세계 각국은 온실가스 감축에 사활을 걸고 자동차 이산화탄소 배출 허용기준과 연비기준을 크게 강화하고 있다. 자동차 부문에서 우선적으로 온실가스 감축을 추진하는 이유는 이 부문이 온실가스 총 배출량의 17%를 차지하고 있고 타 부문보다 감축 여력이 큰 편이기 때문이다.
우리나라도 녹색성장위원회에서 지난 7월 온실가스 감축을 위해 10인 이하 승용, 승합차에 대해 연비 17km/L 이상 이거나, 온실가스 140g/km 이내 기준을 충족해야하고 이를 2012년부터 적용하기 시작해 2015년 전면화 하겠다고 밝혔다. 동시에 연비와 온실가스 측정방법을 미국방식으로 전환하겠다고 밝혔다.
이 시점에서 지구온난화 방지를 위해 도입되고 있는 이산화탄소 규제와 연비규제에 대해 자동차공학 입장에서 연료별 특성에 대해 고찰해 보고자 한다.
자동차 엔진에서 이산화탄소 배출은 완전한 연소가 이루어질수록 더 많은 이산화탄소가 배출된다는 딜레마에 봉착한다. 탄소와 수소로 구성된 연료가 산소와 연소되면 이산화탄소와 수증기가 필연적으로 생성되기 때문이다. 지금까지는 이산화탄소를 제외한 CO, HC, PM 등의 규제물질을 줄이기 위해서 새로운 기술들이 개발돼 왔었다.
자동차에서 필연적으로 생성되는 이산화탄소는 사용 연료의 탄소 함유량에 따라 늘어나게 되는데 가솔린은 84-87%, 디젤은 85-88%, LPG는 82%의 탄소함유량을 갖는다.
이른바 저탄소연료 효과는 온실가스 배출량 감소로 나타나는데 유럽발표에 의하면 승용차량의 지구온난화 가스는 연료종류에 따라 가솔린 209g/km, 디젤 183g/km, LPG 190g/km, CNG 171g/km 정도로 나타나고 있다.
자동차연비는 소모된 연료량에 대한 출력효율을 말하는데 현실상황은 공학적인 사실과 다르게 표현된다. 공학적으로는 연료의 단위 무게당 변환효율로 정의되지만 현실은 주유소에서 판매되는 단위체적당으로 생각되기 때문이다.
연료별 발열량은 단위 리터당 가솔린 32.5MJ, 디젤 35.9MJ, LPG 25.6MJ 이며, 이는 가솔린을 100으로 했을 때 디젤은 110%, LPG는 78% 정도의 열량을 갖는다. 디젤은 가솔린에 비해 10% 상대적인 이익을 LPG는 22% 상대적인 불이익을 당하게 된다.
따라서 미국에서는 다양한 자동차 연료나 동력원에 대해 가솔린연료로 등가한 가솔린 등가연비 도입에 대한 의견이 제기되고 있다. 연료의 특성이 다름에도 불구하고 리터당 주행거리로 연비를 나타내는 것은 자동차 효율을 극대화해 자원소모를 줄여 궁극적으로 지구온난화를 방지하려는 기술개발의 노력을 훼손할 수 있기 때문이다.
지난 8월 GM에서 시보레 볼트 플러그인 하이브리드 자동차가 1리터에 100km를 주행할 수 있다고 발표한 이후 연비측정방법이 현실에 맞지 않다는 주장이 제기되고 있다. GM은 배터리만으로 주행이 가능한 40마일을 주행 한 후 거기서부터 11마일을 충전용 엔진을 돌리면서 주행, 총 51마일를 주행한 거리를 기준으로 연비를 측정했기 때문이다. 이 구간에서는 볼트는 0.22갤런의 가솔린 밖에 소비되지 않아 230MPG(약98km/리터)라는 경이적인 연비가 나온 것이다. 배터리를 충전하느라 공급된 전기에너지는 포함하지 않았기 때문에 오해가 생긴 것이다.
결론적으로 지구온난화 방지를 위해 화석연료 사용을 줄이고 또한 가능한 효율을 극대화하기 위한 방안으로 자동차 이산화탄소 규제와 연비규제가 도입되는 취지라면 연료별 특성을 고려하지 않은 일방적인 연비규제는 자동차 기술개발 의지를 꺾어 놓을지 모른다. 시장과 기술발전이 상호 공생관계에 있어야 한다.