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재숙 안
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1 Transactions of KSAE, Vol. 25, No. 3, pp (2017) Copyright C 2017 KSAE / pissn / eissn DOI 소형자동차실제도로주행배출가스측정을위한국내주행경로개발 강건우 1) 이종태 1) 박준홍 1) 차준표 2) 전문수 *2) 국립환경과학원교통환경연구소 1) 한국교통대학교자동차공학과 2) Development of Korean RDE Routes for On-road Emissions Measurement of Light Duty Vehicles Gunwoo Kang 1) Jongtae Lee 1) Junhong Park 1) Junepyo Cha 2) Mun Soo Chon *2) 1) Transportation Pollution Research Center, National Institute of Environmental Research, 42 Hwangyeong-ro, Seo-gu, Incheon 22689, Korea 2) Department of Automotive Engineering, Korea National University of Transportation, Chungbuk 27469, Korea (Received 20 February 2017 / Revised 10 March 2017 / Accepted 12 March 2017) Abstract : Although emission regulations have been gradually strengthened in the past decade, the road transport section remains the most important source of NOx emission in air pollution. One reason is that there has been an increase in the proportion of diesel vehicles and in the volume of traffic. In addition, the certification procedure for standard emission limit does not sufficiently reflect real traffic condition and various driving patterns. Therefore, the European Commission(EC) has recently come up with the RDE-LDV(Real driving emissions-light duty vehicle) regulations, and the Ministry of Environment in Korea has been conducting research on evaluating RDE-LDV with PEMS(Portable Emission Measurement Systems). According to the trip requirements of the 2nd RDE package announced by the EC, the objectives of the present study include the development of Korean RDE routes to reflect domestic traffic and road conditions. Based on the results, both RDE routes are in correct compliance with RDE-LDV regulations, including trip requirements and trip dynamics. KOR-NIER Route 1, in particular, has a higher driving load in rural driving with regard to excessive gradient of elevation compared to KOR-NIER Route 2, including relatively plane rural driving. Key words : Emission regulations( 배기가스규제 ), RDE-LDV( 소형차실제도로주행배출가스 ), PEMS( 이동식배기가스측정장치 ), Trip requirements( 주행요건 ), Trip dynamics( 주행동특성 ) 1. 서론 1) 경유자동차로부터배출되는질소산화물 (NOx) 은입자상물질 (PM, Particulate Matter) 과함께지속적으로관리해야할유해배기가스중의하나이다. 정부는 2002년유럽의배출가스관리제도를도입한이후유로 5 및유로 6 기준을유럽과동일한시기인 2009년과 2014년에각각적용하였다. 1,2) 상대적으로짧은시기에선진국과동일한수준을 * Corresponding author, mschon@ut.ac.kr 적용한배출가스허용기준강화정책은자동차제조사의기술적성과를유도하여국내자동차산업의국제경쟁력강화에기여하였다. 국립환경과학원이발표한 2013년 도로이동오염원 에의한국내 NOx 배출량은 2003년대비약 29 % 감소하였으며, 유럽의경우에도 1990년이후 2013년까지약 59 % 감소하는것으로보고되고있어각국의배출가스허용기준강화정책은어느정도실효성이있는것으로분석할수있다. 3,4) 그러나이러한 NOx 배출량감소경향에도불구 287

