LNG 차량 도입배경
대도시 대기오염의 요인중 하나인 자동차 배출가스는 대기오염비중의 약 60% 이상으로, 자동차배출가스 중 미세먼지의 57%가 대형경유차에 기인하는 것으로 알려져 있다. 경유시내버스 1대는 승용차 40~80대분에 상당하는 오염물질을 배출하는 만큼 대형 경유차의 배출물 저감방안은 대기환경 개선에 시급한 과제다.이러한 이동오염원의 감소를 위해 정부는 ‘수도권대기환경개선에 관한 특별법’을 제정하여 우선 수도권을 대상으로 대기질 관리를 강화하고 있다. 이러한 정책의 일환으로 국내에서는 천연가스 버스 보급을 확대하고 있으며 이제 보급 규모도 1만대를 넘어서고 있다.
지금까지 천연가스 차량은 모두 CNG (Compressed Natural Gas)충전소를 통해 연료를 공급받고 있는 압축천연가스(CNG)차량이다. 기체상태의 천연가스는 액체상태보다 600배나 부피가 크기 때문에 저장할 수 있는 가스량에 한계가 있고, 다수의 연료용기를 탑재해야 하기 때문에 차량중량이 증가하고 연료 1회 충전당 운행거리가 짧은 것이 단점으로 지적돼 왔다.
▲ CNG차량과 LNG차량의 특성비교
화물차 또는 시외버스와 같은 대형차량의 경우 연료 소모가 많고 또한 장거리 운행조건이기 때문에 LNG 연료 공급 방식이 적합하다. 연료충전 인프라가 취약한 현실에서 LNG 차량이 유리한 또 하나의 잇점은 바로 인프라 부담을 줄여줄 수 있다는 점이다. LNG충전소를 화물터미널, 고속버스터미널, 공항터미널, 화물선적항등에 설치한다면 전국적으로 LNG차량 보급이 가능하다.
따라서 시내버스나 단거리 주행차량은 CNG차량으로, 장거리 고속버스나 트레일러 등은 LNG를 사용하는 것이 운행면이나 경제성면에서 합리적인 방안이 될 수 있다.
LNG차량, 장거리 운행 차량에 적합
세계적으로 LNG차량 보급 확대 추세
▲ 지난달 12일 정부과천청사에서 개최된 LNG자동차 시범운행 발대식에 전시된 LNG차량
LNG차량과 CNG차량의 주요특성을 비교하면 다음과 같다. LNG차량과 CNG차량은 연료 저장과 공급방식에서 차이가 있다. CNG차량은 가스상태의 천연가스를 고압으로 압축해 저장하므로 운행거리가 액체연료보다 짧으며, 고압의 가스를 저장해야 하므로 고강도가 요구되어 용기의 무게가 증가하는 단점이 있다.
반면 LNG차량은 연료를 액체상태로 저장하기 때문에 다른 액체 석유연료에 상당하는 운행거리를 보여준다. CNG차량에 비해 약 3배 이상의 운행거리의 증가를 실현할 수 있다. 그러나 액체상태의 천연가스는 저온으로 저장되어야 하므로 단열이 뛰어난 용기에 저장되어야 한다.
세계적으로 운행 중인 천연가스 차량은 2005년 9월 기준으로 약 500만대로 추산되며 대부분이 CNG 형태이다. LNG차량은 지난 1992년부터 미국에서 보급되기 시작해 세계적으로 약 5,500여대가 운행중에 있다. 초저온 연료용기의 개발과 LNG의 충전이 제한적이기 때문에 CNG에 비해 빠르게 보급되지 못한 원인이 있다. 미국을 중심으로 유럽과 중국 등에서 LNG 차량 보급이 점차 확대되고 있다. 미국의 경우 대륙을 횡단하는 화물차량에서 LNG 차량이 확대되고 있으며 대부분이 Heavy Duty 차량에 적용되고 있다.
LNG차량 개발 현황
국내의 LNG차량 개발은 크게 두 방향으로 진행되고 있다. 먼저 제작사에서 LNG 전소방식으로 개발하는 것으로 리무진 버스와 화물 운반용 트랙터가 개발중에 있다. 2004년부터 타타대우 상용차 및 대우버스를 통해 시작되었고 CNG용 엔진을 LNG에 적합하게 변경하는 방식으로 LNG를 기화시켜 엔진에 천연가스를 공급하는 연료공급시스템 개발이 주를 이루고 있다.이밖에 기존 경유차량을 LNG 혼소(dual fuel) 시스템으로 개조하는 연구가 환경부의 무·저공해 사업단의 지원으로 진행중에 있다. 이 시스템은 5톤 및 25톤 규모의 화물차 및 트랙터에 적용할 수 있으며 현재 차량의 안정된 주행성능 확보를 위해 시험운행에 들어간 상태다.
LNG차량 보급 확대를 위해 초기에는 경유와 천연가스를 동시에 사용하는 혼소 방식으로 보급하는 것도 초기 충전인프라가 부족한 현실에서 LNG 차량을 용이하게 공급할 수 있는 방안이다. 이 방식은 경유를 점화원으로 하고 주 연료는 천연가스를 사용하는 방식으로 개조범위가 적고 경제적인 방식이다.
유럽의 경우 천연가스 차량을 향후 2020년까지 전체 차량의 10%인 2,300만대 수준(2005년 기준 55만대 보급)으로 확대하려는 법안이 통과된바 있다. 이처럼 천연가스 차량은 세계적으로 대기오염물질 감소뿐 아니라 지구 온난화가스 저감과 석유의존도 감소라는 큰 흐름 하에 확대되고 있다.
국내에서도 LNG차량 보급을 위해 올해 7월부터 시험운행이 진행되고 있다. 내년까지 시범운행을 통해 성능과 경제성 등 효과를 평가함으로써 LNG차량이 본격적으로 보급되기를 기대한다. 이미 환경측면에서 천연가스 버스의 효과가 확인된 만큼 수송에너지로서 천연가스의 역할이 확대되어야 한다는 생각이다.