혁신형 적정원천기술-시리즈 1. (주)성광스모그의 매연저감장치-해외에서 관심 높아

[환경경영신문]

자동차 매연저감 DPF장치와 결합기술 필요

매연감소 EIDI 장치가 대중적 실용성 높아

미세먼지발생 경유차가 주범인데도 대응 미흡

서울시 조직에서 가장 근무하기 싫은 부서중 하나가 대기정책과로 직원들에게는 기피부서가 된지 오래이다. 이는 업무의 효율성이 나지 않으면서 여론의 질타가 심해 근무환경에 어려움이 크기 때문이다.

특히 대규모 산업단지(화력발전소,공해산업,대기오염배출업체)가 없으면서도 대기오염저감이 어렵고 중국발 대기오염에 대한 책임소재를 가려내기에도 한계가 있다는 점도 분명한 현실이다.

수도권에서 대기오염의 주범으로 낙인 찍힌 분야가 경유차분야이다.

하지만 환경부의 친환경차 보급 예산 대비 미세먼지 감축량을 보면 톤당 50억원,재생에너지 사업은 톤당 약 5억원, 노선버스 CNG 교체사업은 톤당 약 7천만원으로 친환경차 보다 70배 이상 예산이 많이 소요되지만 효율성은 떨어지고 있다.

정부의 미세먼지 대응을 위한 재정투입도 2016년 0.9조원에서 2019년 본예산 2.0조원, 2019년 추경 3.4조원으로 대폭 확대했으며 추경에서 1.4조원이 추가되면서 본예산 대비 67%나 증액됐다.

그러나 정부와 지자체는 자동차 배출가스 저감을 위한 다양한 노력을 경주하고 있으나 현재까지는 DPF장치(배출가스저감장치)를 부착하고 이를 지원하는 것이 한계이다.

최근 고양시도 대기오염저감을 위해 자체적으로 연구한 결과 미세먼지 발생원인으로 경유차량이 가장 크고 비도로 이동오염원(건설장비 등), 비산먼지, 유기용제 등이 크게 작용하는 것으로 분석했다.

이에 고양시는 미세먼지 저감을 위한 세부 추진과제로 ▲운행차 배출가스 관리 강화 ▲대기오염물질 배출사업장 관리 ▲ 불법소각 및 비산먼지 등 생활주변 배출원 관리 ▲시민참여 친환경 생활 실천 ▲경기북부 미세먼지 공동협의체 구성 등을 제시했지만 뚜렷한 방안마련은 하지 못한 상태이다

이런 현실에서 최근 공기역학의 원심력을 이용한 유체역학적 유동형기능을 활용한 EIDI 제품 (주)성광스모그(대표 홍금표)에 대한 현장실험에서 매연저감은 물론 연료절약성능까지 확인되면서 은평구청등 지자체를 비롯한 환경부 산하기관인 한국환경산업기술원등에서 대기오염저감을 위한 생활형부착장치로 적극 활용하겠다는 의지를 보여 관심을 집중시키고 있다.

.매연저감장치인 EIDI는 무동력과 무필터 방식의 매연저감장치로 특허등록을 받았는데(특허 10-2127140) 전기나 화학적장치가 아닌 무동력으로 필터없이 미세먼지(매연)를 저감한다는 점에서 세계적인 혁신형적정원천기술로 조명받기 시작했다.

디젤차량등 10여종 이상의 차량에 EIDI를 부착한 후 전,후 매연저감치를 분석한 아주대학자동차팀이 작성한 유동해석결과는 “배기관 부착 장치를 장착하는

경우 질소산화물 등의 배출가스 저감효과가 매우 크며 이산화탄소의 발생량도 적어져 연료사용량에도 좋은 영향을 미침을 알 수 있다.“라는 결과물을 내 놓기도 했다.

