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[기획] 수송분야 미세먼지 해법 ‘LNG자동차’
준비된 LNG화물차, 환경성·경제성 탁월한 ‘양수겸장’
주행실증 모니터링 결과 친환경성 효과 확인돼
전기·수소차량 확대 병행, 브리지 차량으로 보급해야
유재준 기자  |  jjyoo@gasnews.com
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[1467호] 승인 2021.01.07  23:24:47
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▲ 2020년 6월 고시개정을 마치고 처음으로 튜닝된 LNG 화물차

[가스신문=유재준 기자] 지난 해 11월 충청북도 C&V센터에서 ‘LNG자동차 보급확대를 위한 2차 정보교류 세미나’가 열렸다. 한국가스공사를 비롯해 한국천연가스수소차량협회, 교통안전공단 등 관련기관과 민간기업 관계자들이 모여 LNG자동차 보급활성화 필요성 및 향후 과제에 대해 열띤 논의를 펼쳤다. 특히 한국가스공사 가스연구원의 ‘운행 중 경유자동차의 천연가스 자동차로의 엔진교체 및 인증기술 개발연구’ 일환으로 지난 해 3월부터 12월초까지 삼진야드가 수행한 ‘운행 중 경유자동차의 LNG자동차 개조 및 실도로 주행실증 모니터링’ 결과에 따르면 경유차량 대비 질소산화물의 경우 차대동력계는 97%, 제작차 기준에 따른 실제 도로주행 배출가스 측정을 통해 90%가 감소되는 것으로 나타났다. 또한 1000㎞ 실제 도로 주행을 통해 평균 연비는 3.3㎞/L, 경유대비 40%의 연료저감 성과를 거둔 것으로 분석됐다. 수송부문 미세먼지의 주요인인 경유화물차의 LNG화물차 전환 필요성 및 향후 전망에 대해 알아본다.

LNG 튜닝트럭 고시개정 완료

수송분야 미세먼지 발생의 69%는 경유자동차, 즉 경유화물차에서 발생하는 것으로 분석된 바 있다.

수송분야 미세먼지를 줄이기 위해서는 전기차 및 수소전지차 보급확대 및 DPF설치지원 및 노후 경유차량 폐차유도 등이 해법으로 손꼽히고 있다.

이 중 LNG자동차는 노후 경유자동차의 대체를 통한 환경개선 및 수소자동차로 전환하기 위한 가교역할을 할 것으로 기대되고 있다.

이와 발맞춰 현재 운행 중인 노후 경유트럭을 친환경 LNG트럭으로 개조할 수 있는 제도개선이 지난 해 6월 완료됐다.

2019년 11월 한국가스공사와 한국교통안전공단이 ‘청정연료 LNG 튜닝카 보급 활성화를 위한 양해각서(MOU)’를 맺고 경유 엔진을 LNG로 교체하는 데 필요한 조건과 절차, 문제점 교차 검토 및 제도 개선에 힘을 쏟은 결과 지난 해 6월 노후 경유 트럭을 친환경 LNG 트럭으로 전환하기 위한 관련 고시 개정을 마치고 국내 첫번째 LNG 튜닝트럭 검사를 수행한 것이다.

현재 경유 엔진은 효율이 높아 주로 고출력이 요구되는 트럭 등 대형차에 주로 사용되지만 엔진이 노후화되면 미세먼지 발생량이 높아져 수송 부문의 주요 미세먼지 발생원으로 지적되어 왔다.

미세먼지로 인한 대기오염이 심각해짐에 따라 경유 자동차 연료를 청정 LNG로 튜닝(구조변경)하는 방안이 미세먼지 감축 대책의 하나로 떠오른 것이다. LNG 차량 튜닝에는 경유와 천연가스를 동시에 사용하는 ‘혼소 방식’과 천연가스만을 사용하는 ‘전소 방식’이 각각 사용된다.

전소 방식은 혼소 방식에 비해 제어가 쉽고 고장률이 낮은 장점이 있으나, 경유 엔진을 유사 규격의 천연가스 엔진으로 교체할 경우 출력이 낮아져 ‘동등 이상의 출력을 갖는 엔진으로 교체해야 한다’는 기존 고시 규정(자동차 튜닝에 관한 규정, 국토교통부고시 제2017-991호)에 부합하지 않아 그동안 튜닝이 불가능했다.

가스공사와 한국교통안전공단의 노력으로 해당 고시가 개정돼 기존 경유 엔진을 천연가스 엔진으로 교체 튜닝할 수 있는 길이 열림으로써 향후 본격적인 LNG 차량 저변 확대에 한층 탄력이 붙게 됐다.

