경유 버스 및 CNG 버스 환경ㆍ경제성 분석을 통한 CNG 버스 보급정책 타당성 조사 연구

Title
경유 버스 및 CNG 버스 환경ㆍ경제성 분석을 통한 CNG 버스 보급정책 타당성 조사 연구
Authors
강상인
Co-Author
강광규; 박준현; 제갈운
Issue Date
2012-11-31
Publisher
환경부
Page
156 p.
URI
http://repository.kei.re.kr/handle/2017.oak/19876
Abstract
1. 국내·외 경유 및 CNG 버스 기술개발 수준 및 정책 동향 조사 가. 주요 선진국의 경유 및 CNG 버스 기술 개발 수준 파악 1) 미국 전 세계적으로 대체 연료 차량에 대한 연구가 활발히 진행되고, 특히 미국의 경우 금융위기 이후 자동차업계의 화두는 연비의 절감과 친환경이다. 또한 석유 기반의 운송 사업을 에탄올이나 바이오디젤, 전기자동차, 수소등과 같은 대체에너지를 사용하는 방향으로 서서히 전환하고 있는 상황에서 친환경차량의 개발과 더불어 기존 가솔린 차량의 연비 개선을 위한 부품 개발에 이르기까지 각 완성차 기업들과 부품기업들은 모두 연비절감과 배출가스 절감을 위한 차량의 개발에 매진하고 있다. 이처럼 각 브랜드별로 연비 개선과 친환경 차량 개발에 엄청난 인력과 자본을 투자하는 이유는 소비자 기호의 변화나 시장 수요에 대응하기 위해서이기도 하지만, 무엇보다 미국 연방 정부의 규제 때문이다. 연방 정부는 자동차 생산 기업에게 매년 특정 수준까지 배출가스 규제 강화를 요구하고 있는데, 한국, 일본 등 미국 자동차 시장에서 중소형 차량을 많이 판매한 기업들에 비해, 미국의 완성차 기업들은 대형차량이나 SUV, 픽업트럭 등 연비가 낮고 배출가스가 심한 차량들의 판매 비중이 높기 때문에 연방 규제에 대응하기 위한 자동차 기술 개발이 활발하고, 그에 따라 다른 나라들에 비해 기술 발전 수준이 높다. 2) 유럽 유럽의 경우 저상버스가 많이 보급되어 있는 상황으로, CNG 연료용기 안전에 관한 연구가 주로 진행되고 있고, 각 개발회사 별 친환경 차량 개발에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 나. 국내 경유 및 CNG 버스 기술 개발 수준 파악 국내의 경우도 직접분사식 CNG 엔진에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다. 우리나라의 NGV 엔진 기술을 해외와 비교해보면 기술수준은 크게 차이가 나지 않는다. 다만, 4세대 기술 적용에 있어 우리나라의 경우는 학계와 연구소 중심으로 기술개발이 이루어지고 있으며, 해외의 경우는 일부 자동차 제작사들에 의해 상용화가 진행 중에 있다. 3세대와 4세대 엔진의 경우 출력과 연비, 배기가스 저감능력 등에서 큰 차이를 보이고 있기 때문에 앞으로 강화될 배출가스 규제에 대한 대비를 위해서는 반드시 4세대 엔진기술 개발이 필요하다. 용기 제조 기술 분야에서도 우리나라와 해외의 기술을 타입별로 비교하여 보면 용기 제조 기술이 비슷한 Type 1, 2의 경우는 생산기술이나 품질에서는 큰 차이를 보이고 있지 않다. 반면 Type 3, 4의 경우 우리나라 업체들이 상용화에 성공하여 제품을 판매하고 있는 단계지만 용기 제조의 핵심인 랩핑에 사용되는 탄소섬유 제조 기술이 미흡하여 대량 판매가 이루어지지 않고 있기 때문에 제조단가가 해외보다 높아 해외진출에 어려움이 있다. 또한, LNG 용기의 경우는 ㈜한비가 국산화를 통해 자체적으로 생산해 공급하고 있으며, 한국가스공사가 기술개발을 하여 NGV 업계가 기술이전을 한 상태이지만 아직 신뢰성이 낮아 추가적인 기술개발이 더 필요하다. 국내 천연가스 자동차는 현재 EURO-4의 기준으로 상용화가 되어 있으며, 중대형 천연가스 상용차(버스 및 청소차)만 개발 및 판매되고 있다. 그 이유는 중소형 자동차의 개발·판매와 관련된 이해 당사자 간의 갈등, 충전소 인프라 구축 부족, 천연가스자동차 보급이외의 자동차 저공해 화 정책 추진 등으로 중소형 자동차의 시장형성 여건이 미흡하기 때문이다. 우리나라를 포함한 세계 각 국가들의 NGV의 기술개발 현황을 보게 되면 향상된 연비, 열효율, 배기가스 저감에 포인트를 두고 이 부분에 집중적인 개발을 진행하는 것으로 보인다. 다만 우리나라의 경우는 현대기아자동차나, GM 대우와 같은 자동차 제작사에서 상용화를 위한 기술개발은 진행하지 않는 것으로 보이며, 국내 연구기관들을 중심으로 엔진에 대한 4세대 기술 실증 연구를 진행하는 것으로 보인다. 이와는 다르게 세계의 유수 자동차제작사들은 NGV의 상용차에 대한 4세대 기술개발과 상용화에 주력하고 있다. 따라서 천연가스 자동차의 수출 확대를 위하여 국내의 주력인 천연가스 상용차의 배기가스 수준을 EURO-6 기준에 부합하거나 이를 넘어서는 기술 개발 및 중소형 NGV의 상용화가 시급하다. 국내 천연가스 자동차 엔진 중 기존의 6기통 디젤엔진을 모태로 하여 개발한 CNG 엔진은 불꽃 점화방식의 Lean-Burn 엔진으로 개발되었다. 천연가스버스의 기본 구조는 종래의 디젤버스와 같고, 연료계통만이 변경되었다. 사용연료인 천연가스는 디스펜서를 통하여 고압의 천연가스를 차량 내의 가스용기에 저장하며, 이때의 저장된 연료량은 운전석에서 압력계로 모니터링 할 수 있도록 되어 있다. 또한, 내부압력의 과다 상승 시 안전밸브를 거쳐 외부로 벤팅하는 안전장치가 설치되어 있다. 압축된 가스는 용기로부터 연료배관을 거쳐 감압밸브에서 사용압력으로 일정한 압력으로 감압된 후, 공기와 혼합되어 엔진 내부로 공급되는 구조이다.

