a time of acceleration by the low pressure loop 14 and performing additional exhaust gas recirculation to compensate insufficient EGR rate part by the high pressure loop and coping with avoidance of black smoke at a time of acceleration mainly by immediately reducing recirculation quantity of exhaust gas 9 in the high pressure loop 15 side

322 33 기술내용 Low Pressure EGR 공개번호 [EP] 출원인 ENGELHARD CORP 출원일 공개일 발명의 명칭 요 약 LOW PRESSURE EXHAUST GAS RECIRCULATION SYSTEM FOR SUPERCHARGED DIESEL ENGINES 대 표 도 면 A low pressure EGR system suitable for use as a passive retrofit system is disclosed for moving vehicles equipped with a diesel engine. The EGR loop inlet is positioned upstream of the exhaust particulate filter and downstream of the turbine to utilize backpressure created by the exhaust particulate filter to insure EGR flow in the loop. A catalyzed soot filter in communication with the EGR pickup insures cleansed EGR gases at the EGR return downstream of the air filter and upstream of the compressor. A corrugated EGR line provides cooling of the EGR gases. 대 표 청 구 항 청구 1항 1. An EGR system for a vehicle equipped with a diesel engine having an intake manifold and an exhaust manifold comprising: a turbocharger having a compressor for supplying combustion air to said intake manifold and a turbine operatively connected to said compressor for receiving exhaust gases from said exhaust manifold to operate said compressor; an exhaust particulate filter downstream of and in fluid communication with the outlet of said turbine for removing particulate matter from the exhaust gases; an EGR particulate filter positioned upstream of said exhaust particulate filter and downstream of said exhaust manifold; an intake air filter upstream of the compressor for supplying filtered combustion air to said compressor; a low pressure EGR line extending from an inlet downstream of said turbine to an outlet upstream of the compressor and downstream of the air filter; said inlet of said EGR line formed as a pick-up tube containing said EGR particulate filter whereby backpressure developed on the exhaust gases by the exhaust particulate filter in combination with vacuum developed at said EGR line outlet by filtered combustion airflow from the air filter induces a slip stream of the exhaust gases to travel through said EGR line from its inlet to its outlet

323 34 기술내용 Dual Loop EGR Bayerische Motoren Werke 공개번호 [EP] 출원인 Aktiengesellschaft 출원일 공개일 발명의 명칭 Clean low pressure exhaust gas recirculation 요 약 대 표 도 면 The engine includes a turbocharger (2), a particulate filter (3) and an exhaust gas recirculation system (4). The particulate filter is provided with a sulfur trap. The exhaust gas recirculation system is arranged between the outlet (6) of the particulate filter and the suction side (7) of the turbocharger. 대 표 청 구 항 청구 1항 1. With the exhaust gases it result to internal combustion engine (1), by a turbocharger (2), a particle filter (3), and marked by a recycling of exhaust gases (4), from the fact that the particle filter is equipped with case of sulfur

324 2. 특허키워드 ( ): 노이즈 제거한 최종 분석대상 건수 기술 분류 HCCI EGR 한글 검색식 ((F02*).ipc. or (F01*).ipc.) 영문 검색식 and (HCCI* or phcci or ((F02*).ipc. or (F01*).ipc.) ((예혼합* 균질* or 균일* or and (HCCI* or phcci* or 호모* or 프리믹스* or (((homo* or premix*) near2 premix* or homo*) and (압 (charg* or compress*)) and 축* or 충진* or 충전* or (combust* or ignit*))) compress* or charg*) and (착화* or 점화* or 이그*))) 한국: 82건 (19건) (((F02M-025/07*).ipc.) or EGR* or 이지알* or 이쥐알 * or ((배기* or 배출* or 이 미국: 343건 (106건) 일본: 956건 (290건) 유럽: 150건 (41건) 그져스트* or exhaust*) (((F02M-025/07*).ipc.) near2 (재순환* or 환류* or EGR* or (exhaust* near2 리턴* or recirculat* or (recircul* or recycl* or return*)) or 배기가스재순환* return* or reflux*))) and or 배기가스환류*) and (디젤 (diesel* or (compress* * or 디이젤* or 압축착화* near2 ignit*)) or 압축점화* or (압축* near2 (점화* or 착화*)) or CI엔진*) 한국: 266건 (120건) 미국: 584건 (217건) 일본: 2193건 (747) 유럽: 325건 (123건) LNT (LNT or ((린* or 희박* or (LNT or (lean* and (NOx* or

