예산 확보, 인증, 충전소 인프라 등 해결과제
13ℓ·6ℓ급 혼소차량 개발 완료…성능 만족

그동안 꾸준한 기술개발은 이뤄지고 있으나 실제 시장적용면에서는 지지부진하던 LNG자동차 산업, 특히 LNG차 개조산업이 활성화될 것인가에 관심이 모아지고 있다.

실제 LNG차 개조산업은 CNG 시내버스 보급정책 및 사업이 우선 적용됨에 따라 차순위로 밀려 그 실제 적용여부 및 시기의 결정이 불확실한 상태였다. LNG차 개조산업이 차순위로 밀린 것은 활성화 전제조건인 용기의 기술개발 문제, 충전소 인프라 구축 문제, 안전성 확보 문제 등 해결되지 않은 숙제가 남아있기 때문이다.

하지만 올 상반기까지 지지부진하던 LNG차 보급산업은 외부여건변화에 의해 빠른 속도로 이슈로 떠올랐다.

즉 고유가에 따른 화물연대 등의 파업으로 국토부에서 LNG 화물차 개조지원사업을 하기로 전격적으로 결정한 것이다. 이는 그동안 LNG차 관련산업에서 구체화되지 못하던 보급시기가 올 하반기로 구체화되는 성과를 거뒀다는 평가이다.

하지만 여러 가지 여건상 국토해양부가 추진하는 LNG개조화물차 보급계획이 지연될 것으로 보임에 따라 LNG가 개조시장의 활성화도 당초보다 늦어질 것으로 보인다.

국토부가 추진 중인 LNG개조화물차 보급계획이 다소 늦춰지는 이유는 첫째 정부예산 확보문제이다. 또한 개조차량 인증문제와 안전성 확보를 위한 시범운행의 필요성 제기, 물류기지 등을 중심으로 한 충전소 인프라 등 검토해야 할 사항들이 적지 않다는 판단에서다.

당초 지난 6월 화물연대 파업과 관련해 국토부는 LNG개조 대형화물차량을 올해 하반기 중에 약 500대 가량 보급하고, 내년에는 2500대를 보급할 계획이라고 밝힌 바 있다. 당초 내년부터 개조화물차 보급에 나설 계획이었지만 화물연대 파업 조기 진화를 위해 올 하반기로 보급시기를 앞당긴 것이다.

이에 따라 600억원의 정부예산을 확보해 대당 개조비용 2000만원을 지원한다는 계획이다. 하지만 현실적으로 정부 예산 확보가 계획대로 이뤄지지 않고 있다. 국회 상임위 구성도 당초 보다 늦어진데다가 국토부에서 추경예산을 편성해 국회에 제출했지만 한전 및 가스공사 보조금 지급 등 ‘뜨거운 감자’ 인 사안과 맞물려 진행자체가 멈춘 것이다. 향후 전격적인 여야 합의 및 돌파구를 찾는다 하더라도 당초 일정보다는 늦어질 수밖에 없는 실정이다.

또한 본격 보급에 앞서 시범운행도 필수적인 것으로 판단됨에 따라 최소 6개월의 기간이 필요하다는 지적이다. 알려진 바에 따르면 약 50대의 화물차를 시범운행할 계획이며 시범운행후 차량개조인증 절차를 밟을 것으로 보인다.

이와 함께 개조차량의 대상을 어느 정도 차령으로 정할 것인지와 사후관리 문제, 충전소 운영주체에 대한 심도깊은 검토도 필요할 것으로 보인다.

한편 국내 LNG 전소차량(완성차)은 2004년부터 가스공사에서 대우버스와 타타대우상용차를 통해 개발에 나서 2006년 개발을 완료하였으며 2007년부터 시험운행이 시작되었다. 현재까지 시험운행을 통해 LNG 연료용기 및 충전설비에 대한 기술적 타당성을 확인한 상태이다. 현대자동차에서도 최근 LNG버스를 개발하여 시험운행하고 있다.   

LNG 혼소차량(개조차) 기술개발

국내의 LNG 혼소차량 개발은 환경부 무·저공해자동차사업단의 지원으로 2004년 12월부터 3년5개월여에 걸쳐 진행됐다. 2개 컨소시엄으로 구성하여 EURO-4 기준을 만족시키는 13리터급과 6리터급 LNG 혼소차량이 개발됐다. 

13리터급 컨소시엄에서는 대상엔진을 13리터급 터보 및 인터쿨러 디젤엔진, 차량은 적재하중 기준으로 25톤 트랙터로 전했다.  운행차 대상 모델은 2001년 이후의 사양으로, LNG와 경유를 사용하는 혼소기술을 적용하여 EURO-4 배기가스 기준을 만족시킬 수 있는 기술을 개발했다. 

6리터급 컨소시엄에서는 6606cc급 엔진을 대상으로 주 연료를 LNG로 사용하는 혼소시스템을 개발했다. 적용 차종으로는 5톤급 화물차량으로 흡기관에 MPI 인젝터를 설치하여 천연가스를 공급하며 연료분사 시기를 제어하는 제어장치를 구성하여 목표 출력과 배출가스 성능을 만족했다. 6리터급 화물차량의 경우 연비는 3.2km/ℓ 수준으로 450ℓ급 LNG 연료용기를 1개 장착할 경우 1000km이상의 주행거리를 확보할 수 있다.

