현재 국내에서 운행 중인 1,500만대의 자동차 가운데 LPG 자동차의 대수는 1998년 49만대로 점유율 4.7%에서 현재는 약 180만대로 전체 자동차의 12%를 점유하는 등 꾸준히 증가하고 있는 추세이다. 2004년말 현재 택시 25만대, 승용차 100만대, 승합차 41만대, 그리고 트럭 14만여대가 보급되어 운행 중에 있다. (그림 1) 국내 시장의 LPG 자동차 보급 대수 및 수송용 LPG 산업은 현재 세계 1위의 규모를 확고히 차지하고 있다.
2004년 전세계 LPG 자동차의 보급대수는 약 1,026만대로 1997년의 423만대에 비하여 7년 만에 약 2.4배가 증가하였다. 8억대에 달하는 전체 자동차의 보급대수에 비하면 LPG 자동차는 1.3% 정도를 차지하는 낮은 수준이지만 보급 증가 속도는 매우 높다. 현재 전세계 LPG 자동차 보급대수 가운데 국내 시장이 약 17%를 점하고 있다.
초기에는 LPG 자동차의 경제성을 중시하여 보급이 이루어졌으나, 점차 환경성 측면에서 많은 주목을 받고 있다. 국내에서는 운행 경유차를 LPG차로 개조하는 정부지원 사업이 수행되고 있고, 유럽에서는 CO2 저감을 위해 하이브리드 자동차를 LPG차로 개조, 약 40%의 CO2 저감 효과를 보이는 차량을 선보인 바가 있다.
유럽의 2008년경 차량 CO2 배출 목표인 140g/km 보다 현저하게 낮은 92g/km의 결과를 나타내고 있다. 가솔린 차량과 비교하여 LPG 분사방식을 적용할 경우에 동일한 차량 시험에서 CO2 배출이 13% 저감된 결과가 지난 10월 일본에서 보고된 예도 있다. 동일한 수준의 기술을 적용하여 비교할 경우에 LPG자동차는 휘발유 자동차 및 경유 자동차와 비교하여 배기가스 배출 수준이 상대적으로 낮기 때문에 천연가스 및 하이브리드 자동차 등과 함께 엄격한 배출 허용기준을 만족하는 환경부 기준의 ‘제2종 저공해자동차’로 분류되고 있고, 현행기준 대비 NOx를 25~50% 이상 저감할 경우에 ‘제3종 저공해자동차’로 분류되고 있다.
▶에너지상대가격
LPG 자동차는 안정적인 보급을 위한 규모의 경제가 부족하기 때문에 연료가격 변화, 배출가스 허용기준 강화 등의 외부 요인에 의하여 보급 동향이 급격히 변하는 특성을 갖고 있다. LPG 연료 가격의 상승으로 인하여 LPG 승합자동차의 시장 점유율이 2000년 약 60%에서 2004년에 약 5%로 급감하였고, 2~3개 차종을 제외하고는 모두 생산 중지가 된 예가 있다. LPG 자동차 및 관련 산업의 유지를 위하여 에너지 상대가격의 합리적인 조정은 매우 중요한 정책이다.
지난 2003년 12월부터 2004년 9월까지 실시된 4개 부처의 합동 연구에 의하면 수송용 에너지인 휘발유:경유:LPG 간의 상대적 가격비는 100:85:50 수준이 적당한 것으로 나타났다.
에너지의 상대적인 가격은 경제성 및 배기로 인한 오염 등의 요인을 종합적으로 고려하여 결정되어야 하고, 올해부터 판매가 허용된 경유승용차로 인한 대기오염물질 배출의 급격한 증가를 예방하기 위한 대책도 반영이 되어 있다.
지난 6월 에너지상대가격 개편을 위한 교통세법 및 특별소비세법이 국회를 통과하여 정부는 수송용 연료인 휘발유, 경유, LPG 간의 상대가격 비율을 2007년 7월까지 100:85:50로 점진적으로 조정하도록 결정하였다. 향후에도 정부 및 관련 산업계가 체계적으로 협력하여 이와 같은 정책을 지속하는 것이 중요하다.
