[논문]운행자동차의 공회전 정지에 의한 CO2 저감량 산출 연구

심무경; 임재명; 이범호; 홍성태; 이대엽

doi:10.3795/ksme-b.2009.33.10.748

[국내논문] 운행자동차의 공회전 정지에 의한 CO2 저감량 산출 연구
Estimation of CO2 Reduction by Applying Idling Stop to in-Use Vehicles 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B, v.33 no.10 = no.289, 2009년, pp.748 - 756

심무경 (강원대학교 환경공학과) , 임재명 (강원대학교 환경공학과) , 이범호 (인하대학교 대학원 기계공학과) , 홍성태 (인하대학교 대학원 기계공학과) , 이대엽 (인대학교 기계공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The effect of idling stop on $CO_2$ reduction was estimated, especially in the area of in-use vehicles. In order to know the fuel saving for each class of vehicles, a methodology to calculate the fuel saving was used along with a standard test using NIER-07 mode. Idling stop execution rate was estimated by analyzing the driving pattern of the in-use city buses, which shows about 75% at maximum. And this corresponds to about 5.4% reduction of the daily total fuel consumption. Finally, $CO_2$ reduction in the automotive sector was estimated, which concludes that, when idling stop device is used, about 480 thousand and 450 thousand tons of $CO_2$ could be reduced with in-use city buses and taxis, respectively. This amount corresponds to about 1.2% of $CO_2$ reduction in the automotive sector.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 운행차에 장착하는 공회전 정지 장치에 의한 자동차 부문에서 CO₂ 저감량을 산출하였고, 보급 차종에 따른 효과를 분석하였다. 본 연구의 주요 결과는 다음과 같다.

제안 방법

(1) 공회전시 및 시동시 연료 소모량을 이용하여 공회전 정지에 따른 연료 저감량 산출 방법을 도출하였고, 이를 이용하여 차종별 공회전 정지에 따른 연료 저감량을 산출하였다. 또한 표준시험 모드(NIER-07)를 이용하여 다양한 차종에 대한 공회전 정지시 연료 저감량을 측정하였다.
(2) 실도로 주행 시내버스에서 운행패턴을 분석하여 공회전 실시율에 따른 연료 저감율을 추정하였다. 최대 실시율은 약 75% 정도가 되고, 이 경우에 연료 저감율은 평균 5.
다음에는 이상의 자료를 이용하여 공회전 정지 장치 적용에 따른 비용대비 편익을 분석하였다. 소요되는 비용으로는, 우선 공회전 정지 장치 가격, 그리고 내구 부품인 시동모터 및 배터리 교환 비용이 필요하게 된다.
다음에는 이와 같은 자료를 기초로 공회전 정지 장치를 적용하였을 경우에 자동차부문에서 CO₂ 저감량을 산정하였다.
(1) 공회전시 및 시동시 연료 소모량을 이용하여 공회전 정지에 따른 연료 저감량 산출 방법을 도출하였고, 이를 이용하여 차종별 공회전 정지에 따른 연료 저감량을 산출하였다. 또한 표준시험 모드(NIER-07)를 이용하여 다양한 차종에 대한 공회전 정지시 연료 저감량을 측정하였다.
본 연구에서는 운행차에 공회전 정지 장치⁽⁵⁾를장착할 경우에 차종 및 보급대수에 따른 CO₂ 배출 저감량을 산출하고, 비용대비 효과 분석을 수행하였다.
여기에서는 앞에서 제시한 공회전 정시시 연료 저감량을 산출하는 방법을 실도로 주행에 적용하여 분석한 결과를 기술한다. 시내버스 9개 노선(서울시 7개 및 경기도 2개 노선)에 디지털 운행기록계를 장착하여 운행패턴을 분석하고, 이를 이용하여 공회전 정지시 연료 저감량을 산출하였다.
여기에서는 앞에서 제시한 공회전 정시시 연료 저감량을 산출하는 방법을 실도로 주행에 적용하여 분석한 결과를 기술한다. 시내버스 9개 노선(서울시 7개 및 경기도 2개 노선)에 디지털 운행기록계를 장착하여 운행패턴을 분석하고, 이를 이용하여 공회전 정지시 연료 저감량을 산출하였다.
4%의 저감율을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 이 계산에는 2.1절에 언급된 공회전시 연료 저감량 추정 방법을 적용하였다.
배출량 감소를 산정하기 위해서는 대상 차량의 공회전 정지에 따른 연료 저감량을 파악해야 한다. 이를 위하여 서울 시내의 일정 구간을 운행하여 운행 패턴을 차속별로 분류한 표준 모드인 NIER모드(8)를 이용하여 공회전 정지에 의한 연료 저감율을 측정하였다. 시내버스의 운행패턴을 모사한 NIER-07 모드의 경우 12개의 대표 차속으로 이루어져 있고, 평균차속은 24.

