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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 운행 휘발유 자동차에 대하여 기존의 농도측정 방식과 개선된 질량측정 방식을 비교하여 그 상관관계를 분석하였다. 또한 배출가스 자기고장진단장치(OBD, On Board Diagnostics)의 진단만으로배출과다 자동차를 선별할 수 있는가를 검토하였다.
- 따라서 본 연구에서는 운행 휘발유 자동차에 대하여 기존의 농도측정 방식과 개선된 질량측정 방식을 비교하여 그 상관관계를 분석하였다. 또한 배출가스 자기고장진단장치(OBD, On Board Diagnostics)의 진단만으로배출과다 자동차를 선별할 수 있는가를 검토하였다. 아울러 국가 자동차검사제도 정책운용에기초 자료를 제공하는데 있다.
제안 방법
- IDLE+ASM2525 모드는 운행 자동차 배출허용기준12)을적용하였으며, IM240 모드는운행자동차의배출허용기준이없어서제작자동차배출허용기준13,14)을적용하여검사모드간상관관계를비교하였다.
- ③ ASM2525 모드 : IDLE 모드 검사후, 차대동력계에서 25%의 도로부하에서 40 km/h 속도로 주행하면서 검사시작 25초 경과후, 모드가 안정된 구간에서 10초 동안 CO, HC, NOx(ppm)를 측정하여 산술평균한다. 차대동력계에서의배출가스시험중량은 관성중량(자동차중량+136 kgf)을 사용한다.
- 운행 휘발유 자동차에 대하여 기존의 농도측정 방식(IDLE+ASSM2525 모드)과개선된질량측정방식(IM240)으로 배출가스 시험을 비교하여 그 상관관계를 분석하였다.
- 자동차관리법 시행규칙12)에 따라 휘발유 자동차에 대해 Fig. 1과 같이 공회전(IDLE) 모드를 포함해서ASM2525 모드(정속모드) 부하검사를실시한다.
- 차대동력계에서 Fig. 2에 보인바와 같이 도심지도로를 주행하는 패턴을 분석하여 가장 평균적인 주행패턴을 통계적으로 추출한 모드로서, 0-60 mph 구간에서 공회전, 정속, 가속 및 감속을 반복하면서 240초 동안 운전하면서 배출되는 오염물질인 CO, HC, NOx를 시료채취하여 질량(g/km) 단위로 측정한다.7,8)
- 측정기가 안정된 후, CO(%), HC(ppm), 공기과잉률 (λ)을측정한다.
- 현재자동차검사소에서사용하고있는배출가스 정밀검사방법[IDLE+ASM2525(Acceleration Simulation Mode2525]과국내의제작자동차및해외의 운행 자동차에 사용하고 있는 배출가스검사 방법(IM240, Inspection Maintenance 240)으로 비교 시험하였다.4-11) 또한 OBD만을 사용한 배출가스 시험 결과와 비교하였다.
대상 데이터
- IM240 모드용 VMAS5-8) 장치의 구성은 Fig. 4에 보인 바와 같이 차대동력계, VMAS, 송풍기, RPM, 주제어장치및 모니터 등으로 구성되어 있다.
- 배출가스 분석기는 IDLE+ASM2525 모드에서는 기존의 배출가스 분석기(CGA-6000 HN, HE)4,11)를 사용하였다. 반면, IM240 모드에서는 Fig.
- 시험방법으로는 현재 검사소에 설치된 OBD를 사용한 후, IDLE+ASM2525 모드에 따라 검사를 시행한후, IM240 모드로 총35대를 시험하였다.4)
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3. 시험결과
시험자동차는국내의EF쏘나타, 그랜저TG 등휘발유를 사용하는 등록된 승용 자동차 약 355만대중 30대를임의로선정해서현행배출가스검사방식인 IDLE+ ASM2525 모드와 IM240 모드검사를 실시하였다.
- ③ ASM2525 모드 : IDLE 모드 검사후, 차대동력계에서 25%의 도로부하에서 40 km/h 속도로 주행하면서 검사시작 25초 경과후, 모드가 안정된 구간에서 10초 동안 CO, HC, NOx(ppm)를 측정하여 산술평균한다. 차대동력계에서의배출가스시험중량은 관성중량(자동차중량+136 kgf)을 사용한다.