전문적인 LPG 자동차 연구센터 설립 절실
정부·산업계 체계적 협력, 정책 지속성 중요
▶기술개발 동향
- 국내-
현재 LPG 자동차 분야에서는 기존의 휘발유 자동차에 비하여 뒤쳐졌던 배기가스 규제가 2006년부터 강화되면서 배기 오염 물질 저감 기술이 중점적으로 개발되고 있고, 또한 LPG 자동차의 출력과 연비를 향상시키기 위한 기술 개발이 이루어지고 있다.
기존의 LPG 자동차는 믹서 방식의 연료공급 기술을 적용하고 있으나, 강화되는 배출가스 허용 기준을 만족시키기 위해서는 휘발유 엔진에서 일반적으로 사용하는 흡기관내 연료분사 기술을 적용하는 것이 필수적이다.
국내에서는 이러한 흡기관내에 LPG 연료를 분사하는 기술을 적용한 LPG 자동차의 개발이 자동차 제작사를 중심으로 이루어졌고, 이러한 차량은 기존 믹서 방식의 LPG 자동차와 비교하여 출력 및 연비가 현저하게 향상되어 휘발유 자동차와 거의 동등한 성능을 나타내고 있다.
이러한 흡기관내 LPG 연료 분사 기술을 중대형 차량에 적용하거나 운행 경유 자동차의 LPG 개조에도 적용하고자 하는 연구도 진행 중에 있다.
국내에서 개발 및 양산되고 있는 흡기관 연료분사시스템은 크게 액상분사 방식과 기체분사 방식으로 나눌 수 있다. 액상분사 방식은 LPG탱크에 내장되어 있는 연료펌프를 이용하여 연료를 7~8기압정도로 가압하여 이를 연료 분사기를 통하여 흡기관내로 분사하는 방식으로 현대-기아 자동차 및 르노-삼성 자동차에서 현재 몇 개 차종을 양산 시판 중에 있다. 기체분사의 경우는 연료탱크 내의 LPG를 고압 베이퍼라이져에서 기화시켜 기체 상태로 흡기관내에 분사하는 방식으로 현재 GM대우자동차가 개발하여 오는 1월부터 양산 판매할 예정으로 있다.
이러한 LPG 흡기관내 분사 방식에서는 연료량의 정밀한 제어 및 공급을 통하여 휘발유 차량과 동등한 출력성능과 연비향상을 나타내고 있기 때문에 출력 및 연비가 불리한 기존의 LPG 자동차에 대한 인식을 바꾸는데 크게 기여하고 있다.
또한 현재 국내에서 개발 및 생산되고 있는 LPG연료 흡기관내 분사 방식을 탑재한 차량은 LPG연료만을 사용하는 차량으로서는 세계 최초 기술을 적용하여 양산되고 있어 국내 LPG 자동차 관련 기술은 세계 최고로 인정을 받고 있다.
택시용 차량으로서 50만km 내구 만족을 목표로 개발하는 등의 가혹한 테스트를 거친 제품이기 때문에 수출 시장에서도 충분한 경쟁력을 가질 것으로 기대된다.
정부 및 가스 양사의 지원하에 한국기계연구원을 중심으로 대형 LPG 액상분사 엔진과 이를 장착한 버스의 개발이 이루어졌고 LPG 자동차 기술을 대형 차량까지 확대하여 대형 경유차의 배기가스 저감을 위하여 LPG 기술의 적용 가능성을 제시하고 있으며 이러한 기술을 중소형 차량까지 확대 적용하는 것이 검토중에 있다. 이러한 국내 기술로 개발된 LPG 자동차를 시범운행만으로 끝낼 것이 아니고 실제 운행에 확대 적용할 수 있도록 관심과 지원이 매우 절실한 시점이라고 할 수 있다.
- 해외 -
해외에서 LPG 자동차의 기술개발은 유럽과 일본을 중심으로 이뤄지고 있다. 세계 각국에서 현재까지 LPG 자동차는 수출보다는 주로 국내 운행용으로 제작 및 판매되고 있기 때문에 기존 타 자동차 분야에 비하여 기술 표준화가 매우 늦은 것이 사실이다.
