초록 ▼

4. 연구내용 및 결과
가. 관련 국제 기준 조사 및 국내 적용성 검토
미국은 2007년부터 대형차 배출가스 결함확인검사에 PEMS를 본격적으로 도입하여 실시하고 있으며 CFR 40 Part 1065 Subpart J(Field Testing and Portable Emission Measurement Systems)에는 배출가스 분석기와 필적하는 PEMS의 성능 및 보조장치의 성능기준, 실험방법, 배출가스 계산 방법 등 이 명시되어 있다.

유럽(UN ECE)에서 이동식 배출가스 측정장치(PEMS)를 규정하는

4. 연구내용 및 결과
가. 관련 국제 기준 조사 및 국내 적용성 검토
미국은 2007년부터 대형차 배출가스 결함확인검사에 PEMS를 본격적으로 도입하여 실시하고 있으며 CFR 40 Part 1065 Subpart J(Field Testing and Portable Emission Measurement Systems)에는 배출가스 분석기와 필적하는 PEMS의 성능 및 보조장치의 성능기준, 실험방법, 배출가스 계산 방법 등 이 명시되어 있다.

유럽(UN ECE)에서 이동식 배출가스 측정장치(PEMS)를 규정하는 내용은 UN ECE Regulation No.49에서 확인할 수 있다. 본 법규에서는 사용 중인 차량에 대한 CI(Compression Ignition) 엔진과 PI(Positive Ignition) 엔진의 입자상 오염물질 및 가스상 배기가스를 측정하는 방법에 대하여 규정하고 있다.

UN ECE Regulation No. 49에서 규정하는 이동식 배출가스 측정장비(PEMS)에 관련된 모든 내용들은 Annex 8과 Annex 4에서 확인할 수 있다. 먼저, Annex 8에서는 이동식 배출가스 측정장치(PEMS)를 이용한 차량 배기가스 측정 시험 절차, 배기가스 계산 및 분석 그리고 이동식 측정 장비의 교정 및 검증 등에 관하여 명기되어 있다.

그리고 Annex 4에서는 Annex 8에 언급된 장비에 대한 사양, 측정 원리 및 샘플링시스템, 직선성 필요조건, 가스 사양, 배기가스 계산 등에 대하여 규정하고 있다. 또한, 본 법규에서는 측정된 배기가스를 검증하는 데 필요한 항목으로 제로 및 스팬 드리프트와 분석기의 직선성 확인을 요구하고 있다. 제로 및 스팬 드리프트는 최소 30초의 간격으로 측정된 값으로 정의되며, 드리프트는 가장 낮은 측정범위의 최대값의 2 % 이내로 규정하고 있다.

전반적으로 미국의 법규보다 더욱 엄격하기 때문에 국내에서도 유럽의 법규를 참고하는 것이 향후 해외인증시험을 대비한다면 보다 건설적일 것으로 사료된다.

대형 차대동력계의 경우 CFR 1066에서는 차량총중량이 6,351 kg (14,000 lbs) 이상인 경우와 이하인 경우로 각각 구분하고 있다. 차량총중량 6,351 kg 이하 인 경우, 시험모드 재현 시 최고 36 m/s (129.6km/h) 이하로 주행 가능해야 하고, 최대 가속도는 3.6 m/s² 이내 이어야 한다. 차량총중량 6,351 kg 이상인 경우, 최고 29 m/s (104.4 km/h) 이하로 주행 가능해야 하며 최대가속도는 1.3 m/s² 이내 이어야 한다. 롤러의 직경은 120 ∼ 310 cm 이내이어야 하고, 동력계는 두 개의 차축이 싱글 롤을 공유하는 경우를 제외하고 각 축에 대하여 독립적인 롤이 있어야 한다. 또한 타이어의 과열과 출력 손실을 방지하기 위해서 타이어와의 접지면적이 충분해야 한다고 규정하고 있다. 또한 롤러의 속도와 부하에 한해서 직선성 시험을 실시하고 있었다. 이를 통해 보다 정확한 정도관리가 이뤄질 수 있기 때문에 국내에서도 부하측정장치 시험에 직선성 시험의 도입이 필요한 것으로 사료된다.

나. 장비 도입 관련 국내 현황
국내외에서 이동식 배출가스 측정장비(PEMS)를 생산하는 제작사는 대표적으로 유럽의 AVL, 미국의 SENSORS 그리고 일본의 HORIBA 등이 있다. 아쉽게도, 국내에서는 몇 년 전에 EI 과제에 참여한 한 업체에 의해 개발되었으나 지금은 판매되지 않고 있다. 본 연구에서는 국내의 자동차 제작사 및 연구기관에서 PEMS 장비를 보유하고 있는 대표적인 제조업자 3사의 현황에 대하여 조사하였다.

국내외에서 대형 차대동력계를 생산하는 제작사는 대표적으로 유럽의 AVL, 미국의 MAHA 그리고 일본의 MEIDENSHA 등이 있다. 본 연구에서는 국내의 자동차 제작사 및 연구기관에서 대형 차대동력계 설비를 보유하고 있는 대표적인 제작사 3사의 현황에 대하여 조사하였다.

이를 바탕으로 국내 자동차 제작사와 연구기관의 장비 보유 현황을 조사하였고, 각 장비의 사양 및 특징에 대하여 언급하였다. PEMS는 Gas와 PM으로 구분해서 정리하였고 각 장비의 사양들을 표로 비교 분석해 보았다.