- 총35대의자동차중에서EF쏘나타와그랜저TG 2대의자동차에대하여, 임의센서탈거에 의한 각검사 모드에 따른 CO, HC 및 NOx의 배출상태를각각 Fig. 10, Fig. 11, Fig. 12 및 Fig. 13에 나타내었다.4)
성능/효과
- 1) IM240-ASM2525와IM240-IDLE 모드의CO 측정에서는 상관계수(R2 )가 0.006로 낮았으며, 유의 수준 5%에 대한 유의확률(p값)이 0.67으로서 통계적으로 유의성이 없었다. 그러나 HC와 NOx 측정에서는 R2이 0.
- 5에는 IM240-ASM2525와 IM240-IDLE 모드의 CO 배출 결과의 추정회귀 직선 및 상관계수(R2 )를 각각 나타내었다.15) 즉, R2=0.0063, R2=0.0066으로서 추정회귀 직선은 자료를 잘 설명할 수 없으며, 상관관계는 매우 낮았다. 보통 상관계수는 0~1사이의 값을 보이는데, 1에 가까울수록 상관관계는 높다.
- 2) 배출가스 선별성은 IDLE+ASM2525 모드에 비해 IM240 모드에서 부적합 판정 횟수가 많이 나타남에 따라 선별성이 양호하였지만, 배출허용기준이 서로 다르기 때문에 IM240 모드가 과다 배출 자동차의 선별성이 더 우수하다고 단정할 수없었다.
- 4) OBD를 사용한 비교시험에서는 동일한 자동차에 대하여 배기가스 관련 센서에 결함이 있었지만, IDLE-ASM2525 모드는 배출가스 측정값에 영향을 주지 않았으나, IM240 모드에서는 측정 값에 영향을 주었기 때문에 CO와 NOx의 배출량이증가하였다.
- 시험결과로서소형자동차인경우에자동차의출력이 부족하였고, 체어맨인 경우 높은 속도 범위에서 자동차의 엔진을 보호하기 위하여 출력을 제한 하여 IM240 모드 수행에 어려움이 발생하였다. 검사 모드에 따른 배출가스 선별성은IM240 모드에서 부적합 판정 횟수가 많이 나타났으나, 각 모드에 따른 배출허용 기준이 서로 다르기 때문에 본 시험 결과만으로과다배출자동차의선별성이가장좋다고할 수없었다.
- 시험결과로서소형자동차인경우에자동차의출력이 부족하였고, 체어맨인 경우 높은 속도 범위에서 자동차의 엔진을 보호하기 위하여 출력을 제한 하여 IM240 모드 수행에 어려움이 발생하였다. 검사 모드에 따른 배출가스 선별성은IM240 모드에서 부적합 판정 횟수가 많이 나타났으나, 각 모드에 따른 배출허용 기준이 서로 다르기 때문에 본 시험 결과만으로과다배출자동차의선별성이가장좋다고할 수없었다.
- 9에는 ASM2525-IDLE 모드의 CO와 HC 배출 결과의 상관계수를 각각 나타내었다. 즉, R2=0.1524, R2=0.8092로서CO인경우에는상관성이낮게 나타났으나, HC인 경우에는 높게 나타났다. 유의수준 5%에서 p값은 각각 0.
- 6에는 IM240-ASM2525와 IM240-IDLE 모드의 HC 배출 결과의 상관계수를 각각 나타내었다. 즉, R2=0.3474, R2=0.5102로서 추정회귀 직선은 자료를잘설명할수있으며, CO에비해서상관관계는 높게 나타났다. 유의수준 5%에서 유의확률은 각각 0.
- 7에는 IM240-ASM2525 모드의 NOx 배출 결과의상관계수를나타내었다. 즉, R2=0.3899로서HC와비슷한정도로추정회귀직선은자료를잘설명할수있으며, 상관관계는높게나타났다. 유의수준5%에서 p값은 0.
후속연구
- 3) 그러나 도심의 도로조건을 충실하게 반영된 IM240 모드가 선별성이 더 높게 나타남에 따라서, 향후 IM240 모드 및 질량분석 방식의 시험방법을 도입할 필요성이 있다. 또한 IM240 모드 도입을 위한검사기준을 마련할 필요가 있다.
- 5) 따라서 환경오염을 방지하고, 운행 자동차에 대한배출가스검사의제도개선의실효성을높이기위하여 추가적인기초 및비교 연구가 필요하다.
- 이 시험결과를 자동차 검사 업무에 활용하기 위해서는 향후 추가시험을 통해 배출가스 관련 부품에 따른 배출가스 배출 특성을 규명할 필요가 있다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.