경유차 넘어 올해는 경유 건설기계 배출가스 개선에 주력
경유차 넘어 올해는 경유 건설기계 배출가스 개선에 주력
  • 지앤이타임즈
  • 승인 2020.01.08 09:13
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[인터뷰 : 환경부 친환경자동차기술개발사업단 이영재 단장]

저마모 타이어 등 비배기 미세먼지 저감 기술 개발도 속도

고출력∙고효율 1톤 트럭 LPDi 엔진 개발은 완료, 2022년 양산

바이오에너지 에탄올 자동차 엔진도 개발, 브라질에 수출 중
환경부 친환경자동차기술개발사업단 이영재 단장
환경부 친환경자동차기술개발사업단 이영재 단장

[지앤이타임즈 : 환경부 친환경자동차기술개발사업단 이영재 단장]

이제는 건설기계 분야다.

환경부 친환경자동차기술개발사업단(이하 친환경차 사업단)이 올해 신규 과제로 ‘운행 건설기계의 미세먼지와 질소산화물 저감 장치’ 와 ‘미세먼지 저감을 위한 지게차용 LPG 엔진’ 개발에 착수했다.

그동안은 노후 경유 화물차 등을 대상으로 미세먼지 저감기술 개발이 진행되어 왔지만 유해 배기가스 배출이 많은 건설기계는 사각지대에 놓여 있다는 지적이 제기되어 왔다.

이와 관련해 친환경차 사업단은 덤프트럭, 굴삭기, 지게차 등 건설기계에서 배출되는 미세먼지 저감기술의 개발을 지원중인데 올해 완료 예정이다.

친환경차 사업단 제2기 출범 첫 해 착수해 지난 해 종료된 LPDi (LPG 직접분사) 1톤 트럭은 기술 개발이 완료돼 빠르면 2022년부터 양산에 돌입할 것으로 알려지고 있다.

우리나라에서는 보급되지 않고 있는 에탄올 혼합연료 자동차용 1리터급 터보 직접분사엔진 개발도 성과를 보이면서 브라질 수출용으로 지난해 10월부터 양산을 시작했다.

친환경차 사업단 이영재 단장을 만나 올해 추진되는 주요 연구 개발 계획과 그동안의 성과를 들어 봤다.

▲ 친환경자동차기술개발사업단이 생소할 수도 있는데 기관의 성격과 역할을 설명해달라.

- 친환경차 사업단은 환경부 글로벌탑기술개발사업의 일환으로 친환경자동차 기술을 개발해 상용화하고 관련 산업을 육성하기 위해 지난 2011년에 출범했다.

1기 사업단이 2016년 4월까지 활동했고, 2016년 3월부터 2021년 4월까지 5년 기간의 2기 사업단이 운영되고 있다.

환경부는 약 1000억원의 친환경차 기술개발 사업비를 출연해 지원중인데 이번 2기 사업단에서는 총 18개의 과제를 선정해 기술개발을 추진하고 있다.

▲ 2기 사업단이 출범한지 4년째에 접어 들었는데 그동안 어떤 성과를 거뒀는가.

- 총 18개 과제에 현대자동차 같은 글로벌 자동차 제작사부터 세라컴과 같은 중소기업, 에너지기술연구원, 서울대학교 등 산학연 총 78개 기관이 과제를 수행하고 있다.

이중에는 이미 개발이 완료돼 상용화된 기술들도 있다.

1톤 상용차용 LPDi 엔진, 차기규제 대응 트랙터용 디젤엔진 및 후처리장치, 2020년부터 규제가 강화되는 EURO 5 규제 대응 이륜차용 전자제어 연료분사엔진은 이미 개발이 완료됐다.

이외에도 미세먼지와 온실가스를 저감할 수 있는 저마모 저탄소 타이어, 대형 디젤차량용 모노리스타입 DPF 담체 등은 현재도 진행 중이며 개발 중인 기술을 활용해 일부 제품은 이미 상용화되고 있다.

주목할 만한 대목은 내수는 물론 수출 성과를 기록 중인 기술들이 많이 있다는 점이다.

▲ 기술 개발에 따른 상용화 성과를 구체적으로 설명해달라.

- 2기 사업단 출범 당시부터 추진됐던 대표적인 사업이 1톤 트럭용 LPDi 엔진 개발 과제였다.

1톤 트럭은 경유차가 99% 이상을 점유하고 있는데 특히 노후차량들이 많아 미세먼지를 많이 배출하는 것으로 알려져 있다.

환경부에서 LPG 트럭 보조금사업이 진행 중에 있지만, 현행 LPG 트럭은 경유트럭에 비해 출력이 낮고 연비가 나쁜 단점이 있어 사업단에서는 경유 화물차의 엔진 성능을 뛰어 넘으면서도 효율을 높이는 기술을 개발해왔다.

고압 액체 상태의 LPG를 인젝터를 통해 엔진 연소실에 직접 분사하게 되면 연비가 향상되고 디젤차량 대비 미세먼지를 크게 줄일 수 있다는데 착안한 것인데, 현대자동차가 직접 나서 기술 개발에 참여했고 3년 동안의 연구 끝에 지난 해 최종 완료됐다.

