지역충전망 구축 위한 장기적 접근 필요

국내 자동차 제작사, 천연가스 승용차 생산에 참여해야
고속도로 및 물류거점 충전소 설치와 법규 개정 시급

 

 

수송연료 현황

국내의 경우 수송연료의 대부분은 가솔린과 경유로 96%가 석유제품이며 CNG 버스에 의한 에너지 소비는 불과 1%에 불과한 실정이다. 이와 같이 수송연료가 석유제품으로 편중되어 있어 유가가 급등할 때 마다 사회적인 문제로 대두되고 있으며 대부분의 차량소유주가 직격탄을 맞는 이유이다. 

이제 국가적인 에너지 수급 관점에서 수송에너지의 적절한 믹스 정책을 심각하게 고려해야 할 필요가 있다. 에너지는 실생활에서 떨어질 수 없는 소비재이며 수입의존도가 매우 높은 만큼 공공재로 인식하고 에너지 안보 관점의 수송연료의 다변화 정책이 필요하다.  이러한 측면에서 천연가스는 장기적인 공급 안정성뿐만 아니라 풍부한 매장량을 보유하고 있어 수송에너지의 다변화에 기여할 수 있을 것이다.   

자동차 배기가스 기준은 국내외적으로 점점 강화되고 있으며 국내기준은 외국기준과 같은 시차를 두고 거의 동일하게 적용되고 있다. 유럽에서는 2014년부터는 EURO6 기준이 적용되어 NOx(질소산화물, 오존층 파괴물질)와 PM(particulate matters, 호흡기를 통한 건강 위해물질)이 대폭적으로 강화되었다.

천연가스를 연료로 하는 자동차의 경우도 이와 동일한 배출가스 기준을 요구하고 있으며 이를 만족시키지 못하면 시장에 발붙일 수 없는 현실이다. 문제는 자동차 제작사에서 천연가스자동차를 우선적으로 공급해야할 의무가 없다는 것이다. 허용하는 배출가스 기준을 만족하는 자동차를 만들면 되기 때문에 연료공급사의 적극적인 노력이 필요한 이유이다. 

앞으로 지구 온실가스 대응과 관련하여 수송 분야에서도 강도 높은 저감기술이 요구되고 있으며 전 세계적으로 배출규제가 시행되고 있다. 유럽의 경우 현재 130gCO₂/km 수준에서 2020년부터 95gCO₂/km의 CO₂ 배출규제를 승용차에 적용할 계획이다. 2015년부터는 수송연료의 전 과정 CO₂ 배출량을 평가할 예정이며 이 경우 well to wheel(WTW) 개념의 온실가스 배출량을 고려해야 한다. 아직 수송 연료 간에 정밀한 배출계수는 확립되지 않은 상황이며 생산, 유통 및 이용과정에 이르는 전 주기에 대한 배출특성을 분석하는 작업이 진행 중에 있다. 

아래 <표1>은 미국 MIT에서 최근 여러 가지 연료와 미래기술을 적용한 차량에 대해 연료생산부터 차량운행까지 주행 거리 당 발생 CO₂량을 예측한 연구결과를 나타내고 있으며 천연가스 하이브리드 차량이 향후 CO₂ 배출량 감축에 가장 효과적으로 대응할 수 있을 것으로 예측하고 있다.

 

국내 CNG 하이브리드 버스는 제작사의 기술개발을 통하여 금년부터 시범 운행될 예정이며 기존 CNG 버스에 비해 연비 및 배기가스 저감이 기대되고 있다. 이러한 기술개발은 성공적으로 보급된 CNG 버스의 정책을 지속적으로 견인하는 역할을 할 것으로 기대되며 경쟁연료와의 경쟁에서도 앞설 수 있는 차세대 천연가스자동차 기술로 평가된다.

 

그린카 기술개발 동향

그린카는 자동차 중에서 유해가스(매연, 질소산화물 등)와 온실가스 발생을 감소시키는 시스템 또는 이러한 가스를 발생하지 않는 무공해 동력시스템이 장착된 차량으로 전기자동차·태양광자동차·하이브리드자동차·연료전지자동차·천연가스자동차 또는 클린디젤자동차와 같은 환경친화적 자동차를 말한다. 아래 <표2>에 그린카에 대한 종류 및 주요 특징을 비교하였다.

최근 zero emission 기술로 평가되고 있는 전기자동차의 경우 대기오염물질과 온실가스 배출이 없어 수소연료전지 자동차와 함께 관심이 커지고 있다. 세계2차 오일쇼크 이후에 전기차가 부각되었으나 당시에는 배터리와 차량 경량화 기술개발이 부족하였다.

하이브리드자동차 및 연료전지자동차에 대한 기술개발은 2004년부터 2014년까지 10년간 정부의 지원으로 6,000억원 이상이 투입되었다. 하이브리드자동차 분야는 동급 기준차량 대비 CO₂ 배출량 40% 이상 절감, 연비 50% 이상 향상, 선진 배기가스 규제에 대응할 수 있는 가솔린 및 디젤 하이브리드자동차 개발에 목표를 두고 추진되었으며 연료전지자동차 분야는 실용성 및 상품성을 확보한 양산용 80kW급 승용 연료전지자동차 개발을 목표로 주행거리 500km 이상, 최고속도 150km/h 이상, 연비120km/kg H₂(가솔린 등가연비 : 32km/ℓ 상당)를 달성하는 목표를 두고 추진되었다.

