[논문]노후 운행경유차의 NOx 배출특성분석 및 조기폐차대책을 통한 삭감 방안 검토

길지훈; 임윤성; 김형준; 노현구; 윤보섭; 이상은; 이태우; 김정수; 최광호

doi:10.15435/jilasskr.2017.22.3.122

노후 운행경유차의 NOx 배출특성분석 및 조기폐차대책을 통한 삭감 방안 검토
Evaluation of Accelerated Retirement Program for In-use Diesel Vehicles based on their NOx Emission Characteristics 원문보기

한국액체미립화학회지 = Journal of ilass-korea, v.22 no.3, 2017년, pp.122 - 128

길지훈 (국립환경과학원 교통환경연구소) , 임윤성 (국립환경과학원 교통환경연구소) , 김형준 (국립환경과학원 교통환경연구소) , 노현구 (인덕대학교 기계자동차과) , 윤보섭 (국립환경과학원 교통환경연구소) , 이상은 (국립환경과학원 교통환경연구소) , 이태우 (국립환경과학원 교통환경연구소) , 김정수 (국립환경과학원 교통환경연구소) , 최광호 (남서울대학교 교양과정부)

Abstract ▼ AI-Helper

Currently, the proportion of diesel vehicles in all automobile has grown significantly over the past few years. Air pollutant also grew up and became a social problem. In particular, the issue of NOx emissions caused by NOx high emission in real driving has become a global issue. Despite the fact that the regulatory and reduction project of the new vehicle is actively carried out, there are no existence regulations of In-use diesel vehicle's NOx emission. Therefore, the emission characteristics of the in-use diesel vehicles were investigated to seek ways to reduce NOx emissions in this study. The test targets were used in 237 close inspection of exhaust gases and model year varied from 1996 to 2011. However, the classification of emissions by emission standards differed considerably from NOx emissions. This means that the selection method for early retirement targets should be converted from model year to amount of emissions. If the current early retirement program was applied to the existing system, pre-Euro 3 was 22.530 g/km and Euro 4 was 21.810 g/km to NOx reduction. However, when the vehicle was changed to high emission target vehicle, NOx reduction increase maximum 84.705 kg/yr. According to the study results, an effective reduction in NOx emissions can be achieved if an earlier target in expanded to Euro 4 vehicles.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 연구는 NOx 배출특성을 위주로 조기폐차 정책의 효과성을 분석하였다. 조기폐차 제도 수립을 위해서는 폐차보조금 산정 및 PM 배출량 등의 검토가 함께 필요하며, 이는 본 연구의 범위를 넘어서는 연구영역으로 판단되어 별도로 다루지 않았다⁽¹⁸⁾.
본 연구는 현재 조기폐차 대상에서 누락되어 있는 Euro 4 차량의 NOx 배출특성을 분석하고, 폐차 대상으로 편입시킬 경우 예상되는 NOx 삭감 수준 및 효율적인 제도 수립 방안에 대해 검토하였다.
이번 연구는 노후 운행경유차의 NOx 배출특성을 분석하고, 이 결과를 근거로 하여 조기폐차사업을 Euro 4차량으로 확대 적용하였을 경우의 타당성에 대해 검토하는 것을 목표로 진행되었다. 대표성있는 결과를 얻기위해 이전의 선행연구⁽⁵⁾ 대비 약 10배 많은 차량 실험결과를 확보하여 NOx 배출특성을 분석하였다.

가설 설정

168을 빼준 이유는 조기폐차를 통해 노후 경유차를 폐차한 후 동급의 신차를 구매하는 상황을 감안하기 위함이다. 소형차의 연간 주행거리는 3만 km로 가정하였다.

제안 방법

이번 연구는 노후 운행경유차의 NOx 배출특성을 분석하고, 이 결과를 근거로 하여 조기폐차사업을 Euro 4차량으로 확대 적용하였을 경우의 타당성에 대해 검토하는 것을 목표로 진행되었다. 대표성있는 결과를 얻기위해 이전의 선행연구⁽⁵⁾ 대비 약 10배 많은 차량 실험결과를 확보하여 NOx 배출특성을 분석하였다.
운행경유차 NOx 측정은 검사소의 정밀검사 매연검사와 함께 진행하였다. 검사는 KD-147 주행모드에서 실시하였다.
본 연구의 핵심 목적은 NOx 배출특성 분석인 바, 기타 오염물질은 측정하지 않았다. 운행차 검사항목인 매연은 검사결과를 취합하여 참고자료로 분석하였다.
제도 시행의 편의성을 감안하여 배출량 구분은 NOx 배출량 분포를 0.5 g/km 단위로 구분하여 그룹화하였다.
차량의 배출특성을 확인하기 위해 우선 연식별 NOx배출량을 관찰하였다. 정밀검사 조건하에서 PEMS를 이용하여 측정된 NOx의 배출량을 Fig.

