[논문]배기량과 차량중량에 따른 LPG 연료를 사용하는 승용 및 승합형 자동차 온실가스 배출 특성에 관한 연구

김형준; 이종태; 임윤성; 윤창완; 길지훈; 홍유덕

doi:10.7316/khnes.2018.29.5.497

[국내논문] 배기량과 차량중량에 따른 LPG 연료를 사용하는 승용 및 승합형 자동차 온실가스 배출 특성에 관한 연구
A Study on Greenhouse Gas Emission Characteristics of Passenger Car and Van with LPG Fuel According to Displacement and Vehicle Weight 원문보기

한국수소 및 신에너지학회 논문집 = Transactions of the Korean Hydrogen and New Energy Society, v.29 no.5, 2018년, pp.497 - 502

김형준 (국립환경과학원) , 이종태 (국립환경과학원) , 임윤성 (국립환경과학원) , 윤창완 (국립환경과학원) , 길지훈 (국립환경과학원) , 홍유덕 (국립환경과학원)

Abstract ▼ AI-Helper

In Korea, passenger car and van using LPG fuel including taxi constantly increased due to the high cost of fuel. Recently, the emission standard has continuously tightened in the world. In this investigation was conducted the greenhouse gas emission characteristics of LPG vehicles according to the displacement and weight. Exhaust emission characteristics of 13 test LPG vehicles from about 1.0 L to 3.0 L displacements were measured and analyzed by using chassis dynamometer and emission analyzer. It is revealed that the greenhouse gas emission was showed the increasing tendency as the displacement and curb weight increased. Also, greenhouse gas emission of SC03 driving cycle has highest value and that of HWFET driving cycle shows the lowest value.

주제어

표/그림 (7)

그림 Fig. 1. Experimental apparatus
그림 Fig. 2. Test driving cycles (x-axis: time [s], y-axis: vehicle speed [km/s])
표 Table 1. Test vehicles
그림 Fig. 3. Emission characteristics on greenhouse gas of various test vehicles
그림 Fig. 5. Emission characteristics on greenhouse gas of vehicles according to curb weight
그림 Fig. 4. Emission characteristics on greenhouse gas of vehicles according to the displacements
그림 Fig. 6. Comparison on the greenhouse gas emission of pas-senger car and van according to test driving cycle

AI 본문요약
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문제 정의

우리 정부에서는 2009년부터 자동차 평균 온실가스 배출허용기준을 도입하여 온실가스를 지속적으로 관리를 하고 있다. 따라서 본연구에서는 배기량과 차량중량에 따른 CO₂배출가스 특성에 대하여 알아보고자 국내에서 판매되는 다양한 LPG 차량의 CO₂를 측정하고 분석하였으며 아울러 차량형태에 따른 배출 특성에 대한 연구도 수행하였다.

제안 방법

각 주행모드(도심주행모드, 고속주행모드, 복합모드)에서 13차종의 온실가스 배출 특성을 측정하여 Fig. 3에 나타내었다.
국내의 온실가스 및 연비 측정을 위한 주행모드는 도심구간(CVS-75) 및 고속도로 주행(HWFET)을 합한 복합모드(combined mode)로 규정되어 있어 차대 동력계와 배출가스 분석기를 활용하여 각각 주행하고 그 배출가스를 측정 분석하였다. 온실가스 배출량은 환경부 ｢자동차 평균에너지소비효율기준·온실가스 배출허용기준 및 기준의 적용·관리 등에 관한 고시(제2017-225호) 제2조｣에 따라 이산화탄소(CO₂) 배출량(g/km)을 의미한다.
차량의 도로주행을 모사하기 위하여 차대동력계(Chassis dynamometer 48˝compact 4 WD, AVL) 위에 차량을 설치하고 가변송풍팬을 차량 앞쪽에 설치하였다. 다양한 주행모드를 적용하기 위한 운전보조 시스템(CRSD-7000 & VETS-7000NT, Horiba) 으로 주행하였으며 차량 배기관에서 나오는 배출가스는 배출가스 분석기(CVS-7200s & MEXA-7200LE, Horiba)를 이용하여 측정하였다. 아울러, 여름철 고온 환경을 모사한 SC03 모드를 주행하기 위하여 태양광 챔버 내에서 시험을 진행하였으며, 태양광을 이용하여 차량 주변 온도를 고온 조성하여 시험을 진행하였다.
또한 차량형태에 따른 온실가스 배출 특성을 비교하기 위하여 급가감속 주행모드인 US06 모드와 여름철 고온 환경을 모사한 SC03 모드를 추가하여 시험하고 그 결과를 측정하였다. 각 주행모드의 자세한 시간 및 속도 특성은 Fig.
차량형태에 따른 온실가스 배출 특성을 비교하기 위하여 동일한 배기량을 가지면서 승차인원이 다른 H와 L차종을 선택하여 복합모드뿐만 아니라 급가감속 주행모드(US06)와 여름철 주행모드(SC03)에서 시험을 진행한 후 그 결과를 Fig. 6에 나타내었다.

