자동차 배출가스로 인한 대기기오염 피해를 줄임으로써 맑은 하늘과 깨끗한 공기를 만들기 위한 다양한 정책과 제도가 시행되고 있다.

대기환경보전법과 수도권대기환경개선에관한특별법 등 관련법령의 규정을 근거로 배출가스 규제가 강화되고 있다.

물론 황함량기준을 포함한 수송용 연료의 품질기준 강화, 운행경유차 대책, 신차의 차기 배출가스 규제, 배출가스 자기진단장치 부착, 저공해 엔진개조 등이 그것.

이처럼 다양한 제도와 정책 시행으로 뚜렷한 성과를 나타내는 수준에는 도달하지 못하고 있지만 대기환경은 점차 개선돼 가는 모습을 보이고 있다.

그럼에도 불구하고 대기환경 개선의 성과를 보다 확실히 이루기 위해서는 다양한 제도와 정책과 더불어 저공해 연료를 기반으로 한 저공해 자동차 개발에 대한 조명을 새롭게 할 필요성이 높아가고 있다.

현재 환경부는 대형차부문의 경우 2000년 6월 국내에서 처음으로 상업 운행한 CNG버스를 2010년까지 2만대로 확대 보급해 나간다는 방침을 착실히 추진하고 있다.

또한 중소형 LPG자동차를 개발, 상용화 방향으로 정책추진을 하고 있다.

한편 산업자원부는 가스산업의 균형발전과 더불어 에너지 수급안정, LPG산업의 경쟁력 확보 등 거시적 안목 속에서 친환경자동차 개발로 인한 대기환경개선 효과를 이끌어 내는 정책적 노력의 결실을 지난해 이끌어 냈다.

이러한 정책적 노력과 결실을 기초로 정부와 민간업계는 매칭펀드를 조건으로 정부지원예산 120억원을 확보해 올해부터 2009년까지 중소형 LPG차 엔진개발 및 핵심기반 연구를 추진할 계획이다.

중소형 LPG엔진 및 차량 상용화 개발과 차세대 LPG자동차의 핵심기반기술 확보를 위해 추진되는 기술개발 사업의 시행을 앞두고 산업자원부 가스산업팀과 본지는 공동으로 △국내외 LPG차 기술개발 현황 △중소형 LPG상용차 개발의 필요성과 기대효과 △LPG차 기술개발 및 보급촉진 방안 등을 주제로 기획연재 한다.<편집자주>

LPG車 핵심기반기술 조기 상용화 시급
에너지수급 안정 및 배출가스저감 동시에 달성

△중소형 LPG차 개발

가스산업의 균형발전과 에너지 수급안정 도모, 수송부문의 신규수요 창출을 통해 LPG산업 경쟁력을 확보하기 위한 ‘중소형 LPG상용차 기술개발 사업’이 조만간 착수된다.

차기 자동차 배출가스 기준인 유러5 수준의 중소형 LPG엔진 및 차량을 개발해 차세대 LPG엔진과 LPG차 핵심기반기술을 확보하기 위한 것이다.

이번 사업은 올해부터 2009년까지 4년간 민간 매칭펀드 형태로 정부지원 예산 120억원이 투입되며 시작연도인 올해 30억원이 배정돼 진행된다.

현재 산자부를 비롯 관계부처, 자동차 제작사 등 연구기관, 전담관리기관인 에너지관리공단과 LPG업계는 LPG차 핵심기반기술 개발과 상용화 목표를 조화시키고 개발 성과를 극대화하기 위해 유기적인 협력체계를 구축에 힘을 쏟고 있다.

LPG차량과 엔진 기술개발, 외장형 LPG펌프와 고압직접분사방식의 LPG엔진기술개발 등 핵심 기반기술에 대한 연구를 수행함으로써 조기 상용화가 이뤄지면 에너지 수급안정과 더불어 저공해 자동차 보급을 통한 배출가스 저감효과를 동시에 낼 수 있을 것으로 기대된다.

1세대믹서방식Carburetor System + Open Loop Control-
2세대피드백믹서 방식Feedback Mixer System + Closed Loop Lambda Control한국
3세대전자제어 분사방식Gas Injection System / Liquid Injection System 유럽/한국
4세대고압 직접분사 방식Direct Injection System개발 중
▲LPG엔진 시스템 세대별 구분

△국내 LPG차 기술개발 현황

LPG엔진은 연료공급과 공연비 제어시스템에 따라 1세대 믹서방식(Carburetor System+ Open Loop Control), 2세대 피드백믹서방식(Feedback Mixer System + Closed Loop Lambda Control), 3세대 전자제어 분사방식(Gas Injection System, Liquid Injection System), 4세대 고압직접분사방식(Direct Injection System)으로 변천과정을 밟고 있다.

택시를 비롯한 LPG승용부문은 현재 LPLi 또는 LPGi 등 3세대 엔진기술이 접목된 LPG차가 시판중에 있지만 중소형 부문에는 아직 활용되지 못하고 있기 때문에 향후 중소형 LPG신차에 이 기술을 접목해 활용할 필요성이 있다는게 전문가들의 지적이다.

액상분사방식의 LPG엔진이 기존 믹서방식 엔진에 비해 최대출력이 18.9%정도 높고 토크 가 8.8% 향상되며, 인증연비 또한15～20%의 개선효과를 보이고 있기 때문이다.

현재 세계 최초의 Mono-Fuel 액상분사 방식은 국내 자동차 제작사인 현대·기아자동차의 그랜저TG, 오피러스, NF쏘나타, 로체, 뉴카렌스 등에 적용되고 있다.

르노삼성은 LPG액상분사 시스템 기술을 적용해 뉴 SM5를, GM대우는 기체분사방식의 기술을 토스카에 적용해 시판하고 있다.

우리나라 자동차 제작사에서 세계 최초로 상용화한 LPLi 시스템은 LPG탱크내 장착된 펌프로부터 연료공급라인에 송출된 액상 LPG연료를 ECU(전자제어장치)가 제어하는 인젝터를 이용해 기통별로 차례대로 분사하는 방식이다.

경유차 대비 미세먼지 100% 이상, 질소산화물 60% 이상을 저감할 수 있어 환경개선효과가 탁월하며 공연비와 연료량 제어 등의 개선으로 휘발유차와 동등한 수준의 출력, 가속능력, 연비 향상 효과가 있는 것으로 평가되고 있다.

또한 LPG연료가 기화되는 과정을 없애 기존 믹서방식에 비해 구조가 효율적이고 타르발생, 냉시동성, 역화현상 등의 문제점을 개선한 장점이 있다.

이러한 장점 때문에 LPLi 또는 LPGi 엔진은 3세대 엔진기술로 LPG자동차에 대한 원천기술 역량을 집중시키고 대기개선 효과에 한발 더 접근하는 효과를 이끌어 낼 것으로 기대된다.

2003년 세계 최초로 Mono-Fuel 방식의 LPLi 시스템 상용화에 성공해 국내 자동차사들이 이 기술을 적용한 LPG차를 생산해 시판하고 있다.

그러나 LPG자동차 기술이 한발짝 더 발전하기 위해서는 중소형부문까지 확대 적용해 4세대 고압 직접분사 방식으로 진일보해야 할 것이다.


▲선진형 LPG자동차 시스템