대상 데이터

실험차량은 1.5~2.9L의 배기량과 1996년식부터 2011년식의 범위를 갖는 소형 운행경유차이다. Table 1에 실험차량의 제원을 요약하였다.
Table 1에 실험차량의 제원을 요약하였다. 총 237대 중 본 연구에서 측정한 차량은 210대이며, 이전 선행연구에서 측정한 27대의 결과를 포함하여 함께 분석하였다⁽⁵⁾. Euro 4 차량과 Euro 3 이전 차량의 대수는 각각 113대와 124대로 서로 유사한 수준으로 설정하였다.

이론/모형

배출가스는 1Hz단위로 측정된다. PEMS 배출가스 의 농도를 질량으로 환산하기 위해 필요한 배출가스 부피유량은 피토튜브식 유량계를 이용한다. 측정된 데이터는 OBD(On Board Diag nostic) 데이터와 동기화를 통해 생성된 g/s단위의 배출량으로 전환 및 저장된다.
운행경유차 NOx 측정은 검사소의 정밀검사 매연검사와 함께 진행하였다. 검사는 KD-147 주행모드에서 실시하였다. 이는 평균차속이 53.
제작 자동차 즉, 신차에 대한 핵심관리 수단은 배출허용기준 만족여부 평가에 기초한 배출가스 인증이다. 우리나라의 소형 경유차 배출허용기준은 2000년대 초반까지 고유기준인 k96, k00을 적용하였고, 2002년 이후 단계적으로 강화된 기준인 Euro 3~6를 적용하였다⁽⁵⁾.

성능/효과

(1) 소형 운행경유차의 NOx 배출량은 연식별 및 배출허용기준별로 큰 차이를 보이지 않고 비교적 유사한 배출량을 보였다.
(2) 현재 조기폐차 적용대상인 Euro 3 이전 차량그룹과 대상이 아닌 Euro 4 차량그룹의 NOx 배출량 분포 역시 서로 큰 차이를 보이지 않았으며, 누적 분포 상위 24% 까지는 Euro 4 그룹의 평균 배출량이 오히려 Euro 3 이전 차량그룹의 평균배출량보다 높았다. 이는 Euro 4 차량 중 과다 배출차량을 퇴출시킨 경우에는 Euro3 이전 차량의 조기폐차 대비 동등 이상의 NOx 저감효과를 얻을 수 있음을 의미한다
(3) 현행 조기폐차 제도하에서의 Euro 3 이전 차량그룹의 NOx 삭감량은 대당 22.530 kg/yr으로 예측되었다. 이를 Euro 4 차량그룹에 동일하게 확대 적용하였을 때 기대되는 대당 삭감량은 21.
이에 단위 CO₂ 배출량 당 NOx 배출량을 도시하여 배출허용기준 강화에 따른 NOx와 CO₂의 상대적인 수준을 비교하였으며, 그 결과 배출허용기준 강화에 따라 일관적으로 상승하는 결과를 확인할 수 있었다. CO₂ 배출량이 연료소비량을 대표하는 결과임을 감안할 때, 이는 배출허용기준 강화에 따른 NOx 배출량 개선보다는 연비 개선이 좀 더 두드러지게 나타나고 있음을 드러내는 결과이며, 자동차 제작사의 연구개발 노력이 자동차의 친환경성보다는 고효율ㆍ저연비에 좀 더 집중되고 있음을 간접적으로 알 수 있게 해 주는 결과라 할 수 있다.
NOx 배출량이 가장 많은 상위10%의 차량을 퇴출하는 경우의 NOx 삭감량은 Euro 4차량그룹이 0.189 g/km로 Euro 3 이전 차량그룹의 삭감량인 0.113 g/km 보다 67.3% 많은 결과를 보였다.
NOx와 함께 측정된 정밀검사 매연측정 결과는 K96~Euro 4 각각에 대해 평균 7.3, 4.6, 3.8, 3.0% 로 측정되어, 허용기준 강화에 따라 감소 경향을 보임을 확인하였다.
앞장에서 배출량이 많은 차량을 퇴출시킴으로 서 차량그룹의 NOx 배출수준을 개선시킬 수있음 을 확인하였고, 이 효과는 Euro 3 이전 차량그룹 및 Euro 4 차량그룹에서 모두 얻을 수 있음 을 파악하였다. 이를 조기폐차 제도와 연계하여 고려해 보면, 대상차량을 연식별, 배출허용기준별로 선정하는 것 보다는 배출량에 근거하여 선정 하는 것이 더욱 효과적임을 의미한다고 할 수 있다.
다만 CO₂배출량은 차량 배기량의 영향을 많이 받기 때문에 이 결과를 배출허용기준 강화에 따른 효과로 보기는 어렵다. 이에 단위 CO₂ 배출량 당 NOx 배출량을 도시하여 배출허용기준 강화에 따른 NOx와 CO₂의 상대적인 수준을 비교하였으며, 그 결과 배출허용기준 강화에 따라 일관적으로 상승하는 결과를 확인할 수 있었다. CO₂ 배출량이 연료소비량을 대표하는 결과임을 감안할 때, 이는 배출허용기준 강화에 따른 NOx 배출량 개선보다는 연비 개선이 좀 더 두드러지게 나타나고 있음을 드러내는 결과이며, 자동차 제작사의 연구개발 노력이 자동차의 친환경성보다는 고효율ㆍ저연비에 좀 더 집중되고 있음을 간접적으로 알 수 있게 해 주는 결과라 할 수 있다.
3의(a)는 동일한 배출허용기준을 적용받아 생산된 차량 그룹의 NOx의 배출특성이다. 평균값 비교만으로는 Euro 3 차량그룹이 가장 높은 결과를 보이고 있으나, 편차 수준을 함께 감안 한다면 배출허용기준 강화에 따라 큰 변화를 보이지 않고 있음을 알 수 있다.