이론/모형

1회 시동시 연료량은 60회의 시동을 반복한 후 측정한 연료 소모량으로부터 평균값을 구한 것이다. 연료 소모량 측정은 배출가스 가운데 CO₂, CO 및 THC의 측정치로부터 카본밸런스법을 이용하여 산출하였다.

성능/효과

도심지 주행을 모사하는 NEDC(New European Driving Cycle) 모드에서는 약 4%의 CO₂ 저감이 가능한 것으로 보고되었다.⁽²⁾ 또한 FTP Drive Cycle을 이용하여 공회전 정지 및 자동 시동 차량을 이용하여 측정한 결과, 시내모드에서는 5.3% 및 고속주행 모드에서는 4.0%의 연료저감율의 경향을 나타내고 있다.⁽⁴⁾
(3) 자동차 부문에서 CO₂ 배출량을 산출하였고, 공회전 정지를 적용할 경우에 시내버스에서는 최대 약 48만톤, 택시에서는 최대 약 45만톤 정도의 CO₂를 저감할 수 있음을 알 수 있고, 이는 자동차 부문 CO₂ 배출량의 약 1.2%를 차지하는 것으로 추산되었다.
즉, 차량이 정지하더라도 일정 시간동안 공회전 상태가 유지되어야만 엔진이 정지되는 기능(공회전 정지 대기시간), 정류장과 같은 짧은 정차시에 엔진이 정지하면 시동시 연료 소모량으로 인해 오히려 연료 소모가 증가하는 현상을 방지하기 위한 기능(단기정차시 장치 미작동), 정체 구간에서 빈번한 엔진 정지 및 시동 반복을 방지하기 위한 기능(리셋속도) 등을 열거할 수 있다. 시내버스 9개 노선의 운행 데이터를 분석한 결과, 실제로 가능한 최대 공회전 정지 실시율은 약 75%로 조사되었다. 이를 적용하여 실도로 주행 시내버스에서 연료저감율을 산정하여 보면 Fig.
시내버스 9개 노선의 운행 데이터를 분석한 결과, 실제로 가능한 최대 공회전 정지 실시율은 약 75%로 조사되었다. 이를 적용하여 실도로 주행 시내버스에서 연료저감율을 산정하여 보면 Fig. 7에 나타낸 바와 같고, 평균 5.4%의 저감율을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 이 계산에는 2.
10에 나타내었다. 저감율을 10%로 가정할 경우에 버스 3.5만대에 모두 부착시 약 47.8만톤의 저감량에 해당되고 자동차 부문에서 배출되는 CO₂의 0.6%가 저감이 가능하다. 택시의 경우 25만대에 모두 부착시 약 45.
즉 정지와 출발을 자주 반복하는 도로주행 패턴에서는 엔진의 공회전으로 인한 연료 손실이 높음을 알 수 있고, 공회전시 엔진을 정지하면 상당한 양의 에너지를 절약할 수 있음을 알 수 있다.
9에서 알 수 있다. 차종별로 배출되는 비율은 차량대수 비율이 7.2%인 승합차량에서 15.7%의 CO₂가 배출되며 차량대수가 14.7%인 화물차량에서 28.0%의 CO₂가 배출되어 승합차와 화물차량이 차량대수 대비 배출량이 높음을 알 수 있다. 또한 CO₂의 효과적인 저감을 위해서는 대수에 비하여 CO₂배출량이 높은 승합과 화물차량에 대한 대책이 필요함을 알 수 있다.
(2) 실도로 주행 시내버스에서 운행패턴을 분석하여 공회전 실시율에 따른 연료 저감율을 추정하였다. 최대 실시율은 약 75% 정도가 되고, 이 경우에 연료 저감율은 평균 5.4% 정도가 되는 것으로 산출되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	2004년 현재 국내의 수송부문에서 배출되는 CO2는?	2004년 현재 국내의 수송부문에서 배출되는 CO2는 약 9천6백만톤에 상당하고, 이는 전체 배출량의 약 18.6%를 차지한다.
	공회전 정지에 의한 CO2 저감 효과를 측정하기 위해서는 무엇을 측정해야 하는가?	여기에 공회전 정지에 의한 CO2 저감 효과를 측정하기 위해서는 공회전 정지에 의한 연료 절약량을 측정하여야 한다. 공회전 정지에 의하여 실제로 저감되는 연료량은 엔진이 정지한 시간 동안에 소비되는 연료에 해당하기 때문에 다음과 같은 관계식으로부터 공회전 정지에 따른 연료 저감량을 계산할 수 있다.
	운행차에 장착하는 공회전 정지 장치에 의한 자동차 부문에서 CO2 저감량을 산출하였고, 보급 차종에 따른 효과를 분석한 연구 결과는?	(1) 공회전시 및 시동시 연료 소모량을 이용하여 공회전 정지에 따른 연료 저감량 산출 방법을 도출하였고, 이를 이용하여 차종별 공회전 정지에 따른 연료 저감량을 산출하였다. 또한 표준시험 모드(NIER-07)를 이용하여 다양한 차종에 대한 공회전 정지시 연료 저감량을 측정하였다. (2) 실도로 주행 시내버스에서 운행패턴을 분석하여 공회전 실시율에 따른 연료 저감율을 추정하였다. 최대 실시율은 약 75% 정도가 되고, 이 경우에 연료 저감율은 평균 5.4% 정도가 되는 것으로 산출되었다. (3) 자동차 부문에서 CO2 배출량을 산출하였고, 공회전 정지를 적용할 경우에 시내버스에서는 최대 약 48만톤, 택시에서는 최대 약 45만톤 정도의 CO2를 저감할 수 있음을 알 수 있고, 이는 자동차 부문 CO2 배출량의 약 1.2%를 차지하는 것으로 추산되었다.