또한 LNG 연료 공급시스템 국산화를 위해 LNG 연료용기 및 연료 공급장치에 대한 기술개발이 진행되고 있다. 특히 25톤 트랙터의 경우 실 중량조건에서 3만km 이상의 시험주행을 통해 기술성과 연료경제성 및 환경성을 확인한 상태이며 2008년 6월에 교통안전공단으로부터 구조변경 승인을 받았다. 연비는 실차주행 조건에서 LNG가 1.6km/ℓ(2.82km/N㎥), 경유가 10.46km/ℓ 수준으로 평가되었으며 기존 경유전용 경우(2.25km/ℓ)에 비해 연료경제성이 30~40% 향상되는 것으로 나타났다.

CNG차와 LNG차의 상호보완

운행 중인 대형 경유차량에서 배출되는 NOx 및 PM은 전체 수송용 차량에서 배출되는 양의 70%를 차지할 정도로 큰 비중을 차지하고 있으며 정부에서는 수도권대기환경개선특별법 시행을 통해 다각적인 저감방안을 시행하고 있다. 대형 운행차의 경우에는 DPF를 적용하여 PM을 저감시키는 노력이 진행 중이다. 

EURO-4 배출기준을 만족하는 이 기술이 적용될 경우 NOx와 PM의 저감비율은 EURO-3을 기준으로 각각 30%와 80% 이상을 줄일 수 있다. 대도시의 대기오염 개선을 위해 정부의 지원이 이루어질 경우 단기간에 대기환경 개선 효과를 거둘 수 있으며 고속버스 및 물류차량 등에 적용이 가능하다.

LNG 혼소기술은 초저온의 LNG를 차량 내에 저장하기 때문에 적용대상이 제한되어야 한다. 즉, LNG는 저장용기 외부에서의 열의 침투로 증발가스가 발생하여 내부압력을 상승시키고 일정압력 이상에서는 외부로 방출된다. 이러한 특성때문에 LNG를 차량연료로 사용하기 위해서는 적용차량이 제한된다. 

실험결과 LNG 용기에 저장된 연료가 약 일주일 정도의 저장특성을 보이는 것으로 평가되었으며 안정적인 LNG 저장 및 차량운행을 위해 5일 이내의 운행주기를 갖는 차량에 적용하는 것이 바람직한 것으로 나타났다.

개발된 LNG 혼소차량은 향후 시범사업을 통해 충분한 기술적 검증과 확인을 전제로 세부적인 지원제도를 도입한다면 여러 가지 장점을 가지고 있기 때문에 보급이 확대될 것으로 전망된다.

LNG 차량은 이제 도입단계로서 관련부품 및 설비가 고가이며 LNG 충전소 인프라 부족 등의 어려움이 예상되지만 관련 부품의 국산화 등 기술 개발 노력과 충전 인프라에 대한 확고한 의지를 가질 경우 충분히 해결될 수 있는 문제이다. 특히, 보급초기에는 충전인프라의 부담을 완화 할 수 있는 혼소차량을 도입함으로서 효과적으로 시장의 반응을 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

■ ‘LNG차 연료용기’ 내년 실용화 가능
가스공사 연구개발원 LNG용기개발 박차

한국가스공사 연구개발원(원장 정윤현)은 내년 시장적용을 목표로 LNG차 연료용기개발에 박차를 가하고 있다. 현재 약 70% 정도의 완성률을 보이고 있다는 전언이다.

LNG 차량용 연료용기는 우수한 단열성능 확보 및 유지, 엔진에 필요한 연료공급성능, 안전성 등 그 요구되는 기술적 난이도가 높으며, 가격 또한 고가이므로 상품성을 확보한 연료용기 공급은 성공적인 LNG 차량 보급이라는 관점에서 차지하는 비중이 크다.

따라서 이러한 상황에서 초저온 연료용기의 원천기술 정립, 국산화 부품의 적용 등 높은 기술자립도 확보를 목표로 가스공사 연구개발원에서는 2006년부터‘천연가스자동차용 LNG 연료용기 개발’연구과제를 수행해 왔다.

제작된 시제품 용기에 대한 자체적인 단열 성능시험 결과 열침입량이 가스안전공사의 용기 검사기준에서 제시하는 허용 열침입량의 30~40% 정도로 나타나 우수한 단열성능을 달성하였다고 한다. 현재는 용기에 대한 진동시험을 추진할 계획이며, 용기를 트랙터에 장착하여 실도로 시험주행을 준비하고 있다.

그 동안의 경험을 바탕으로 현재 업그레이드된 고유 모델의 완성도를 높이기 위한 작업이 한창 진행 중이며, 시제품 제작 과정에서 정리된 모델 및 제작 기술과 관련하여 2007년도에 이미 다수의 국내 특허를 출원한 바 있다.

향후 주력 용량인 450 리터급 용기의 완성도를 일단 확보한 후 이미 축적한 원천기술을 바탕으로 시장에서 요구하는 다양한 용량 및 형태의 라인업을 준비할 계획이다.