2 강건우 이종태 박준홍 차준표 전문수 하고 2012년및 2013년국내 NOx 배출오염원중 도로이동오염원 은각각 32.1 % 및 30.8 % 로여전히가장큰비율을차지하고있으며, 유럽의경우에도 2013년및 2014년총 NOx 배출량중 도로이동오염원 이모두 39 % 로가장크게기여하는배출원인것으로보고되어 도로이동오염원 에의한 NOx 배출은여전히중요하게관리해야할오염물질배출원중의하나인것으로나타나고있다. 3-6) 국립환경과학원은이와같은현상이나타나는주요원인을배출가스허용기준관리제도의현행인증시험모드가실제도로의다양한주행패턴을충분히반영하지못하기때문인것으로판단하고 2011 년부터 PEMS(Portable Emission Measurement Systems) 장비를이용한소형자동차실제도로주행배출가스 (RDE-LDV, Real Driving Emissions-Light Duty Vehicles) 에관한연구를진행하였으며, 실제도로주행조건에서소형경유자동차의 NOx 배출량이배출허용기준을상당히초과하는것을확인하고현행제작자동차배출가스관리제도에문제점이있음을보고하였다. 7-12) 환경부는이러한연구결과를바탕으로실제도로주행배출가스검사제도의국내도입에대한가능성및실효성을확인하였으며, 2014년 2월 RDE-LDV 검사방식의초안을유럽과동시에공개하고 2015년 5월소형경유자동차 RDE-LDV 검사방식최종안을확정하였다. 또한 RDE-LDV 관리제도의 NOx 배출허용기준을 2017년 9월부터는인증기준의 2.1배, 2020년 1월부터는 1.5배를만족해야한다는최종안을확정하여 2015년 10월에발표하였으며, 2016년 경유승용차실제도로조건배출가스관리제도 를입법예고하였다. RDE-LDV 관리제도세부규정의 2nd Package 에는주행거리, 주행시간, 주행속도및주행경로의구성등경로요건 (Trip requirements) 등을제시하고있으며, 최근에보완한 3rd Package 에는냉간시동 (Cold start) 조건, 하이브리드자동차적용방법, 입자수 (Particle number) 적용기준등을추가하였다. 따라서효율적인제도운영을위해서는경로요건규정을만족하는국내 RDE 주행경로가개발되어다양한시험을통한기술적경험이축적되어져야한다. 본 연구에서는 RDE-LDV 관리제도의세부규정을만족하는국내 RDE 주행경로를개발하였으며, 다양한차종으로주행시험을수행하여주행특성을분석하였다. 또한국내 RDE 경로의주행특성을 EC-JRC (European Commission-Joint Research Centre) 에서개발한유럽 RDE 경로와비교하여국제표준화에부합하는 RDE-LDV 제도의국내도입방안을제시하고자한다. 2. 주행경로및주행특성검증방법 2.1 RDE 시험의주행경로요건 EC(European commission) 에서규정한 RDE-LDV 시험의주행경로는기본적으로도심 (Urban), 교외 (Rural), 전용도로 (Motorway) 순서로구성되어야하며, 주행시험은연속적으로이루어져야한다. 여기서도심주행은 60 km/h 이하의차속, 교외주행은 60 km/h 초과 90 km/h 이하의차속, 전용도로주행은 90 km/h 초과차속으로정의한다. 총주행거리에대한백분율로나타내는주행점유율은각각 34 % 의도심주행, 33 % 의교외및전용도로주행점유율로구성하며 ±10 % 범위내에서조정이가능하나도심주행점유율은최소 29 % 이상이어야한다. 또한도심, 교외및전용도로주행거리는모두 16 km 이상이어야한다. 도심구간평균차속은정지구간을포함하여 15 km/h ~ 40 km/h의주행되어야하며, 1 km/h 미만의차속으로정의되는정지구간은도심구간주행시간의 6 % ~ 30 % 를차지하여야하고 10초이상의정지구간을 2회이상포함하여야한다. 전용도로차속은 90 km/h ~ 110 km/h의범위로주행되어야하며, 100 km/h 이상으로주행되는시간이 5분이상이어야한다. 이상의 RDE 시험에대한총주행시간은 90분 ~ 120분사이에이루어져야한다. 2.2 RDE 시험의주행동특성검증 2015년확정한 RDE 규정인 2nd Package에는실제도로주행시험은도심, 교외및전용도로로구성된각주행구간에서시험차량이과도한출력으로주행되어서는안되며, 또한충분한가속도가유지되어야한다는개념을제시하고있으며, 이를검증하기위한주행동특성변수로양의상대가속도 288 한국자동차공학회논문집제 25 권제 3 호, 2017