후속연구

또한 RDE(Real Driving Emission) 규제가 2017년 9월부터 Euro 6 차량을 대상으로 시행될 예정이다. RDE는 실도로 주행시 배출되는 NOx 배출량을 직접 측정하여, 실험실 허용기준인 0.
705 kg/yr 까지 증가하였다. 즉, NOx 저감을 위한 조기폐차제도의 대상 선정방식을 배출량 순서로 바꿔 Euro 4 차량그룹 중 과다 배출차량을 조기폐차 대상으로 포함한다면 좀 더 효과적인 NOx 삭감이 가능할 것으로 기대된다.
조기폐차 제도 수립을 위해서는 폐차보조금 산정 및 PM 배출량 등의 검토가 함께 필요하며, 이는 본 연구의 범위를 넘어서는 연구영역으로 판단되어 별도로 다루지 않았다⁽¹⁸⁾. 향후 경제, 사회학적인 연구와의 학제간 융화를 통해 좀 더 심도깊은 연구가 진행되어야 할 것으로 판단된다.
이를 조기폐차 제도와 연계하여 고려해 보면, 대상차량을 연식별, 배출허용기준별로 선정하는 것 보다는 배출량에 근거하여 선정 하는 것이 더욱 효과적임을 의미한다고 할 수 있다. 현재까지는 운행경유차의 NOx 배출량을 측정할 수 있는 시설 인프라가 전무한 상황이었기 때문에 연식별 조기폐차 기준을 사용하는 것이 불가피 하였으나, 향후 운행차 정밀검사용 NOx 측정시스템이 확충되면 조기폐차 대상 선정시 배출량 정도를 확인할 수 있는 체계를 갖출 수 있을 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	제작 자동차의 대기오염물질관리를 위한 수단은?	국내 경유자동차의 대기오염물질 관리는 제작자동차와 운행자동차의 두 단계로 구분하여 이루어진다. 제작 자동차 즉, 신차에 대한 핵심관리 수단은 배출허용기준 만족여부 평가에 기초한 배출가스 인증이다. 우리나라의 소형 경유차 배출허용기준은 2000년대 초반까지 고유기준인 k96, k00을 적용하였고, 2002년 이후 단계적으로 강화된 기준인 Euro 3~6를 적용하였다(5).
	운행경유차 배출가스 저감사업은 어떤 것이 있는가?	대표적인 운행경유차 배출가스 저감사업으로는 배출가스 저감장치 부착사업, 저공해 엔진개조, 조기폐차제도 등을 들 수 있다. 저감장치 부착사업은 DPF(Diesel Particulate Filter) 등 매연을 저감하는 저감장치를 운행중인 차량에 부착하는 사업이다.
	대기오염물질 관리를 위한 운행자동차 정밀검사의 한계는?	정밀검사는 차량등록 이후 일정 차령이 경과된 차량을 대상으로 교통 안전공단 또는 지정 검사소에서 매연 배출농도를 검사하는 제도이다. 이는 경유차 매연 관리에는 효과적이나, NOx를 검사하지 않고 있기 때문에 최근의 NOx 과다배문제에 대응하기는 어려운 측면이 있었다. 이를 극복하기 위해 환경부는 향후 Euro 6 소형경유차를 대상으로 NOx 정밀검사를 시행하기 위해 법령정비 및 측정기 개발 등을 추진 중에 있다.