다. 형식 승인 및 정도검사 관련 규정안 마련
대형 차대동력계의 구조 ․성능 세부기준은 적용범위는 차량총중량 6,351 kg 이상의 자동차 이며, 롤러의 직경 120 ～ 310 cm 이내에 들어야 하고, 부하측정장치의 직선성은 최대 측정범위의 0.5 % 이내, 기울기는 0.98 ～ 1.02 사이, 표준추정오차는 최대측정범위의 2.0 % 이내, 결정계수 0.990 이상으로 설정하였다.

PEMS에 대한 성능기준은 직선성 교정은 각 분할 교정점에서 2 %이내, 구간선형성은 최대 측정범위의 0.5 % 이내, 기울기는 0.98 ∼ 1.02 사이, 표준추정오차는 최대측정 범위의 1.0 %이하, 결정계수 0.990 이상으로 설정하였다. 각 분석기의 정확도는 측정값에의 ±2 %이내, 반복성은 사용측정범위의 ±1 %이내, 제로드리프트(Zero drift)는 가장 낮은 측정범위의 2 %이내, 스팬드리프트(Span drift)는 가장 낮은 측정범위의 2 %이내, 응답시간은 스팬상태의 90 %까지 5 초 이내의 형식승인 기준을 설정하였다.
앞에서 설정된 기준안에 따라 장비 1대에 대하여 성능 시험을 수행하고 검토하였다.

PEMS 성능 시험으로는 SENSORS사 장비를 이용하였고, 대형 차대동력계 성능 시험으로는 AVL사 장비를 이용하여 기준 적용 가능성을 확인하기 위해 장비의 성능을 중점적으로 살펴보았다.

대형 차대동력계는 롤러의 직경, 기본관성중량시험, 가속도 및 감속도 시험, 손실마력시험, 부하측정시험을 실시하였으며 측정결과 성능기준을 충족함을 확인할 수 있었다.

PEMS는 제로 및 스팬 반복성, 제로 및 스팬 드리프트 그리고 직선성 시험을 수행하여 그 시험 결과를 분석해 보았다. 먼저, 동일한 조건하에 진행된 반복성 및 드리프트 성능 시험은 가스 디바이더를 사용하여 THC, CO, CO₂, NO, NO₂를 측정하였고, 성능 시험을 통해 얻은 각 성분들의 측정 결과를 설정된 고시의 기준과 비교 검증하였다.

관련 국제기준 조사 및 국내 적용성 검토를 토대로 한 성능기준과 성능시험 결과를 참고하여 국내 실정 및 실질적인 장비운용에 적합하도록 대형 차대동력계와 PEMS에 대한 고시 및 세부 규정을 마련하였고 시험 준비 및 수행 시간을 고려한 시험 수수료와 세부 산정 안을 정리 하였다.

(출처 : 요약문 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 4
• 요약문 ... 5
• 목차 ... 9
• 표목차 ... 11
• 그림목차 ... 13
• 제 1 장 서론 ... 15
• 제 1 절 연구의 배경 및 필요성 ... 15
• 제 2 절 연구목적 ... 16
• 제 3 절 연구범위 ... 16
• 제 4 절 연구결과의 활용방안 ... 17
• 제 5 절 연구 추진체계 ... 18
• 제 2 장 관련 국제 기준 조사 및 국내 적용성 검토 ... 19
• 제 1 절 UN ECE Regulation, EPA 등 관련 국제 기준의 이동식 배출가스 측정장치(PEMS) 및 대형차대동력계 규격 조사 ... 19
• 제 2 절 관련 국제 규격의 국내 적용성 검토 ... 28
• 제 3 장 장비 도입 관련 국내 현황 조사 ... 31
• 제 1 절 국내외 관련 장비 제조사 현황 ... 31
• 제 2 절 자동차 제작사와 연구기관의 장비 보유 현황 ... 36
• 제 3 절 장비 규격 설정 관련 의견 수렴 ... 56
• 제 4 장 형식 승인 및 정도검사 관련 규정안 마련 ... 59
• 제 1 절 국제 기준과 국내 현황을 반영한 장비 형식승인 기준 설정 ... 59
• 제 2 절 설정된 기준안에 따라 장비 1대에 대해 성능 시험 수행 ... 61
• 제 3 절 “환경측정기기의 형식승인·정도검사 등에 관한 고시” 개정안 제안 ... 81
• 제 5 장 결론 ... 87
• 참고문헌 ... 89
• 부록 ... 91
• 1-1. 환경분야 시험ㆍ검사 등에 관한 법률 시행규칙 일부개정령안 ... 91
• 별표 2 형식승인 및 변경승인의 기준(제5조제1항 관련) ... 94
• 별표 6 환경측정기기검사기관의 기술능력·시설 및 장비의 세부기준 자동차 분야(제10조제2항 관련) ... 96
• 별표 13 환경측정기기 성능시험·정도검사 및 검정수수료(제30조제1항 관련) ... 99
• 1-2. 수수료 세부산출 근거 ... 101
• 2. 환경측정기기의 형식승인·정도검사 등에 관한 고시 ... 103
• 별표 1 환경측정기기 구조·성능 세부기준 자동차분야 ... 114
• 별표 2 환경측정기기 성능시험방법 자동차분야 ... 126
• 별표 3 환경측정기기 정도검사 세부기준 자동차분야 ... 136
• 별표 4 환경측정기기 정도검사 시험방법 자동차분야 ... 143
• 별지 제3-1-10호 서식 이동식 배출가스 측정장치 및 그 부속기기 정도검사 점검표 ... 150
• 3. US EPA 40 CFR 1065„ENGINE-TESTING PROCEDURES ... 151
• 4. UN ECE Regulation 49 Annex 8 ... 177
• 5. UN ECE Regulation 49 Annex 4 (일부분) ... 197
• 끝페이지 ... 215