3 소형자동차실제도로주행배출가스측정을위한국내주행경로개발 (RPA, Relative Positive Acceleration) 와비출력 (v a, Vehicle speed per positive acceleration) 을정의하였다. 여기서 v a pos 는차속에양의가속도를곱한값으로단위가 m 2 /s 3 또는 W/kg으로표시되어본연구에서는이변수를비출력 (Mass specific power) 로표현하였다. RDE 주행에대한시험차량의비출력과상대가속도는다음과같이계산한다. 먼저실시간 (1 Hz) 으로취득된차속 (km/h) 데이터를이용하여다음식으로시험차량의주행거리, 가속도및비출력 (v a) 을계산한다. (1) (2) (3) where d i : distance covered in time step i, [m] v i : vehicle speed in time step i, [km/h] a i : acceleration in time step i, [m/s 2 ] 계산된데이터들은차속을기준으로도심 (v i 60 km/h), 교외 (60 km/h < v i 90 km/h) 및전용도로 (v i > 90 km/h) 구간으로구분한후식 (4) 를이용하여각주행구간의평균차속을계산한다. (4) where N k : total number of samples of the urban, rural, and motorway shares RDE 시험시인위적인정속주행을제한하고충분한동특성을확보한상태에서실제도로주행시험이완료될수있도록유도하기위하여도심, 교외및전용도로주행조건에서식 (2) 에나타낸가속도데이터중 0.1 m/s 2 를초과하는가속도데이터가최소 150개이상나타나도록주행되어야한다. 또한각주행구간의가속도데이터중 a i 0.1 m/s 2 인조건에해당하는양의비출력 (v a pos) 데이터를오름차순으로정렬한후 95 % 백분위수 (95 % Percentile) 에해당하는 (v a pos) k_[95] 를계산한후, 이값을 WLTC (Worldwide harmonized Light vehicles Test Cycle) 개 Fig. 1 Evaluation example of vehicle speed per positive acceleration with RDE test data 발데이터로부터산출된기준비출력과비교하여주행상태의과도 (Excess) 정도를평가하며, 주행구간별평균차속으로계산한아래의비출력조건에부합하는경우주행시험은무효한것으로판단한다. Fig. 1에 RDE 시험데이터의각주행구간의비출력, 비출력의 95 % 백분위수및기준값의계산예를나타내었다. (5) (6) 한편, 각주행구간의평균양의상대가속도인 RPA는식 (7) 을이용하여계산하여 WLTC 개발데이터로부터산출된가속도를기준으로 RDE 시험의가속조건에대한부족 (Insufficiency) 정도를평가하며, 각주행구간의평균차속으로계산되는아래의조건에부합하는경우 RDE 주행시험은무효한것으로판단한다. Fig. 2에 RDE 시험의주행구간별상대가속도계산예를기준값과비교하여나타내었다. (7) (8) (9) 2.3 RDE 경로의누적상승고도검증 RDE 주행경로의고도조건을검증하기위한변수 Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers, Vol. 25, No. 3,

Gunwoo Kang Jongtae Lee Junhong Park Junepyo Cha Mun Soo Chon 대한누적상승고도 (Cumulative positive altitude gain) 은 1,200 m/100 km 보다작아야한다. 3. RDE 경로주행특성시험결과및고찰 Fig.

4 Gunwoo Kang Jongtae Lee Junhong Park Junepyo Cha Mun Soo Chon 대한누적상승고도 (Cumulative positive altitude gain) 은 1,200 m/100 km 보다작아야한다. 3. RDE 경로주행특성시험결과및고찰 Fig. 2 Evaluation example of relative positive acceleration with RDE test data 인누적상승고도 (Cumulative positive altitude gain) 는다음과같이계산한다. 실시간 (1 Hz) 으로취득된 GPS 고도데이터중지형도 (Topographic map) 와의고도차이가 40 m 이상차이가나는경우에는지형도의고도값으로수정하고, 이전시간과의고도차이가현재시간차속기준 45 경사로높이보다큰경우이전시간의고도값으로수정한다. 고도데이터의수정을완료한후, 주행시간에대한고도값을선형보간법을사용하여 1 m 간격의주행거리에대한고도값으로변환한다. 이고도데이터는식 (10) 에나타낸 400 m 주행거리에대한도로경사도 (Road grade) 를이용하여식 (11) 과같이고도데이터의순탄 (Smoothing) 과정을수행한다. (10) (11) where R grade 1 : road grade at discrete way point h : altitude at discrete way point, [m] d : distance at discrete way point, [m] h sm : dmoothered altitude at discrete way point, [m] 식 (11) 에의해변환된고도데이터를이용하여 400 m 주행거리에도로경사도를다시계산한후, 양의경사도값만모두합산하여총주행거리로나눈최종누적상승고도를산출한다. 총주행거리에 3.1 국내 RDE 주행경로 EC에서규정한 RDE-LDV 주행경로요건을만족하는국내 RDE 주행경로로수도권을우선검토하였다. 우리나라수도권인서울, 경기, 인천지역은국내인구의 50 % 가량인약 2천 5백만명이거주하고있으며, 차량등록대수는약 45 % 정도를차지하고있어국내의대표적인교통상황및주행특성을반영하는지역으로자동차배출가스관리정책에우선적으로고려해야하는지역이다. 경로구성을위하여도심경로는서울시내의광화문, 잠실및강서구청을통과하는구간을검토하였으며, 교외경로는경인지역의아라뱃길, 올림픽대로, 강변북로및산악지역이포함된서울시북쪽장흥구간을검토하였다. 전용도로경로는교외경로와의연결성을고려하여인천국제공항고속도로와서울외곽순환고속도로구간을검토하였다. 이상의주행구간에서주행시험을반복수행하였으며, GPS 데이터로거를이용하여차속, 주행시간, 고도등의데이터를취득하였으며, GPS 차속데이터는시험차량의 OBD 차속데이터와비교검증하였다. 취득한데이터를이용하여 RDE 시험의경로요건적합성등을분석하여국내 RDE 주행경로인 KOR-NIER Route 1과 KOR-NIER Route 2를개발하였다. Fig. 3에나타낸 KOR-NIER Route 1은교외구간에서높은주행부하를갖도록개발한주행경로이며, 행신역을출발하여연세대, 독립문, 구파발까지의도심구간과송추역, 의정부외곽도로로이어지는교외구간, 호원 IC에서김포 IC까지주행되는서울외곽순환고속도로의전용도로구간으로구성하였다. Fig. 4에나타낸 KOR-NIER Route 2는서울도심의주행특성을반영한경로로능곡역을출발하여연세대, 광화문, 서대문역, 서강대교까지의도심구간과강변북로, 북로 JC, 제2자유로의능곡 IC까지이어지는교외구간, 강매 IC에서금산 IC까지의인천국제공항고속도로의전용도로구간까지주행된 290 한국자동차공학회논문집제 25 권제 3 호, 2017

