환경자료실

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휘발유 자동차나 경유 자동차는 아무리 기술개발을 해도 화석연료를 사용하기 때문에 배출 가스를 줄일 수는 있지만 없앨 수는 없다. 따라서 대체연료를 사용하는 자동차가 필요한데 실용성 가능 여부가 아직 미지수지만 알코올 자동차, 천영 가스 자동차, 수소 자동차, 전기 자동차 등이 활발히 연구되고 있다. 1. 알코올 자동차 현재 일본과 미국, 특히 오존에 의한 대기오염이 심각한 캘리포니아 주에서는 메탄올 자동차 도입을 본격적으로 검토하고 있다. 메탄올은 현재의 내연기관 구조를 크게 변경하지 않고도 사용이 가능하고, 부존량이 풍부한 천연 가스로서 대량제조가 가능하다. 또한 상온에서 액체상태이기 때문에 수송 및 저장이 간편하고 공급망 건설이 용이하다. 그러나 메탄올은 휘발유보다 생산비용이 높고 강력한 발암물질로 알려진 포름알데히드의 배출이 많을 뿐만 아니라 다른 대체연료인 천연 가스, 수소, 전기 등에 비해 그 청정도가 떨어진다. 2. 천연 가스 자동차 천연 가스 자동차는 1930년 이탈리아에서 개발되었으며 연료 특성상 이산화탄소의 배출량이 적고 옥탄가가 높아 고압축비화가 가능하고 매장량이 풍부하다. 이처럼 천연 가스는 유독성 대기오염 물질을 극히 적게 배출하는 청정연료로 지구 각처에 풍부한 부존량을 갖고 있어 장기적으로 유망한 대체연료다. 그러나 연료로서 효율을 감안할 때 그 값이 휘발유의 반 정도여야 하기 때문에 천연 가스를 값까게 공급할 수 있는 생산국이 아니면 보급이 곤란하다. 또한 연료로 사용하기 위해서는 차량 개조가 불가피하며, 운반 빛 보관을 위해서는 이를 액화해야 하기 때문에 새로운 유통배급 체계를 구축하는데 많은 비용이 든다. 천연 가스를 차량에 탑재하는 방식에 따라 CNG와 LNG로 나눌 수 있다. CNG는 천연 가스를 압축한 뒤 고압용기에 충전하여 이용하는 방법이고 LNG는 상온상압에서 기체상태의 천연 가스를 저온화한 후 액화시켜 단열용기에 저장하는 방법이다. LNG는 CNG에 비해 연료의 에너지 밀도가 높고 운반 및 주행거리 측면에서 이점이 있으나 단열용기의 제작, 연료공급장치의 동결 등 극저온 기술 문제가 있어 대부분 CNG 차량이다. 천연 가스 엔진의 연소방식은 경량차의 경우 경제성이 높은 2중 연료(Bi-Fuel) 방식이 주류를 이루어 왔으나 최근에는 압축 천연 가스 전용엔진에 삼원촉매를 장착하는 경향을 보이고 있으며, 중량차의 경우에는 Dual Fuel 방식에서 배기 가스 저감폭이 큰 압축 가스 전소 형태로 바뀌고 있다. 3. 수소 자동차 수소 자동차는 1970년대 오일 쇼크와 자동차의 배기 가스 규제 등을 계기로 천연 가스 엔진과 더불어 대표적인 Clean Fuel 엔진으로 개발되기 시작하였다. 수소는 연소와 동시에 물로 변화하여 이상적이기는 하지만, 전기와 같은 2차 에너지이기 때문에 수소의 대량제조와 저장수송 등 기술적 어려움이 있다. 수소 자동차는 주로 독일과 일본에서 많이 연구되고 있는데, 엔진 개발에서 흡기관 정시 분사방식은 가솔린 엔진의 전자제어식 연료공급계 수소용으로 개조하는 방식으로, 가솔린 엔진에서는 불가능한 희박혼합비로 연소할 수 있고 열효율이 높으며 배기 가스에 오염물질이 거의 없다. DI(Direct Injection)에는 저압 분사방식과 고압 분사방식이 있다. 저압 분사방식은 수소 흡장합금에 의한 저장형태를 이용하여 직경이 크고 스트로크가 작은 수소 밸브를 흡배기 밸브와 같이 직접 캠으로 구동하는 방식으로 수소와 공기의 혼합을 촉진하기 위해 가변 흡기기구를 개조하여 압축행정의 전반에 직접 분사하도록 하고 있다. 고압 분사방식은 액체수소 연료 탱크로부터 수소를 펌프를 이용해 액체상태로 압축하고 열교환기에서 가스화하여 압축행정의 종료시점에 실린더에 분사하여 디젤엔진에 가깝게 연소하게 하는 방식이다. 4. 전기 자동차 (전기 자동차 참조) 우리 나라는 1990년대에 들어와 저공해 차 붐이 일기 시작했다. 기아자동차에서는 메탄올 차 발표에 이어 현재 전기차를 개발하고 있으며, 대우자동차에서는 CNG 차를 발표했다. 그리고 현대자동차에서도 전기차와 초저연비 엔진을 만들고 있다.