예를 들어 단일 기술표준을 광범위하게 적용하고 있는 단일 시장인 유럽에서 국가별로 LPG 차량 연료 주입구의 노즐 크기가 다르다는 사실로부터 LPG 자동차 관련 기술이 얼마나 국내 시장 위주인가를 알 수 있다. 기존 자동차는 수출 시장이 매우 중요하고 국제적인 기술 표준이 많이 이루어져 있기 때문에 국가별로 적용 기술에도 커다란 없음을 알 수 있다.
그러나 LPG 자동차의 적용 기술 및 개발 추세는 각 나라의 LPG 자동차 사용 실태에 따라 상이하게 나타난다. 국내 및 일본에서는 자동차 제작사가 양산한 LPG연료 전용의 택시를 위주로 보급이 시작 됐다. 반면에 유럽에서는 휘발유와 LPG 연료를 겸용으로 사용하는 승용차가 주로 보급되어 왔다.
그러나 유럽에서 LPG 자동차는 자동차 제작사가 양산한 것이 아니고 소비자의 요구에 따라 판매상이 개조 전문 업체를 통해 개조하는 방식으로 제작된 것이 대부분이다.
또한 연간 운행거리, 차량을 구입하여 소유하거나 또는 리스를 많이 하는 지의 여부 등 LPG 자동차의 사용 실태에 따라 적용하고 있는 기술에 차이가 있음을 알 수 있다. 따라서 연간 운행거리가 많지 않고, LPG 충전 인프라가 부족한 인접 국가로 이동이 많은 유럽에서는 휘발유와 LPG를 겸용으로 사용하는 bi-fuel 방식의 차량이 일반적으로 많이 보급되어 있다.
따라서 기존 휘발유 차량을 개조하여 적용이 용이한 방식의 기술을 개발하여 많이 사용하고 있다. 소비자의 요구에 따라 다양한 차종을 소량으로 개조해야 하기 때문에 많은 개조 전문 업체들이 다양한 시스템을 개발하여 보급하고 있다.
특히 LPG를 기화시켜 이를 흡기관내로 분사하거나 밸브 등을 통하여 공급하는 간단한 시스템이 많이 보급되어 있고, 최근의 소식에 따르면 액상 분사 방식의 개조 시스템의 보급은 매우 저조한 것으로 알려져 있다. 유럽에서는 저렴하고 장착이 간단하고 내구성이 좋은 시스템의 보급이 특히 중요하다.
최근에 볼보 자동차는 휘발유와 LPG를 겸용으로 사용하는 승용차를 양산하여 판매하였다. LPG 연료 탱크를 차체 하부에 장착하는 등의 상품성을 높이기 위한 설계 변경이 많이 적용되었음을 알 수 있다.
현재 해외의 LPG 자동차 기술과 비교하여 국내의 LPG자동차 기술은 현재 매우 높은 수준의 비교 우위를 갖고 있다. 현재까지는 정부, 자동차 제작사, LPG수입 양사, 그리고 대한LPG산업환경협회의 노력에 의하여 국내 LPG 자동차 제작 기술이 세계에서 확실한 기술적 우위를 확보하고 있다.
그러나 LPG 자동차 기술은 자동차 제작사만의 주도로 이끌어 나갈 수 없는 부분이 있기 때문에 앞으로도 기술 개발을 지속적으로 수행하고 발전시켜 나갈 수 있는 협력 체제의 구축이 필요하다고 할 수 있다.
유럽, 소비자 요구로 대부분 개조·제작
국내, LPG 사용차량 세계 최초 적용
정부는 에코스타 프로젝트 등을 통하여 보다 저공해의 LPG 자동차 기술개발을 지원하고 있으며 최종적으로 상용할 수 있는 기술 개발을 목표로 하여 2004년부터 7년간 연구 개발을 지원하고 있다.
이미 시장의 형성 및 규모의 경제를 확보하고 있는 기존 자동차 산업과는 달리 LPG 자동차는 수요가 급변할 수 있는 요인들을 많이 갖고 있기 때문에 정부 및 관련 산업계의 지속적인 지원이 필요하다.