Development of Korean RDE Routes for On-road Emissions Measurement of Light Duty Vehicles Fig. 3 Map of KOR-NIER Route 1 Fig. 4 Map of KOR-NIER Route 2 다.

4 % 인 것으로 분석되어 구간별 서 각각 38회, 45회 주행시험을 수행하였으며, 경로 16 km 이상으로 규정된 RDE 주행거리 요건과 주행 요건 및 주행 동특성 등을 분석하였다. 구간 점유율 요건(33 ± 10 %)을 모두 만족하였다. 또 한 이 경로에서 수행한 주행시험 시간은 평균 106.6 3.

5 Development of Korean RDE Routes for On-road Emissions Measurement of Light Duty Vehicles Fig. 3 Map of KOR-NIER Route 1 Fig. 4 Map of KOR-NIER Route 2 다. 개발된 국내 RDE 경로에서 총 18대의 차량을 이 km인 것으로 나타났으며, 평균 주행 점유율은 각각 용하여 KOR-NIER Route 1과 KOR-NIER Route 2에 36.9 %, 28.7 % 및 34.4 % 인 것으로 분석되어 구간별 서 각각 38회, 45회 주행시험을 수행하였으며, 경로 16 km 이상으로 규정된 RDE 주행거리 요건과 주행 요건 및 주행 동특성 등을 분석하였다. 구간 점유율 요건(33 ± 10 %)을 모두 만족하였다. 또 한 이 경로에서 수행한 주행시험 시간은 평균 국내 RDE 주행경로의 주행특성 분인 것으로 계산되어 RDE 주행시간 조건(90분 ~ 총 38회에 걸쳐 시험한 KOR-NIER Route 1은 평 120분)을 충족하는 것으로 분석되었으며, 도심, 교외 균 77.1 km로 주행되었다. 도심, 교외 및 전용도로 및 전용도로 구간에서 시험차량은 각각 23.3 km/h, 구간의 평균 주행거리는 각각 28.5 km, 22.1 km, km/h 및 km/h의 평균 차량속도로 주행되 Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers, Vol. 25, No. 3,

강건우 이종태 박준홍 차준표 전문수 Table 1 Trip summary of KOR-NIER Route 1 (averaged from 38 RDE tests) Urban Rural M.way Total Trip distance (km) 28.5 22.1 26.5 77.1 Trip share (%) 36.9 28.7 34.4 100.

way Total Trip distance (km) 27.0 19.8 27.1 73.9 Trip share (%) 36.5 26.8 36.7 100.0 Trip duration (sec) 4,416 960 918 6,294 Avg. veh. speed (km/h) 22.0 74.4 106.5 - (a) KOR-NIER Route 1 는것으로나타났다.

