94강. 천연가스 자동차의 일반현황
천연가스는 메탄이 주성분인 가스상 연료로서 상온에서는 고압으로 가압해도 기체
상태로 존재하기 때문에 자동차에서는 약 200기압으로 압축하여 고압용기에 저장하거
나 액화 저장하여 사용한다. 천연가스자동차는 휘발유와 천연가스를 전환하여 사용하
는 바이퓨얼, 천연가스를 주 연료로 하고 경유를 착화 보조연료로 사용하는 듀얼퓨얼,
스파크점화에 의해 착화시켜 천연가스만을 사용하는 전소 자동차로 대별되나 국내에서
는 현재 전소엔진이 보급되고 있다.
천연가스는 원유에 비해 매장량이 풍부하고, 탄소수가 적어서 청정성이 높고 온실가
스인 이산화탄소의 배출량이 적기 때문에 저공해 대체연료로서 보급이 확대되어 현재
세계적으로 850여만대의 천연가스차량이 보급되어 있다.
우리나라의 환경부에서도 디젤 시내버스에서 대량 배출되는 PM의 배출량을 줄이기
위하여 2000년부터 천연가스 시내버스의 확대 보급과 함께 현재 많은 시내버스에 장착
되어 운행되고 있으며, 충전소도 점차 늘어나고 있다.
* 자동차 연료로서의 비교
| 구 분 | 천연가스(CNG, LNG) | 액화석유가스(LPG) | 비고 |
| 저장방법 | LNG수입 → 도시가스배관망 공급 → 압축 고압기체로 저장 |
액화상태로 저장 (부탄이 주성분) |
|
| 엔진공급 | 0.6 | 기체상태로 공급 (기화기를 거침) |
|
| 연료상태 | 어려움(-162℃) | 불안정(기체~액체) | |
| 열효율 | 기체상태로 천연적 매장 | 낮다 | 연비 가장 우수 |
| CO 2배출량 |
어려움(-162℃) | 많다 | |
| 적용엔진 | 기체상태로 천연적 매장 | 소형 엔진에만 적용 |
* CNG의 안정성 비교
| 구 분 | 천연가스(CNG, LNG) | 액화석유가스(LPG) | 비고 |
| 유해성 | 인체 무해 | 인체 유해 | |
| 누출시 | 저압으로 방출 (아래에 고임) |
||
| 대기확산 | 매우 느림 | ||
| 연소범위 | 5~15% | 1.5~15% 넓다(인화 위험성 높음) |
|
| 착화온도 자연발화온도 |
482℃ 537℃ |
405℃ | 가솔린 : 220℃ |
| 안전규제 | 충돌/화재에 대한 각종 규제 |
용기와 밸브만 규제 | |
| 사고사례 (차량/충전소) |
거의 없음 | 사고 많음 |
가. 천연가스 차량의 개발 배경
(1) 매장량이 풍부하며 경제적인 연료
(2) 대기 환경 보전(배기 규제 대응)
(가) 경유자동차에서 발생되는 질소산화물과 미세 먼지는 광화학반응에 의해 2차
오염물질인 오존을 증가시킴에 따라 배기 규제 강화됨
(나) 휘발유 차량의 주 오염 물질인 CO, HC를 크게 감소시킴(30~80%)
(다) 경유 차량의 매연(PM포함) 및 NOx를 크게 감소시킴(30~80%)
(라) 이산화탄소의 배출량이 적어 지구 온난화 방지에도 유리함.
(기존 휘발유 차량의 30%, 경유 차량의 80% 수준임)
(마) 대체연료(경제성 및 안전성 측면에서 타 연료보다 유리한 청정연료)
(바) 현재 전 세계적으로 매장량이 석유보다 풍부
(사) 경제성 측면에서 휘발유 및 경유 가격의 50~70%수준(동일 열량대비 수입 도
입가 : 천연가스 -110, 휘발유 -227, 경유 -156)
(아) 안정성 측면에서 자연발화 온도 및 폭발 한계치가 높기 때문에 오히려 가솔린,
메탄올, LPG에 비해 우수함
나. 차량 성능 및 특징
(1) 낮은 압축비로 인한 소음, 진동 대폭 개선 및 구동 부품 마모 감소
(2) 엔진 고출력화로 동력성능 향상
(3) 전자식 린번(lean burn) 엔진 적용으로 연비향상 및 운전조작성 향상
(4) 저속 토크 증대, 동급 경유 차량 대비 출발성능 우수
(5) 경유 차량 대비 NOx 50%, HC 70%, PM 및 SMOKE는 100% 저감
(6) 한국 2000 EMISSION(gas engine) 만족 (EURO Ⅲ 만족 수준)
(7) CO 배출량은 경유 차량 대비 46% 절감
(8) CO2감소 : 지구의 온난화 방지