가스공사 가스연구원 오영삼 박사는 “천연가스는 수소경제로 가기 위한 중간 에너지원으로 경제적이며 청정한 수송용 연료이다. 수송용 LNG분야가 확대되면 LNG탱크, LNG엔진 및 LNG추진선, 연료공급시스템, 펌프 및 단열배관, 초저온 밸브, 초저온 유량계 및 냉열활용 기술 등 수 많은 연관 비즈니스의 활성화가 기대된다”고 밝혔다.

LNG충전소 경제성 뛰어나

충전소 운영면에서도 LNG충전소는 경제성을 지닌다.

기존 CNG충전소가 기체상태 천연가스를 240㎏/㎠로 압축저장 후 차량에 200㎏/㎠로 충전하기 위해 압축기, 고압압축용기, 디스펜서 설비를 갖추고 월 3000만~4000만원(200대 기준)의 전기료가 소비된다.

LCNG충전소는 LNG를 액체상태로 240㎏/㎠로 압축 후 기화기로 기화시킨 후 차량에 200㎏/㎠로 충전 또는 LNG를 초저온 펌프로 10㎏/㎠ 내외로 차량에 충전하기 위해 초저온고압 액체펌프, 초저온 액체펌프, 대기식 기화기, 고압용기(버퍼), 디스펜서 설비를 갖추고 월 300만~400만원(200대 기준) 전기료가 소비된다.

반면 LNG충전소는 LNG를 초저온 펌프로 14㎏/㎠로 차량에 충전하며 초저온펌프와 디스펜서만 갖추면 돼 월 20~30만원(200대 기준)의 전기료만 소비된다.

현재 국내 LNG충전소는 총 11개소에 있으며 김포, 광양,포항, 동해, 대전, 인천 등 LCNG 7개소와 부산항만 내 LNG 충전소 4개소 등이다.

한국천연가스수소차량협회의 ‘LNG튜닝 트럭 환경개선효과 및 지원검토안’에 따르면 LNG 대형 화물차(트랙터)에 대한 보급타당성 연구용역에서 LNG화물차는 경유 화물차 대비 사회적, 사업자 관점에서 모두 경제성 및 수익성이 뛰어난 것으로 나타났다.

실제 지난 2018년 환경부가 시행한 LNG화물차 보급 타당성 평가 결과 환경성 면에서 PM 99%, NOx 96%, CO2 19%가 저감됐으며, 수익성 면에서 LNG트랙터가 대당 7,189만원 높았으며 차대시험시 1,929만원, 실주행시험시 5,183만원의 환경편익이 나타난 바 있다.

협회에 따르면 LNG 전환대상 차량은 4.5~5톤 화물자동차로 총 14만7000여대가 등록되어 있으며 LNG전환 우선 대상 차량은 2002~2008년에 제작된 노후경유차(저공해화 의무대상 차량)로 10년 이상 15년 미만 차량 총 37,200여대이며 저공해화 사업에 참여한 차량을 제외하면 30,300여대가 사업가능한 대수로 예상됐다.

5톤 초과 화물자동차의 총 등록대수는 98,000여대로 이 중 사업가능 대수는 13,300여대로 추정됐다.

콘크리트믹서트럭의 총 등록대수는 26,300여대로 이 중 저공해화가 시급한 노후 경유차는 10,600여대이며 전체 차량의 40%를 차지했다. 10,600여대 중 저공해화 사업에 참여한 차량을 제외하고 3,700여대가 사업가능대수로 추정된다.

또한 노후 경유화물차를 LNG화물차로 튜닝후 3년 운행 시 2,218만1,000원/대(저공해 조치 후 의무운행기간), 14년 운행 시 1억8,982만3,000원/대의 경제성이 있는 것으로 나타났다고 밝혔다.

이에 따라 LNG튜닝차 보급확대를 위해 중대형화물차의 천연가스(L/CNG) 전환 시범사업을 통해 운행차 저공해화 사업에 ‘천연가스 화물차 전환’을 포함해 정부보조를 추진해야 한다고 강조했다.

또한 천연가스 엔진 및 용기의 다양화 등 기술안정성을 확보해 엔진교체비 경제성 및 개조기술의 안정성 확보 등을 통한 천연가스차량 시장확대를 꾀해야 한다는 것이다.