6 강건우 이종태 박준홍 차준표 전문수 Table 1 Trip summary of KOR-NIER Route 1 (averaged from 38 RDE tests) Urban Rural M.way Total Trip distance (km) Trip share (%) Trip duration (sec) 4,392 1, ,396 Avg. veh. speed (km/h) Table 2 Trip summary of KOR-NIER Route 2 (averaged from 45 RDE tests) Urban Rural M.way Total Trip distance (km) Trip share (%) Trip duration (sec) 4, ,294 Avg. veh. speed (km/h) (a) KOR-NIER Route 1 는것으로나타났다. 이상의주행시험데이터를이용하여 KOR-NIER Route 1의주행특성을 Table 1에요약하여나타냈다. Table 2에요약한 KOR-NIER Route 2에서는총 45 회의주행시험을수행하였으며, 평균주행거리는 KOR-NIER Route 1 보다조금짧은평균 73.9 km이다. 구간별평균주행거리는도심 27.0 km, 교외 19.8 km, 전용도로 27.1 km로모든구간이 16 km 이상주행되었으며, 주행점유율은도심 36.5 %, 교외 26.8 %, 전용도로 36.7 % 로나타나모든구간이 RDE 규정의경로요건을만족하다. 각주행구간의평균차량속도는도심 22.0 km/h, 교외 74.4 km/h, 전용도로 km/h로주행되었으며, 총 45회수행한평균주행시간은 104.9분인것으로나타나주행시간조건을충족하는것으로나타났다. 한편, 본연구에서개발한국내 RDE 시험경로인 KOR-NIER Route 1과 KOR-NIER Route 2의주행부하특성을분석하기위하여두주행경로에서나타나는하위주행구간 (Sub-trip) 의평균차속에대한상대가속도 (RPA, Relative positive acceleration) 분포를인증모드인 NEDC와 WLTC 주행모드와비교하여 Fig. 5에나타내었다. 두 RDE 주행경로의하위주행구간에대한 RPA 분포는 NEDC와 WLTC와같은인증시험주행모드보다다양한차속구간에서광범위하게분포하고있어인증모드의가속특성이실제도로주행조건을충분하게반영하고있지못하고있음을알수있으며, 이러한경향은특히평균차속 (b) KOR-NIER Route 2 Fig. 5 Comparison of on-road relative positive acceleration of sub-trip with NEDC and WLTC 이 50 km/h 이하인중저속구간에서더욱두드러지게나타나고있음을확인할수있다. 또한, 두경로의도심구간이교통지체현상이많은서울중심지를경유하도록개발하였기때문에두경로의저속및고속구간의 RPA는대체적으로유사하게분포하지만, 평균차속이 40 km/h ~ 70 km/h인중속구간에서 KOR-NIER Route 1의상대가속도가 KOR-NIER Route 2보다상대적으로높게분포하고있는것으로나타나고있다. 이러한결과가나타나는이유는 KOR-NIER Route 2의교외구간은강변북로를지나는비교적평탄한주행구간인반면 KOR-NIER Route 1의교외구간은경사로가포함된서울시북쪽의장흥지역을경유하도록개발되었기때문에중속구간인교외구간에서상대적으로높은 292 한국자동차공학회논문집제 25 권제 3 호, 2017