대상 데이터

본 연구를 수행하기 위하여 국내에서 판매되고 있는 다양한 배기량(1-3 L급)의 LPG 연료차량을 선정하였다. 시험을 위하여 선정된 차량은 경승용차, 승용차, 승합차로 총 13개 차종이며 승차인원도 5-12인승으로 구성하였다.
본 연구를 수행하기 위하여 국내에서 판매되고 있는 다양한 배기량(1-3 L급)의 LPG 연료차량을 선정하였다. 시험을 위하여 선정된 차량은 경승용차, 승용차, 승합차로 총 13개 차종이며 승차인원도 5-12인승으로 구성하였다. A-L차종은 전륜차량이며 M차종은 후륜구동 사양을 가지고 있으며 D, E, G차종은 무단변속, 나머지는 자동변속기 차량이다.

성능/효과

1) 도심주행모드의 온실가스가 고속주행모드보다 높게 나타났으며 승차인원이 증가할수록 공차중량의 증가로 온실가스 값도 높게 나타났다.
2) 배기량이 증가함에 따라 온실가스 배출값이 증가하는 것으로 나타났으며 공차중량이 증가하는 경우에도 온실가스 배출값도 증가하였으며 그 경향이 뚜렷하게 나타났다.

후속연구

이는 여름철 주행모드인 경우 주변 온도 35도에서 차량의 에어컨을 가동하기 때문에 차량부하가 높게 적용된 결과라고 판단되어진다. 이러한 결과를 토대로 여름철 뿐만 아니라 겨울철 주행모드인 Cold FTP-75모드에 대한 시험을 향후 진행하여 저온 시동성에 대한 연구도 필요할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	각 주행모드에서의 온실가스 배출 특성은?	Fig. 3에서 보는 바와 같이, 도심주행모드의 온실가스가 고속주행모드보다 높게 나타나는 것을 확인하였으며, 승차인원이 증가할수록공차중량의 증가로 인하여 온실가스 배출량도 높게 나타나는 패턴을 확인하였다. 또한 온실가스 값이 높을 경우 도심주행모드와 고속주행모드 간의 배출량 차이도 증가하는 것도 알 수 있다. 이는 도심주행모드에서는 가감속의 영향으로 연료소모가 많지만 고속주행모드의 경우에는 고속주행시 연료를 소모하지 않고 관성주행을 하기 때문인 것으로 판단된다.
	LPG 연료의 가격의 이점은?	국내의 LPG 연료의 가격이 가솔린 또는 경유보다 낮아 차량유지비 절감과 연소 시 기화되는 특성으로 입자상물질 배출도 낮은 환경적으로 유리한 측면이 있다. 따라서 가솔린연료 및 LPG를 사용하는 자동차의 대한 배출가스 및 연소성능에 관한 연구들도 지속적으로 진행되고 있다1-4) .
	내수용 대부분의 LPG 연료 차량 연료공급 방식은?	A-L차종은 전륜차량이며 M차종은 후륜구동 사양을 가지고 있으며 D, E, G차종은 무단변속, 나머지는 자동변속기 차량이다. 연료공급 방식은 대부분 liquid phase LPG injection (LPLi) 방식을 사용하고 있다. 또한 차량형태에 따른 온실가스 배출 특성을 비교하기 위하여 H와 L차량을 별도로 추가하여 시험하였다.

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