클린디젤 분야는 2011년부터 2015년까지 2,000억 이상을 투입하여 광주지역을 중심으로 핵심부품 산업을 육성하기 위한 노력이 진행 중이다. 또한 석유협회 지원으로 클린디젤 대형차량 개발 및 실증을 진행하고 있다.  이와 같이 차종별로 기술개발을 위한 노력이 진행되고 있다. 

그린카에 대한 기술개발 및 보급 촉진을 위해 정부에서는 세제혜택 및 세금 체계를 변경하기 위한 논의를 추진하고 있다. 자동차 연료 세제개편은 CO₂ 배출량 또는 연비를 중심으로 차별화가 예상되며 탄소세 도입도 예상된다. 이러한 상황에서 천연가스 자동차에 대한 기술개발 및 세제 개편에 대한 대비가 필요한 상황이다. 

 

천연가스 자동차 기술개발 현황

천연가스 자동차는 시내버스를 중심으로 개발되어 보급되어 왔으며 현재는 청소차 이외에 일반 승용차까지 개조에 의한 보급이 이루어지고 있다. 대부분의 연료는 CNG 방식이며 LNG 자동차는 연료공급 인프라의 부족으로 보급이 제한적이다. 해외의 보급사례와 차별되는 것은 버스와 같은 대형자동차 중심으로 보급된 점이며 이는 정부의 보급정책에 기인한 것이다.

이밖에 1.5톤과 3.5톤 화물차에 대한 개조기술을 개발하여 운행차를배기량 천연가스자동차로 전환할 수 있는 기술이 개발되었으며 <표3>에서 보는 바와 같이 일반 승용차에 대한 적용기술도 개발되어 보급이 이루어지고 있다. 승용차에 대한 천연가스 적용기술은 아직 개조사에 의존하는 실정으로 제작사의 참여가 절실한 상황이다.  

 

그린카를 보급하기 위해 중요한 것은 자동차의 친환경성이지만 반드시 뒤따라야 하는 것이 연료공급 인프라의 문제이다. 천연가스는 아직 전국적으로 충전소가 부족하여 다양한 차종 보급에 한계가 있으며 이를 확충하기 위한 연료공급자의 노력이 필요하다.

현재 연구 중인 NGV의 미래의 기술로 HCNG 기술이 환경부 친환경자동차기술개발 사업단의 지원으로 2011년부터 5년 동안 140억원의 예산으로 개발되고 있으며 한국가스공사, 한국기계연구원, 가스안전공사, 자일 대우버스를 중심으로 post EURO-6 배기규제 대응을 위한 HCNG 시내버스 개발을 추진하고 있다. <사진1>은 시제작된 HCNG 시내버스 모델이며 HCNG 연료 충전을 위한 저장식 간이 충전시설이 준공됨에 따라 실증운전을 진행할 예정이다.

▲ <사진1>HCNG 시제차량 및 간이충전소 설치모습(자일대우버스 내)

해외의 경우 2000년대에 들어서면서 HCNG 엔진을 탑재한 버스의 시범운행이 북미, 유럽, 중국, 인도 등에서 적극적으로 이루어져 왔다. 최근에 엔진개발과 시범운행이 이루어진 곳은 이탈리아 Ravenna로서 HCNG 전용 엔진을 개발하기보다 기존의 CNG 엔진을 수정없이 활용하여 보급에 중점을 두겠다는 정책이 반영되었다. 앞서 북미나 다른 유럽지역에서도 HCNG 엔진 개발에 힘써 왔지만 현재 시행되고 있는 EURO6 이상의 배기규제를 만족시키는 엔진은 개발된 적이 없다.   

 

천연가스자동차 기술개발 방향

자동차 기술은 2만여 부품의 종합체로 성능향상 뿐 아니라 배출가스 허용기준을 만족해야 하는 종합기술이며 내구성이 보장되어야 하는 만큼 자동차 제작사의 참여가 필요하다. 국내의 경우 천연가스 승용차의 제작사 참여가 없다. 시장 규모가 작고 연료공급 인프라가 부족한 것이 가장 큰 이유이기도 하지만 제작사의 참여 필요성이 부족하여 소극적인게 사실이다.

이러한 현실을 직시하여 제작사를 끌어들이려는 연료 공급사의 적극적인 관심과 지원이 필요하다. 또한 천연가스 자동차의 경제성을 향상시키기 위해 CNG 인젝터와 연료공급 부품을 국산화하는 원가 절감 노력과 온실가스 저감을 위한 메탄저감 기술도 시급히 준비해야 할 기술이다.

천연가스 충전소의 확대를 위해서는 중소형 충전소 설치, 고속도로 및 물류거점에 충전소를 설치하는 노력과 관련 법규 개정을 통해 주유소 및 LPG 충전소에 CNG 복합충전소를 설치하는 방안을 모색할 필요가 있다.

충전인프라가 차량보급과 직결되는 만큼 도시가스 전체의 참여로 지역적 충전 네트워크가 구축될 수 있도록 장기적인 접근이 이루어져야 한다. 또한 수소연료전지 자동차와 같이 천연가스 자동차와 협력관계가 있는 유관 인프라와 공조를 통해 수소 충전인프라와 연계한 HCNG 복합충전인프라를 구축하려는 현명한 접근이 필요하다.

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