7 소형자동차실제도로주행배출가스측정을위한국내주행경로개발 양의가속도를갖는주행부하특성이나타난결과인것으로해석할수있다. 3.3 국내 RDE 주행경로의주행동특성 국내 RDE 경로의주행동특성을검증하기위하여두경로에서반복시험한차속데이터를바탕으로주행동특성변수인비출력 (v a) 과양의상대가속도 (RPA) 를계산하였으며, 두 RDE 경로각주행구간에서나타난 a > 0.1 m/s 2 인양의가속도의평균개수와범위를 Fig. 6에나타내었다. 두경로에서각각 38회및 45회주행시험한결과각주행구간에서 a > 0.1 m/s 2 인최소가속도수가모두 150개이상으로주행되어기준요건을만족하는것으로나타났다. 또한, 두경로의도심구간양의가속도평균개수가교외및전용도로보다훨씬많은약 1,300개인것으로분석되어빈번한정지신호및교통지체현상이심한도심주행특성이잘나타나고있으며, 정지구간이거의없는전용도로구간의양의가속도평균개수는각각 207개, 237개로가장적게나타나고있다. 한편교외주행구간에서 KOR- NIER Route 1의양의가속도평균개수는 KOR-NIER Route 2의 288개보다약 24 % 많은 379개인것으로분석되어교외구간에서높은주행부하를갖도록개발한 KOR-NIER Route 1의주행특성이잘반영된것으로분석되었다. KOR-NIER Route 1과 KOR-NIER Route 2에서각각 38회및 45회시험한차량의비출력 95 % 백분위수인 (v a pos) k_[95] 값을도심, 교외및전용도로구 Fig. 6 Number of datasets with acceleration values a > 0.1 m/s 2 on Korean RDE Routes Fig. 7 95th percentile of speed per acceleration and criteria with each speed bin in Korean RDE Routes 간으로분류하여계산한후, 평균값과표준편차를기준값과비교하여 Fig. 7에나타냈다. 두경로의 (v a pos) k_[95] 값은전용도로구간에서가장큰값을갖는것으로나타났으며, 모든주행구간에서 KOR- NIER Route 1의 (v a pos) k_[95] 값이큰것으로분석되었다. 또한, 두주행경로의각주행구간에서 (v a pos) k_[95] 값이모두기준값보다작은것으로나타나본연구에서개발한 RDE 주행경로는모두과도 (Excess) 조건을만족하는것으로나타났다. KOR-NIER Route 1과 KOR-NIER Route 2의양의상대가속도 (RPA) 평균값, 표준편차및기준값은 Fig. 8에나타냈다. Fig. 5에서설명한바와같이정지신호가많고교통지체현상이심한도심구간의상대가속도가크고정지구간이거의없는전용도로구간에서상대가속도가작은것으로나타났다. 또한, 비출력의경우와유사하게모든주행구간에서 KOR-NIER Route 1의상대가속도가 KOR-NIER Route 2보다큰것으로분석되었으며, 이러한경향은교외구간에서상대적으로크게나타나교외구간에서높은주행부하를갖도록개발한 KOR-NIER Route 1의주행특성이잘반영되었다는것을다시한번확인할수있다. 상대가속도의경우에도두주행경로의각주행구간에서 RPA 값이모두기준값보다큰것으로분석되어 RDE 주행경로모두가속조건에대한부족 (Insufficiency) 조건을충족하는것으로로나타났다. 이러한동특성분석결과들로부터본연구에서개발한국내 RDE 시험경로인 KOR-NIER Route 1과 Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers, Vol. 25, No. 3,

8 Gunwoo Kang Jongtae Lee Junhong Park Junepyo Cha Mun Soo Chon Fig. 8 Relative positive acceleration and criteria with each speed bin in Korean RDE Routes Table 3 Cumulative positive altitude gain of trip for KOR- NIER Route 1 and KOR-NIER Route 2 Results Stdev. Criteria RDE Route 1 (m/100 km) ,200 RDE Route 2 (m/100 km) KOR-NIER Route 2는모두 RDE 시험에적용할수있다는것을정량적으로확인할수있다. 두 RDE 시험경로의총주행거리에대한누적상승고도의평균값과표준편차는 Table 3에정리하여나타냈다. KOR-NIER Route 1과 KOR-NIER Route 2 의누적상승고도는각각 m/100 km, m/100 km인것으로분석되어교외주행구간에산악지역이포함된 KOR-NIER Route 1의누적상승고도가약 200 m/100 km 정도더높은것으로평가되었으며, 두경로모두고도조건을만족하는것으로나타났다. 3.4 국내및유럽의 RDE 주행경로비교분석 국내 RDE 주행경로의적합성을판단하고구간별주행특성과동특성을비교평가하기위하여이탈리아 Ispra 지역에서 EC-JRC가개발한유럽의 RDE 주행경로인 Labiena 경로와 Esperia 경로에서주행시험을수행하였으며, 총주행거리및도심, 교외, 전용도로구간에대한주행점유율을비교하여 Fig. 9 에나타내었다. 총주행거리가 74 km ~ 77 km 범위로개발한국내 RDE 경로는약 77 km 로주행된 EC-JRC 의 Esperia 경로와유사한주행거리를갖고있으며, EC-JRC 의 Fig. 9 Comparison of trip distance and share between Korean RDE Routes and EC-JRC RDE Routes Labiena 경로는도심구간약 36 km로다른경로보다길게구성되어총주행거리는약 91 km인것으로나타났다. 국내와 EC-JRC의 RDE 시험경로의각구간별주행거리는모두 16 km 이상으로구성되어있으며, 주행거리점유율은도심 36 % ~ 40 %, 교외 27 % ~ 32 %, 전용도로 30 % ~ 37 % 범위로모두경로요건을만족하고있다. 그러나국내 RDE 경로의도심구간주행거리점유율은 EC-JRC의경로보다낮게구성되어있으며, 전용도로구간의점유율은높게주행되는특성을보이고있다. Fig. 10은국내 RDE 경로와 EC-JRC의 RDE 시험경로의총주행시간에대한도심, 교외및전용도로주행시간점유율을도심구간의정시시간비율과함께비교하여나타낸그래프이다. 국내및 EC-JRC RDE 경로의도심구간주행시간점유율은전체주행시간의 66 % ~ 70 % 의범위에서국내 RDE 경로가약간높은점유율을보이고있으며, 교외구간은국내 RDE 경로가약 16 % 인것으로나타나약 21 % 로나타난 EC-JRC 경로보다약 5 % 낮은수준인것으로분석되었다. 12 % ~ 15 % 의범위인전용도로구간의주행시간점유율은국내 RDE 경로가 2 % 정도높은점유율로주행되었다. 국내및 EC-JRC RDE 시험경로의구간별주행시간점유율은대체적으로유사한것으로나타났지만, 국내시험경로는도심구간에서의정지기간이유럽의시험경로에비하여 2배가까이긴시간을차지하고있다. 이는 EC-JRC 경로의도심지역은교차로에신호등이거의없고차량통행량이적은반면 294 한국자동차공학회논문집제 25 권제 3 호, 2017

