CNG버스 고안전성 연료용기 보급 타당성 조사연구

Title
CNG버스 고안전성 연료용기 보급 타당성 조사연구
Authors
추장민
Co-Author
강광규; 공성용; 이지민
Issue Date
2011-11-30
Publisher
환경부
Page
xxiii, 154 p.
URI
http://repository.kei.re.kr/handle/2017.oak/19860
Abstract
1. 외국의 CNG자동차 연료용기 유형별 보급현황 전 세계적으로 천연가스자동차 보급현황을 살펴보면 2010년 10월 기준으로 총 11,826,721대가 보급된 것으로 나타났다. 그 가운데 파키스탄, 아르헨티나, 이란, 브라질 등 보급대수가 많은 상위 4개 국가의 점유율이 67.1%를 점하고 있다. 그리고 관련 자료에 따르면 연료용기별 보급비율과 전체 보급수량 자료를 근거로 TypeⅠ, TypeⅡ, TypeⅢ, TypeⅣ의 보급수량과 보급비율은 다음과 같다. 전 세계 CNG자동차 연료용기 보급현황 용기유형 수량(대) 비율(%) TypeⅠ,Ⅱ 11,471,919 97 Type Ⅲ 166,757 1.4 Type Ⅳ 188,045 1.6 총계 11,826,721 100 자료: NGV Journal(2010. 10), "Worldwide NGV Statistics", Gas Vehicles Report 각국의 CNG자동차 연료용기 유형별 보급현황을 살펴보면 CNG자동차 보급률이 높은 아르헨티나, 오스트레일리아, 브라질 등의 국가는 TypeⅠ의 보급비율이 90%에 가깝다. 반면에 초경량 CNG 용기의 보급비율이 상대적으로 높은 미국, 일본 등의 국가는 TypeⅢ과 TypeⅣ의 보급비율이 상대적으로 높다. 주요 국가의 CNG자동차 연료용기 보급현황 국가 Type1 Type2 Type3 Type4 Argentina 100% Austraillia 87% 12% 1% Brazil 99% 1% Italy 80% 20% Japan 80% 15% 5% Russia&C.I.S.(FSU) 95% 4% 1% USA 23% 50% 15% 12% 자료: NGV Journal(2003. 07), "About Cylinders&Manufactures", Gas Vehicles Report 2. CNG자동차 연료용기 기술수준 및 적용가능성 가. CNG자동차 연료용기의 안전성 1990년대 말까지 CNG 자동차 연료용기 TypeⅠ, Ⅱ를 주로 보급하던 서구 선진국들은 2000년대부터 대용량 ? 경량화를 목적으로 Type Ⅲ, Ⅳ를 개발하여 보급하기 시작했다. 현재 대부분의 선진국에서는 Type Ⅲ, Ⅳ를 실차에 장착하여 사용하고 있다. CNG 자동차 연료용기 유형의 변화는 1998년부터 유럽 등 서구 선진국가 운수회사들이 경량용기의 수요에 대처하기 위해 Type Ⅲ, Ⅳ를 개발하면서 비롯되었다. 운수회사들은 연비효율 향상, 버스좌석 증석(增席), 차령수명비용(life cycle cost) 저감 등 기업 경영상의 목적을 실현하고, 동시에 EURO Ⅳ,Ⅴ와 같은 자동차 배출가스규제기준 강화 등 정부 정책에 따라 배기가스를 저감하기 위해서는 차량무게의 감량이 필요했기 때문이다. 이처럼 CNG자동차 연료용기가 하나의 유형으로 표준화되지 않고 TypeⅠ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ 등 다양한 유형으로 사용되고 있는 것은 주로 연료용기의 경량화 필요성을 충족시키기 위해 순차적으로 기술을 개발하여 보급하였기 때문이다. 나. CNG자동차 연료용기 유형별 특성 및 안전성 분석 CNG자동차 연료용기 안전성에 대한 평가는 우선 연료용기의 유형별 특성과 차이점을 제대로 인식하는 것에서부터 출발할 필요가 있다. 이러한 인식을 바탕으로 안전성과 관련된 구체적인 연료용기의 기술적 특성, 그리고 사용 중인 연료용기의 안전성 실태에 관한 경험적인 자료에 대한 분석을 통해 연료용기의 안전성 문제를 진단하였다. 안전성 측면에서 현재 사용중인 4가지 연료용기가 갖고 있는 주요 기술적 특성은 아래와 같이 정리된다. 안전성 측면에서의 주요 기술적 특성 구분 장점 단점 TypeⅠ 오래된 사용경험을 가지고 있어 기술적 안전성이 높음 주재료인 CrMo강의 인장응력부식균열(stress corrosion cracking, SCC)이 발생할 가능성 존재 제조공정상의 열처리 불량제품은 폭발사고의 위험성 존재 TypeⅡ 오래된 사용경험을 가지고 있어 기술적 안전성이 높음 재료특성상 인장응력부식균열이 발생할 가능성 존재 제조공정상의 열처리 불량제품은 폭발사고의 위험성 존재 TypeⅢ 안전성 측면에서 라이너의 무이음매 제작으로 가스누출 가능성 상대적으로 낮음 금속라이너 사용으로 가스투과가 없고 외부충격손상에 대한 저항성 상대적으로 큼 반복사용에 의한 피로?내구성의 저하와 금속라이너의 갈바닉 부식이 발생할 가능성 존재 TypeⅣ 안전성 측면에서 피로?내구성이 높고 여러 환경물질에 대한 내부식성이 우수함 플라스틱부분과 금속부분 연결부위에서 가스누출과 비금속라이너 특성상 가스투과의 가능성 존재 플라스틱 재료인 관계로 여타 유형의 연료용기에 비해 외부충격에 상대적으로 취약 위와 같이 4가지 CNG자동차 연료용기를 비교해 보면 TypeⅢ 또는 TypeⅣ의 개발을 통해 기술발전이 이루어져 왔지만 각 연료용기 안전성의 기술적 특성은 크게 달라지지 않았다. 즉 유리섬유에서 탄소섬유로의 교체 등 일부 기술발전을 제외하고는 제작방식, 재료구성 및 구조적 취약점 등 때문에 연료용기 개발초기에 갖고 있었던 안전성의 장점과 단점이 여전히 존재하고 있는 것으로 평가된다. 이런 점에서 안전성 측면에서 기술적 특성을 분석한 결과, 4가지 유형 간 상대적 우위를 판단할 객관적이고 절대적인 근거가 부족하다는 사실을 부인하기 어렵다. 뿐만 아니라 정상적인 제조과정을 거쳐 인증을 받은 연료용기는 이미 기술적으로 안전성 기준에 도달했다는 것을 의미한다. 이 때문에 인증기준에 따라 인증되어 사용하고 있는 연료용기의 유형간 안전성을 비교하여 유형별 상대적 우위비교는 가능하지도 않고 무의미하다. 특히, 국내외에서 발생하는 CNG자동차의 연료용기로 인한 사고는 모두 각국의 인증기관에서 인증을 받은 연료용기에서 발생된 것이다. 이런 점에서 인증을 거쳐 사용된 연료용기의 사고사례 등 경험적 자료에 근거하여 연료용기의 유형별 안전성의 상대적 우위여부를 비교하는 것이 보다 합리적인 것으로 사료된다.