최근에 정부는 중소기업 지원 정책의 수립에 많은 관심을 기울이고 있어 LPG자동차 관련 기술을 갖고 있는 중소 부품 기업을 육성하여 기술 저변을 확대하는 정책의 시행도 매우 중요한 시점이다. 이를 통하여 현재 수입에 의존하고 있는 핵심 기술에 대한 원천 기술을 확보해 나가고 국제기술 표준화를 선도하여 LPG 자동차의 원가 절감 및 수출 경쟁력을 확보하는 데 많이 도움이 될 것이다.
LPG 관련 산업계는 자동차 기술 개발을 지속적으로 지원하고, 관련 부품업체는 원천 기술을 더욱 확보하여 제품 경쟁력 제고에 더욱 기여를 할 수 있도록 하여야 할 것이다. 또한 관련 연구기관 및 학계는 내구성 확보, 향후 배기가스 규제 강화 대비 기술 개발, 성능 향상 등과 관련한 연구 분야에서 많은 노력을 기울이고 보다 실용적인 연구결과를 도출하도록 노력을 기울여야 한다.
장기적으로는 국내의 LPG자동차 시장규모와 향후 수출 시장 확대 가능성 등을 고려할 때 전문적인 LPG 자동차 연구센터의 설립이 중요하고 이를 정부 및 관련 산업계에서 구체적으로 추진해 나갈 것을 제안한다.
▶LPG자동차의 수출산업화
올해 자동차 산업은 258만대 및 380억 달러의 수출을 기록하여 올해 우리나라 수출의 13.5%를 차지하여 제1위의 수출품목으로 더욱 자리를 잡게 됐다.
자동차 제작사는 하이브리드 자동차, 연료전지 자동차 등 미래형 친환경 자동차의 개발에도 많은 예산과 노력을 투입하고 있고 기존 제작 자동차들도 해외 시장에서 높은 품질로 인하여 한국산 자동차에 대한 품질 및 성능 평가가 높아지고 있기도 하다.
2004년 국내 자동차산업의 생산액은 약 75조원으로 이 가운데 LPG자동차가 차지하고 있는 부분은 약 9조원 정도로 추정할 수 있다. 이와 같이 중요한 산업으로 성장한 국내 LPG자동차 산업이 지속적으로 성장하기 위해서는 정부 및 관련 업계의 긴밀한 협력을 통한 성장 전략의 수립 및 지속적인 지원이 필요하다.
LPG 자동차 관련 산업계 가운데 자동차 제작사는 LPG 자동차를 수출 산업으로 육성하기 위한 많은 노력을 기울일 필요가 있다. 이를 통하여 규모의 경제를 확보하고 우리가 확실하게 점하고 있는 기술적 우위성 및 국내 시장 규모를 활용, 확고한 시장 점유율 1위 품목으로 자리매김할 수 있다.
2006년에는 드디어 LPG자동차가 일본으로 수술이 시작되는 기념비적인 해가 된다. 초기에는 수백 대의 소량이지만 점차 수출 물량이 늘어날 것으로 예상하고 있다. 이를 기점으로 정부와 자동차 제작사는 협력하여 LPG 자동차를 수출 품목으로 육성할 수 있도록 더욱 관심을 기울여야 한다. 수출을 위해서는 볼보 자동차에서 볼 수 있듯이 연료 탱크의 탑재 개선 등의 상품성을 높이는 노력이 필요하고 동시에 배출가스 저감과 높은 안전성을 확보하는 것도 매우 중요하다.
▶Epilogue
지난 1997년부터 판매가 개시된 하이브리드 자동차의 경우에 초기에는 디자인과 차량 성능면에서 두각을 나타내지 못했으나, 2006년에는 손익분기점에 달할 것으로 예상되는 등 큰 인기를 끌고 있다. 주문 적체로 인하여 미국에서는 중고 하이브리드 자동차가 신차보다 비싸게 거래되는 기현상이 나타나고 있기도 하다.
최근에는 렉서스와 같은 고급 승용차에도 하이브리드 기술을 적용하는 등 성능의 고급화를 통해 시장을 넓혀 나가는 것을 볼 수 있다. 2006년에는 이와 같은 기술의 성장 및 진화를 LPG 자동차에서도 볼 수 있기를 기대하여 본다.
이대엽 인하대학교 교수