Table Of Contents

제1장 서 론
1. 과업의 배경 및 목적
가. 배경
나. 목적
2. 과업의 세부내용
가. 국내·외 경유 및 CNG 자동차 기술개발 수준 분석 및 전망
나. 배출허용기준 강화 정책이 CNG 버스 보급정책에 미치는 영향 분석
다. 경유 및 CNG 버스 배출가스 규제 현황 및 차기 규제기준 비교
라. 차기 배출가스 규제 수준이 경유 및 CNG 버스 차량가격에 미치는 영향 분석

제2장 국내·외 경유 및 CNG 자동차 기술개발 수준 분석 및 전망
1. 국외 기술개발 수준 분석
가. 미국
나. 유럽
다. 캐나다
라. 호주
마. 일본
바. 중국
사. 인도
2. 국내 기술개발 수준 분석
가. 국내 CNG 기술 현황
나. 국내 천연가스 용기 기술

제3장 배출허용기준 강화 정책이 CNG 버스 보급정책에 미치는 영향 분석
1. 미국·유럽 등의 외국 사례
가. 미국
나. 유럽
2. 국내 영향 예측

제4장 경유 및 CNG버스 배출가스 규제 현황 및 차기 규제기준 비교
1. 유럽과 미국의 배출가스 규제 현황 및 차기 규제기준
가. 유럽
나. 미국
2. 국내 배출가스 규제 현황 및 차기 규제기준
가. 디젤 차량
나. CNG 차량

제5장 차기 배출가스 규제 수준이 경유 및 CNG 버스 차량가격에 미치는 영향 분석
1. 미국의 배출가스 규제수준과 차량가격 변화
가. 에너지 독립 안전법
나. 전망
2. 국내 배출가스 규제수준 변화 및 이에 따른 차량 가격 변화
가. 현재 국내 운행 중인 CNG 차량 현황
나. 현재 국내 운행 중인 경유 및 CNG 차량가격 현황
다. CNG 차량 지원정책
3. 배출규제기준-차량 가격

제6장 경유 및 CNG 버스의 환경·경제성 분석
1. 시내버스 환경성평가를 위한 주행모드
가. 서울시 시내버스 주행속도
나. 차대동력계용 버스주행모드
다. CNG 및 경유버스 환경성 평가용 시험모드
2. 경유 및 CNG 버스의 환경성 평가 시험
가. 시험내용 및 방법
나. 시험결과
3. 경유 및 CNG 버스의 환경성 평가
가. NIER 06 모드 적용시 환경성 평가
4. 경유버스 대비 CNG 버스의 경제성 평가
가. NIER 06 모드 적용 시 사회적 편익
나. NIER 06 모드 적용 시 경제적 편익
다. NIER 06 모드 적용 시 사회적 비용(CNG 보급 정부지출)
라. NIER 06 모드 적용 시 정책의 경제성 분석 결과

제7장 결론

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