Table Of Contents

제1장 서 론
1. 과업의 배경 및 목적
가. 배경
나. 목적
다. 과업의 범위
2. 과업의 세부내용
가. 외국의 CNG자동차 연료용기 TypeⅢ, TypeⅣ 보급사례 분석
나. CNG자동차 연료용기 기술수준 및 적용가능성 검토
다. 연료용기 TypeⅢ, TypeⅣ 장착시 안전성 향상 효과 등 보급 타당성 분석
라. 연료용기 TypeⅢ, TypeⅣ 전환보급에 따른 보조금 지원 규모 조사 분석

제2장 외국의 CNG자동차 연료용기 보급사례 분석
1. CNG자동차 연료용기 보급 현황
2. 국가별 CNG자동차 연료용기 유형별 보급 현황
3. CNG자동차 연료용기 유형별 보급배경

제3장 CNG자동차 연료용기 기술수준 및 적용가능성
1. 국내 CNG자동차 연료용기 보급 현황
2. CNG자동차 연료용기의 안전성
3. CNG자동차 연료용기의 유형별 특성 및 안전성 분석
가. CNG자동차 연료용기 특성
나. 연료용기 유형별 안전성 측면에서의 기술적 특성

제4장 CNG자동차 연료용기 전환보급의 타당성 분석
1. CNG자동차 연료용기의 안전성 향상 효과분석
가. 경험적 자료에 근거한 연료용기의 유형별 안전성 분석
나. CNG자동차 연료용기의 주요 사고원인 분석
2. CNG자동차 연료용기 전환보급의 경제성평가 (2011년 가격기준)
가. 평가방법
나. 외국의 용기무게 저감률 사례적용 경제성 평가
다. 차대동력계 이용 차량무게 저감률 사례적용 경제성 평가
3. CNG자동차 연료용기 전환보급의 타당성 진단결과
4. CNG자동차 연료장치의 인증?관리 제도 실시현황
가. 국내외 CNG자동차 연료장치 인증현황
나. 국내 ? 외 CNG자동차 연료장치의 안전관리 현황
다. 국내외 CNG자동차 및 연료용기 안전관리 제도 비교

제5장 CNG자동차 연료용기 전환보급에 대한 보조금 지원규모 조사?분석
1. CNG자동차 용기 전환보급의 수익성 평가
가. 개요
나. 외국의 용기무게 저감률 사례적용 수익성 평가
다. 차대동력계 이용 차량무게 저감률 사례적용 수익성 평가
2. CNG자동차 연료용기 전환보급의 보조금 지급규모 산정
가. 외국의 용기무게 저감률 사례적용 보조금 지급규모 산정
나. 차대동력계 시험결과 차량무게 저감률 사례적용 보조금 지급규모 산정
3. CNG자동차 연료용기 전환보급을 위한 보조금지급 분석결과

제6장 결 론




부록1. 경제성·수익성 평가
부록2. 원가내역표

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