연구 과제를 주관한 현대자동차는 오는 2022년 이후 LPDi 1톤 트럭의 양산에 나선다는 계획이니 경유 화물차를 친환경 연료로 대체하는 데에 속도를 낼 것으로 기대된다.

바이오에너지는 전 세계적으로 친환경 연료로 각광받고 있는데 우리나라는 현재 폐식용유나 팜유 등에 기반한 바이오디젤이 일반 경유에 혼합돼 상용화중이다.

다만 미국이나 남미 등에서 폭넓게 사용중인 휘발유 대체 바이오에탄올은 도입되지 않고 있다.

현대자동차에서 해외 수출용으로 세계 최고 수준의 터보 직접분사 방식의 에탄올 혼합 연료 자동차(FFV) 엔진을 4년째 개발해 왔으며, 과제 기간을 1년 앞당겨 지난 해 10월에 세계 최대 에탄올 차량 운행 국가인 브라질에 에탄올 FFV의 양산 수출을 개시했다.

▲ 올해 사업단에서 추진하는 신규 과제중 건설기계에서 배출되는 미세먼지 저감 사업이 눈에 띄는데 추진 배경은 무엇인지.

- 도로 위에서 매일 접하는 자동차에서만 미세먼지를 비롯한 유해 배기가스가 배출되는 것은 아니다.

환경부에 따르면 수도권의 PM2.5 배출량중에 경유자동차가 29%를 차지하고 건설기계가 22%를 차지한다.

지난 해 6월 통계에 의하면 건설기계 보급대수 중에서 지게차가 38.1%, 굴삭기가 30.1%, 덤프트럭이 11.6%를 차지하고 있어 이들에 대한 미세먼지와 원인물질인 질소산화물의 저감이 시급하다.

이들 건설기계의 상당수는 노후화되어 있어서 미세먼지와 질소산화물을 다량 배출한다.

이 때문에 환경부에서는 수도권 대기질 개선 특별법 제2차 계획의 일환으로 건설기계 엔진을 신형 엔진으로 교체하거나 매연저감장치의 부착을 지원하는 사업을 2015년부터 추진하고 있기도 하다.

사업단에서는 덤프트럭과 굴삭기에 적용할 수 있는 미세먼지와 질소산화물을 함께 저감하는 SDPF (SCR on DPF) 개발을 신규 과제로 추가해 추진하고 있다.

기존의 PM·NOx 저감장치는 매연여과장치(DPF)와 질소산화물 저감장치(SCR)를 각각 장착해 크기가 커지고 가격도 비싼 단점이 있었다.

하지만 SDPF는 매연여과장치에 SCR이 코팅된 형태로 크기가 크게 줄어들고 가격이 싸지는 장점이 있어 기존 시스템에 비해 탑재성과 가격 측면에서 크게 유리해 질 것으로 생각된다.

또한 지게차의 경유엔진을 대체하기 위한 전자제어 분사방식의 LPG 엔진과 용기 탈부착기술도 개발하고 있는데 경유엔진에서 배출되는 미세먼지와 질소산화물을 크게 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

▲ 이외에 올해 사업 중 주목할 만한 것이 있는지.

- 디젤엔진 경운기를 대체하는 가솔린엔진 UTV (다목적 운반차) 개발, 가솔린 직접분사엔진의 미세먼지를 80% 이상 저감하기 위한 500기압 연료분사시스템 개발, 매연포집효율을 높이고 배압을 줄이기 위한 비대칭형 모노리스 DPF 필터 개발, 도로상을 운행하는 디젤차량의 매연과 질소산화물 배출량을 실시간 비접촉으로 측정할 수 있는 원격측정장치의 개발도 올해 사업으로 추진되고 있다.

▲ 친환경차사업단에서 전기나 수소차 같은 그린카 기술 개발은 하지 않는데 어떤 이유인지.

- 전기차와 수소차에 대한 기술 개발은 산업통상자원부에서 담당하고 있고 환경부는 도로와 비도로 이동오염원의 차기 배출가스 규제 만족이나 운행차 배출가스 저감기술을 개발하는데 초점이 맞춰져 있다.

중장기적 시각에서 전기차나 수소차에 대한 기술개발도 중요하지만 현재 자동차 시장을 주도하고 있는 내연기관자동차의 환경성을 개선하고 효율을 높이는 노력은 대기질 개선과 온실가스 저감에 있어 아주 중요하다고 생각된다.

여러 글로벌 컨설팅기관에 따르면 2030년에 하이브리드차를 포함한 내연기관 기반의 자동차가 신차 판매의 80% 이상을, 2050년에도 50% 이상을 차지할 것으로 전망되는 것이 현실이다.

즉 앞으로도 수 십 년 이상 현행 또는 개선된 내연기관자동차가 도로를 점유하게 될 것이며 자동차 산업 측면에서도 내연기관 기반 자동차가 수 십 년 이상 캐시카우 역할을 담당할 것으로 생각된다.

전기차나 수소차의 전면 대체까지는 많은 시일이 소요되고 대기질 개선 역시 한 순간에 달성될 수는 없다.

이 때문에 하이브리드자동차를 포함해 내연기관 기반 자동차에 대한 대기질 개선을 위해 다양한 기술을 개발하고 저감 대책을 마련하는 것은 전기차나 수소차의 보급 노력 못지않게 지속적으로 이뤄져야 할 것으로 생각된다.