융복합충전소 건설계획 수립

한국가스공사는 ‘LNG기반 융복합충전소 건설 계획’에서 정부의 전기·수소 화물차 보급계획에 따르면 전체 화물자동차 360만대 중 2040년 목표로 수소화물차 3만대는 0.8%에 불과하다고 밝혔다.

전기화물차는 1톤급 중심으로 근거리 운행 택배차량에 한정되어 보급될 전망이며 수소화물차는 대형화물차가 2023년 이후 출시 계획이나 기술적 안정성과 차종의 다양성 확보 등 추가적인 기술개발까지 장기간 소요될 것으로 예상된다.

즉, 수소화물차의 상용화 전까지 브리지 연료로 LNG 병행공급을 통한 화물차 저공해와 보완과 수소경제 활성화를 위해 LNG기반 융복합 충전소 구축이 필요한 것이다.

LNG기반 융복합 충전소는 튜브 트레일러를 활용한 방식보다 더욱 안정적이고 경제적으로 공급할 수 있다.

기존 충전소(오프 사이트 방식)는 튜브 트레일러 2대에 의한 기체수소 운송방식으로 하루 수소버스 33대 충전(830㎏)이 가능하고 울산 및 서산 등 석유화학단지에서 5500원의 원료비(생산가+운반가)로 생산하고 수소 공급압력이 불안정한 부분이 있다.

융복합충전소(온 사이트 방식)는 현장에서 개질기 2기를 통해 수소를 생산하며 수소버스 46대 충전(1154㎏)이 가능하다. 가스공사 LNG기지에서 원료를 공급하며 운반가가 생략된 원료비 3500원으로 경제성이 뛰어나는 것으로 분석된다. 충전 압축기 효율이 높아 LNG활용 시 냉각비 절감이 가능하다.

향후 2025년까지 상용차용 융복합충전소 30개소를 구축할 계획(입지여건 및 수요를 고려해 수소 또는 LNG충전소 단독건설로 변경 가능)으로 수소 시내버스 충전소는 6개소, 수소+LNG버스·트럭충전소는 24개소이다.

예상 고속도로 휴게소는 부산신항, 인천신항, 의왕ICD 등이며 화물차 보급대상은 25톤급 LNG트럭, 5톤·10톤·20톤·28톤급 수소트럭 등이다.

시내버스 충전소에는 조인트벤처 총 출자액의 29%인 128억, 버스·트럭충전소에는 3895억원(1개소당 평균 162억원) 등 총 4000억원의 투자비가 소요될 전망이다.

융복합충전소 구축을 위한 부지협의 지역은 수소교통 복합기지 사업(통영시, 창원시), 수소화물차 시범사업(수소 물류얼라이언스) 참여, 에너지 융복합충전소 프로젝트 참여 및 추진(창원시, 폐기물 처리시설 연계형), 포스코 철강물류 운송트럭 연계 충전소 구축(광양, 포항, 평택), 물류거점 화물차 휴게소내 융복합충전소 구축(매송, 칠곡, 문경), 친환경 융복합충전스테이션 구축사업(인천신항), 수도권매립지 LNG청소차 및 콘크리트믹서용 충전소 등이며 구축지역은 추가검토 및 지자체 협의결과에 따라 변동될 전망이다.

차량 소유자 선택권 보장 필요

궁극적으로 천연가스차량 업계에서는 장기적으로 정부가 추진하고 있는 전기·수소차량으로의 친환경 연료전환에 동의하며, 중대형 화물차 경우 당장 적용이 가능한 기술인 천연가스(C/LNG) 화물차를 개발하여 병행 보급해 나가는 정책이 필요하다는 입장이다.

한국천연가스수소차량협회 신원식 부회장은 “정부의 친환경연료 전환정책이 성공하기 위해서는 물류시장의 화물차 운행환경, 이에 맞춘 메이커들의 자동차 기술개발 상황 등을 종합적으로 검토해 정책에 반영해 나가야 하며 다양한 차종개발이 손쉽고 연료경제성도 갖춘 천연가스 화물차 및 건설기계의 보급을 바라는 수요층도 상당히 존재한다는 점을 잊지 말아야 한다”며 “화물차 분야에서 수소와 천연가스의 두 가지 복수연료 전환이 타당한 정책방향이라고 생각하며 이를 통해 시장 소비자들에게 각자의 상황에 맞는 연료 선택권을 부여하는 것이 바람직하다”고 밝혔다.

   
▲ LNG화물차 정보교류회 참석자들이 LNG튜닝차량을 둘러보고 있다.
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