참고문헌 (18)

OECD (Organization for Economic Cooperation and Development) "OECD Statistic", 2017, http://stats.oecd.org
NIER (National Institute of Environmental Research) "National Air Pollutants Emission", NIER-GP2015-240, 2015.
MOLIT (Ministry of Land Infrastructure and Transport) "MOLIT Statistics System", 2017, http://stats.molit.go.kr.
W. Kim, "A study on the policy options considering life cycle management fo PM.NOx emissions of diesel vehicles in Seoul", Report of The Seoul Institute, Vol. 140, 2013, pp. 1-22.
T. Lee, H. Park, J. Park, S. Jeon, J. Kim and K. Choi, "Control measures for air pollutant emissions from Inuse light-duty diesel vehicle regarding their emission control technologies", J. KOSAE, Vol. 30, No. 4, 2014, pp. 327-338.

원문보기 상세보기
A. Bandivadekar, J. German and P. Mock, "Policy solutions to reduce vehicle exhaust emissions under realworld driving conditions", Report prepared for ICCT (The International Council on Clean Transportation), 2015.
B. Degraeuwe and M. Weiss, "Does the New European Driving Cycle (NEDC) really fail to capture the NOx emissions of diesel cars in Europe?", Environment Pollution, Vol. 222, 2017, pp. 234-241.

상세보기
T. Lee, J. Park, S. Kwon, J. Lee and J. Kim, "Variability in operation-based NOx emission factors with different test routes, and its effects on the real-driving emissions of light diesel vehicles", Science of the Total Environment, Vol. 461-462, 2013, pp. 377-385.

상세보기
S. Kwon, Y. Park, J. Park, J. Kim, K. Choi and J. Cha, "Charateristics of on-road NOx emissions from Euro 6 light-duty diesel vehicles using a portable emissions measurement system", Science of the Total Environment, Vol. 576, 2017, pp. 70-77.

상세보기
J. Park, J. Lee, S. Kim, J. Kim and K. Ahn, "A Study on the Emission Characteristics of Korean Light-duty Vehicles in Real-road Driving Conditions", Transaction of KSAE, Vol. 21, No. 6, 2013, pp. 123-134.

원문보기 상세보기
J. Keel, T. Lee, S. Lee, S, Jung, B, Yun, J. Kim and K. Choi, "Air Pollutant Emission Characteristics of a Light Duty Diesel Vehicle Affected by Road Infrastructure Improvement and Traffic flow Changes", Journal of ILASS-KR, Vol 21, No. 4, 2016, pp. 214-222.

원문보기 상세보기
H. Gao, and T. Stasko, "Cost-minimizing retrofit/replacement strategies for diesel emissions reduction", Transportation Research Part D, Vol. 14, 2009, pp. 111-119.

상세보기
Seoul Metropolitan Government, "Report on the progress of emission reduction project", Seoul Metropolitan Government Document-23684, D0000028416197, 2016.
J. Dill, "Estimating emissions reductions from accelerated vehicle retirement program", Transportation Research Part D, Vol. 9, 2004, pp. 87-106.

상세보기
B. Canis, J. Grimmett, M. Platzer and B. Yacobucci, "Accelerated vehicle retirement programs in Japan and South Korea : background for congress", CRS(Congressional Research Service), October 26, 2010.
W. Antweiler and S. Gulati, "Scrapping for clean air: Emissions savings from the BC SCRAP-IT program", Journal of Environmental Economics and management, Vol. 71, 2015, pp. 198-214.

상세보기
D. Carslaw, S. Beevers, J. Tate, E. Westmoreland and M. Williams, "Recent evidence concerning higher NOx emissions from passenger cars and light duty vehicles", Atmospheric Environment, Vol. 45, 2011, pp. 7053-7063.

상세보기
J. Kim and K. Kang, "Evaluation and Improvement of a Subsidy policy on early scrapping of old diesel vehicles", Korea Environment Institute, Vol. 14, No. 2, 2015, pp. 73-99.

저자의 다른 논문 :

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증