한편, 전용도로구간의경우에는속도제한이 130 km/h인 EC-JRC 경로가속도제한이낮은국내 RDE 경로보다상대적으로높은평균차속으로주행되는것으로나타났다.

9 Development of Korean RDE Routes for On-road Emissions Measurement of Light Duty Vehicles Fig. 10 Comparison of driving time share between Korean RDE Routes and EC-JRC RDE Routes 현상이도심구간평균차속을저하시키고정지시간을증가시키는원인임을더욱명확하게확인할수있다. 한편, 전용도로구간의경우에는속도제한이 130 km/h인 EC-JRC 경로가속도제한이낮은국내 RDE 경로보다상대적으로높은평균차속으로주행되는것으로나타났다. RDE 시험의총시험시간이 90 분 ~ 120분사이에완료되어야하는규정을고려할때, 정지신호가많고차량지체현상이심한국내 RDE 시험경로의도심구간의주행거리점유율이유럽의시험경로에비하여적게구성되어야한다는것을알수있으며, 따라서본연구에서개발한 KOR-NIER Route 1과 KOR-NIER Route 2는 RDE-LDV 규정을만족하면서대도시중심으로인구및차량운행밀집도가높은국내실제도로주행특성을적절하게반영한시험경로인것으로판단할수있다. 4. 결론 Fig. 11 Comparison of average vehicle speed between Korean RDE Routes and EC-JRC RDE Routes 에 KOR-NIER Route 1과 Route 2의경우에는서울도심지역을통과하기때문에정지신호가빈번하게나타나고도심지역에서차량지체현상이심하기때문에나타나는현상으로판단하였다. 이러한결과는 Fig. 11에나타낸국내및 EC-JRC RDE 경로의주행구간별평균차량속도에서도확인할수있다. 국내 RDE 경로의교외구간평균차속은 EC-JRC 경로와유사한수준인것으로나타났으나, 도심구간평균차속은국내 RDE 경로가 28 km/h ~ 31 km/h 범위로나타나는 EC-JRC 경로보다약 23 % 낮은 22 km/h ~ 23 km/h 범위인것으로분석되었다. 이러한결과로부터서울도심을통과하는국내 RDE 경로도심구간의빈번한정지신호와차량지체 본연구에서는소형경유자동차의실제도로주행배출가스평가를위해 EC 규정을만족하는국내 RDE 주행경로를개발하였으며, 다양한차종으로총 83회의주행시험을수행하여주행특성을평가하였다. 또한국내 RDE 경로의주행특성을 EC-JRC에서개발한유럽 RDE 경로와비교분석하였으며, 본연구의결론을다음과같이요약하였다. 1) 국내의대표적인교통상황및주행특성을반영하는지역인서울도심을통과하는국내 RDE 시험경로인 KOR-NIER Route 1과 KOR-NIER Route 2를개발하였으며, 개발된경로에서주행시험을반복수행한결과국내 RDE 경로는 EC에서규정한 RDE-LDV 주행경로요건을모두만족하였다. 2) 국내 RDE 시험경로의하위주행구간 (Sub-trip) 의상대가속도 (RPA) 분포를분석한결과, 평균차속이 40 km/h ~ 70 km/h인중속구간에서 KOR-NIER Route 1의상대가속도가 KOR-NIER Route 2 보다높게분포하여경사로가포함된교외구간의주행부하특성이반영된것으로분석되었다. 3) 국내 RDE 경로에대한주행동특성을분석한결과, 모든주행구간에서 (v a pos.) k_[95], RPA 및누적상승고도값기준값을만족하는것으로분석 Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers, Vol. 25, No. 3,

