대기환경 개선을 목적으로 2000년 초부터 국내에 보급된 CNG버스는 서울시를 비롯한 대도시의 배기가스 배출량을 획기적으로 줄여 시민들의 삶을 질을 한 단계 끌어올렸다는 평가를 받고 있다.

하지만 고압으로 충전된 CNG는 안전측면에서 아직 제자리를 잡지 못하고 있다. 운수회사들의 전반적인 관리 부재도 있지만 근본적인 것은 용기가 완벽해야 한다.

지난 2005년 1월 현대자동차내에서 용기 결함으로 인한 용기 파열사고를 비롯해 최근 8월의 서울시 행당동 CNG용기 폭발사고 등 지금까지 발생한 CNG버스 사고 중 8건이 용기 결함에 의해 발생했다. 본지는 CNG차량에서 가장 중요한 CNG용기의 종류와 제조방법, 특징 등을 상세하게 소개함으로써 안전관리에 도움이 되었으면 한다.

CNG용기의 종류

CNG용기는 원재료와 내압의 배분에 따라 크게 4가지로 구분한다. 각 기준별로 타입(Type) 또는 CNG로 명명하지만 본지에서는 ANSI기준에서 사용하는 타입을 적용하여 구분하고자 한다.<표1>

용기는 완성용기(실린더)와 금속제 몸통(라이너) 그리고 복합재료(콤포지트)로 각각의 명칭을 갖고 있다.

타입 1용기는 금속만으로 이루어진 용기로 가장 무겁다. 일반적으로 이음매 없는 무계목 강관(Seamless Tube) 재료를 많이 사용한다. 타입 2는 금속제 몸통에 유리섬유 또는 탄소섬유 등 복합재료를 결합하여 무게가 상대적으로 무거운 금속을 적게 사용하는 대신 복합재료가 일정부분 압력을 견디게 하는 방식이다.

타입 3는 금속제 라이너는 형태와 기밀을 담당하고 복합재료가 압력을 모두 견디게 하는 방식으로 타입 1이나 2에 비해 무게가 상당히 가볍다. 국내에서 타입 3의 라이너는 알루미늄 재질을 주로 사용하고 있다.

타입 4는 복합재료만으로 용기를 구성하며 밸브 연결 부위만 금속을 사용한다. 길이와 지름의 변경이 가장 용이한 방식으로 라이너는 주로 고밀도 플라스틱(HDPE) 재질을 사용한다. 플라스틱 라이너는 좌우 각각의 돔을 인서트 사출하고 몸통은 압출해서 절단한다. 그리고 돔과 몸통부를 열 융착해서 만든다. 결국 라이너는 3피스로 구성되는 것이다.

CNG용기 타입 및 특징

국내에서 사용 중인 CNG용기는 버스의 경우 대부분이 타입 1과 2를 사용한다. 이는 타입 3나 4에 비해 무게가 상대적으로 무겁지만 가격이 저렴하기 때문이다. 또한 승용차나 택시는 타입 3, 4의 경량 용기가 인기다. 하지만 한국화이바에서 제작한 시내버스에는 케이시알에서 생산한 타입 4 용기가 장착되어 약 50대가 운행 중이다. 타입 3는 1, 2에 비해 가볍고 4에 비해 기밀성이 좋다. <표2, 표3>

CNG용기 무게

CNG버스나 승용차에서 가스용기의 무게는 연비향상이나 차량 유지관리 측면에서 매우 중요하다. 앞서 언급했듯이 타입 1, 2보다 3, 4가 상대적으로 훨씬 가볍다. 저상버스의 보급 확대도 결국 가벼운 용기를 버스 상부로 장착해야 하는 이유가 되고 있다.

빈 용기에 21℃기준으로 207bar 압력으로 충전할 경우 용기 수용적 1ℓ당 0.184kg이 충전된다. 따라서 100ℓ용기에 가스를 충전시 18.4kg, 315ℓ용기에 충전시 58kg의 무게가 더 나간다. 버스 1대에 8개의 용기가 장착된다. 타입 1, 2를 적용할 경우 약 1천kg의 용기 무게가 더해진다. 그만큼 용기 무게가 차량에 미치는 영향이 크므로 경량화의 필요성이 대두된다.<표4>

CNG용기 생산 및 수입사

현재 국내에서 CNG용기를 생산하는 업체는 대표적으로 엔케이(대표 박윤소)가 있다. 엔케이는 108ℓ에서 152ℓ까지 4종의 타입 2용기를 생산해 대우자동차(108ℓ, 121ℓ)와 현대자동차(119ℓ, 152ℓ)를 공급중이다. 타입 1은 해외시장에 수출중이다.

다음으로 화인텍과 하이프레실은 타입 1을 생산, 해외시장에 수출만 하고 있다. 국내 버스용으로 많이 사용 중인 용기는 이탈리아 파버사(한국 대리점:엔지브이아이) 제품이 있다. 파버사는 타입 1의 경우 122ℓ, 128ℓ, 131ℓ, 154ℓ, 164ℓ 타입 2는 119ℓ, 152ℓ를 현대자동차와 대우자동차에 납품중이다.

타입 3는 이노컴(대표 김준현)이 2004년에 개발, 70ℓ를 생산하고 있으며 106 ℓ도 개발 중이다. 산청(대표 이수역)은 2008년 미국의 SCI사로부터 68ℓ용기를 수입, 보급하고 있다. 또한 데크(대표 김광수)도 2008년 120ℓ를 직접 개발, 가스안전공사의 설계단계검사를 받은 바 있다. 그밖에 씨에스켐(대표 이철수)과 엔케이도 타입 3를 개발 중이다.

타입 4는 2004년 케이시알(대표 지용찬)이 처음으로 개발, 72ℓ와 100ℓ, 120ℓ 등 승용차용에 이어 315ℓ 용량의 버스용도 개발, 생산중이다. 그밖에 가스탱크코리아도 최근 충주시에 공장을 완료하고 향후 타입 4 CNG용기를 생산한다고 밝혔으며 다인텍코리아(대표 신상덕)도 캐나다 다이네텍사의 기술이전을 통해 타입 2, 3, 4용기를 생산할 계획이다.

업계 관계자들은 이처럼 다양한 용기도 제각각 장단점이 있지만 무엇보다 가장 중요한 것은 각각의 용기 특성을 이해하고 주기적인 관리를 실시해야만 안전을 확보할 수 있다고 강조한다.