참고문헌 (12)

Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs, 2008
Wagner, J., Mencher, B. and Keller, S., 2008, 'Bosch System Solutions for Reduction of $CO_2$ and Emissions,' SAE 2008-28-0005
Charles L., Gray, Jr., 2007, 'Meeting the Environmental Challenges of 21st Century Vehicles,' U.S. Environmental Protection Agency
ishop, J., Nedungadi, A., Ostrowski, G., Surampudi, B., Armiroli, P. and Taspinar, E., 2007, 'An Engine Start/Stop System for Improved Fuel Economy,' SAE 2007-01-1777
The Energy Conservation Center, Japan., 2003, 'Evaluation Report of Idle Stop Device for In-Use Vehicle
Shim, M., Rim, J., Lee, B., Hong, S. and Lee, D., 2009, 'A Methodology of Analyzing Fuel Economy Improvement with Idling Stop,' Transactions of KSAE, submitted
Matsuura, M., Korematsu, K. and Tanaka, J., 2004, 'Fuel Consumption Improvement of Vehicles by Idling Stop,' SAE 2004-01-1896
Lee, J., 2001, 'Estimation of Air Pollutant Emission by Motor Vehicles'(in Korean), Korea Institute of Energy Research Environmental Societies Joint Conference
Choi, S., Kim, H., Hong, Y. and Jang, Y., 2003, "Estimation of the Greenhouse Gas Emission from Transport by the Tier 2-3 Method," Proceeding of the 36th Meetiong of KOSAE
Korea Transportation Safety Authority, 2007
Jeong, J., Kim, T., Lee, S. and Lee, S., 2007, 'Development of Guideline to Reduce Greenhouse Gas for Mobile Combustion,' The 2007
America Petroleum Association, 2001, 'Emission Coefficient of $CO_2$ for Each Fuel

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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