10 강건우 이종태 박준홍 차준표 전문수 되어 KOR-NIER Route 1과 KOR-NIER Route 2는국내 RDE-LDV 시험에적용가능하다는것을정량적으로확인하였다. 4) 국내 RDE 주행경로의적합성을판단하기위하여 EC-JRC가개발한유럽의 RDE 주행경로와주행특성을비교한결과, 도심, 교외및전용도로구간에대한주행거리점유율, 주행시간점유율모두유사한특성을갖는것으로분석되었다. 5) 국내 RDE 경로의경우서울도심지역을통과하기때문에도심구간에서의정지기간이유럽의시험경로에비하여 2배가까이긴시간을차지하고, 평균차속이약 23 % 낮은특성을보였다. 이는서울도심구간의빈번한정지신호와차량지체현상이국내 RDE 경로에반영된결과로분석되었다. 후 기 본연구는한국형오토오일사업과국립환경과학원의연구비지원으로수행되었습니다. References 1) J. Hwang, Understanding of Vehicle Emissions Certification System(I), National Institute of Environmental Research, National Transportation Pollution Research Center, ) UN ECE Regulation No.83, Uniform Provisions Concerning the Approval of Vehicles with Regards to the Emission of Pollutants according to Engine Fuel Requirements, ) National Institute of Environmental Research, National Air Pollutants Emission 2013, NIER- GP , ) EEA, European Union Emission Inventory Report under the UNECE Convention on Long-range Transboundary Air Pollu tion (LRTAP), EEA Technical Report No.16/ 2016, ) National Institute of Environmental Research, National Air Pollutants Emission 2012, NIER- GP , ) EEA, European Union Emission Inventory Report under the UNECE Convention on Long-range Transboundary Air Pollution (LRTAP), EEA Technical Report No.8/2015, ) National Institute of Environmental Research, An Evaluation of Real Driving Emissions for Light Duty Vehicles using PEMS, NIER-GP , ) J. Park, J. Lee, S. Kim, J. Kim and K. Ahn, A Study on the Emission Characteristics of Korean Light-duty Vehicles in Real-road Driving Conditions, Transactions of KSAE, Vol.21, No.6, pp , ) National Institute of Environmental Research, A Study on the Evaluation System Introduction of Real Driving Emission For Light-duty Vehicles, NIER , ) S. Oak, M. Eom, J. Lee, J. Park, J. Kim and M. Chon, Characteristics of Real-road Driving NOx Emissions from Korean Light-duty Vehicles regarding Driving Routes, Transactions of KSAE, Vol.23, No.1, pp , ) National Institute of Environmental Research, Evaluation of Real Driving Emissions for Hybrid and Euro-6 Light-duty Diesel Vehicles, NIER-SP , ) J. Lee, J. Kim, M. S. Chon and J. Cha, Characteristics of Real-Driving CO 2 and NOx Emissions Compared to Test Modes on Euro-6 LDVs Equipped with SCR and LNT, Journal of ILASS-Korea, Vol.21, No.4, pp , 한국자동차공학회논문집제 25 권제 3 호, 2017

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DBPIA-NURIMEDIA 한국소음진동공학회 2015추계학술대회논문집년 Study of Noise Pattern and Psycho-acoustics Characteristic of Household Refrigerator * * ** ** Kyung-Soo Kong, Dae-Sik Shin, Weui-Bong Jeong, Tae-Hoon Kim and Se-Jin Ahn Key Words