325 LNC Urea-S CR lean*) and (질소산화* or or NOx* or NO2* or (질소* near 산화) or 산화질 (nitrogen* adj Oxides*) or 소* or 녹스* or 낙스* or 탈 nitrogenoxides* or DeNOx 질* or NOx* or NOx* or or denitri*) near2 (trap* or NO2*) and (트랩* or 트렙* adsor* or storag* or or 흡착* or 흡장* or reduction*))) and trap*))) and ((F01*.ipcm.) or ((F01*.ipcm.) or (F02*,ipcm.) (F02*,ipcm.) or or (B01*.ipcm.)) (B01*.ipcm.)) 미국: 385건 (136건) 한국: 110건 (50건) 일본: 560건 (256건) 유럽: 184건 (68건) (LNC or ((린* or 희박* or (LNC or (HC-SCR* or lean*) and (질소산화* or hydrocarbon-scr*) (질소* near 산화) or 산화질 (lean* and (NOx* or NOx* 소* or 녹스* or 낙스* or 탈 or NO2* or (nitrogen* adj 질* or NOx* or NOx* or Oxides*) or nitrogenoxides* NO2*) and (촉매* or 카탈* or DeNOx or denitri*) near2 or 카타* or catalyst*))) and catalyst*)) and ((F01*.ipcm.) ((F01*.ipcm.) or (F02*.ipcm.) or (F02*,ipcm.) or or (B01*.ipcm.)) (B01*.ipcm.)) 미국: 230건 (74건) 한국: 211건 (70건) 일본: 518건 (180건) 유럽: 104건 (32건) (유레아* or 우레아* or (urea* or ammonia* or urea* or 암모* or 카르바미 carbamid*) and (SCR or 드* or 요소*) and (SCR or catalyst*) and exhaust* and 에스씨알* or 에스시알* or (NOx* or NOx* or NO2* or 에쓰씨알* or 에쓰시알 or (nitrogen* adj Oxides*) or (선택적* near 촉매*) or 슬 nitrogenoxides* or DeNOx 립*) and ((질소* near 산화) or denitri* or (ammonia* or 녹스* or 낙스* or NOx* adj slip*) or (ammonia* adj or NO2* or 산화질소* or 질 oxidat* adj catalyst*)) and or

326 LNT+ SCR 소산화* or (nitrogen* adj ((F01*.ipc.) or (F02*.ipc.) or oxid*)) and ((F01*.ipc.) or ((B01*.ipc.) and engine*)) (F02*.ipc.) or (B01*.ipc.)) 미국: 143건 (49건) 한국: 66건 (23건) 일본: 318건 (88건) 유럽: 77건 (24건) (유레아*or 우레아* or urea* (urea* or ammonia* or or 암모* or 카르바미드* or carbamid*) and (SCR or 요소* or 환원제*) near (제 catalyst*) and exhaust* and 너* or 전환* or 생성* or 무 (NOx* or NOx* or NO2* or 주입*) and (SCR*or 에스씨 (nitrogen* adj Oxides*) or 알* or 에스시알*or 에쓰씨알 nitrogenoxides* or DeNOx * or 에쓰시알* or (선택적* or denitri* or (ammonia* nea 촉매*)) and (질소* or adj slip*) or (ammonia* adj 녹스* or 낙스* or NOx or oxidat* adj catalyst*)) and NO2 or 산화질소* or 탈질*) ((F01*.ipc.) or (F02*.ipc.) or and (f01*.ipcm. or f02*ipcm. ((B01*.ipc.) and engine*)) or b01*.ipcm.) 미국: 38건 (3건) 한국: 8건 (4건) 일본: 33건 (5건) 유럽: 8건 (1건)

327 주 의 1. 이 보고서는 산업자원부에서 시행한 산업기술개발사업의 연구기획 보고서 이다. 2. 이 연구기획 내용을 대외적으로 발표할 때에는 반드시 산업자원부에서 시 행한 산업기술개발사업의 연구기획결과임을 밝혀야 한다.