경유차 차종별 EIDI 부착 전,후 매연발생측정분석자료

차종	등록 번호	연료	연식	검사항목 매연 %	부착전 %	부착후 %	주행거리 Km	검사일
포터초장축더블캡	80다 6952	경유	2002	20	21	8	259,406	20.11.02
그랜드 스타렉스	70다 9460	경유	2008	15	43	14	67,489	20.09.22
그랜드 스타렉스	78노 7166	경유	2017	15	7	0	23,787	20.09.22
세라토	10소7912	경유	2007	15	14	3	245,981	19.06.08
포터2	95나 0549	경유	2010	15	15	2	173,093	19.06.03
그랜드 스타렉스	73수 2421	경유	2010	15	32	9	237,852	19.06.20
소렌토	31조 3729	경유	2004	20	6	1	161,194	19.06.04
포터2	82더 4929	경유	2015	15	75	6	193,339	18.10.29
산타페	49오 8866	경유	2002	25	99	9	240,380	19.10.18
포터2	85도 7616	경유	2012	15	10	4	300,808	18.10.06
봉고 프런티어	인천83다2203	경유	2001	20	15	7	251,781	17,08,24

-분석기관:한국교통안전공단

한국교통한전공단에서 정기적으로 받는 ‘자동차 기능종합진단’시 불합격 받은 차량에 EIDI를 부착한 이후 진단한 결과 합격을 받아 그 성능을 확인받기도 했다.

내연기관의 흡,배기 시스템은 외부공기를 에어필터를 통과하여 스로틀밸브,흡기매니폴드를 거쳐 엔진이 가동되면 배기메니폴드와 촉매변환기를 거쳐 머풀러를 통해 외부로 배출되는 구조를 지니고 있다.

현재의 자동차 배기장치에서는 내연기관의 연소과정중 누적된 배기압으로 기관 효율이 15-20%정도 자연 손실되는 문제를 안고 있다.

머풀러(소음기)구조가 복잡하고 다단계로 구성되어 배출저항이 증가하여 스포츠 차량이나 고성능차량은 일적선으로 구성하여 배출효율을 높이지만 소음이 높다는 단점을 보여준다.

국내에서 정부와 지자체가 지속적으로 홍보하면서 매연저감을 유도하는 촉매변환기(DPF) 의 작동원리는 디젤엔진의 배기가스 중 발생하는 입자상물질(PM)을 촉매필터에 포집한 후 일정한 조건에서 PM의 발화온도인 550℃ 이상으로 배기가스의 온도를 높여서 제거하는 방식이다. 이같은 방식은 디젤엔진에서 배출하는 배기가스 성분 중 Soot(그을음, 검댕)을 저감시켜주는 장치로 Soot는 일종의 카본이 포함된 매연 또는 그을음으로 DPF에 Soot가 과도하게 축적되면 차량 성능과 연비에 나쁜 영향을 줄 수 있어 수시로 청소와 교체를 해야 할 필요가 있는 단점이 있다.

구조가 벌집형태의 필터구조로 이뤄져 배출저항이 증가되어 배기압과 배기손실이 되어 연비가 감소되고 출력이 저하되며 진동이 발생되는 단점을 안고 있다.

지난 2014년 국점감사에서도 대상차량 9만2천여대중 76%인 7만여대가 필터를 청소하지 않아 사실상 무용지물이란 비판을 받기도 했다.(환경부는 수도권 대기질 개선을 위해 2005년부터 노후 경유차량에 매연 저감장치 장착 비용을 지원하는데 필터에 오염물질이 다량 축적될 경우 초래되는 매연 저감장치의 성능 저하와 차량출력의 저하를 막기 위해 필터 청소비용도 지원하고 있다.)

반면 (주)성광스모그의 매연저감장치 EIDI를 부착전과 부착후의 NOX 측정값을 실제 주행하여 분석한 결과 싼타페(경유,2002년형)는 NOX측정값이 부착전은 99였으나 부착후에는 9로 90%가, 스타렉스(경유,2010년형)는 32가 9로 70%가, 포터(경유,2015년형)은 75에서 6으로 88%가,봉고(경유,2001년형)는 15에서 7로 55%나 저감되는 것을 확인할 수 있었다.

산타페 (2016년형,경유)에 대한 실험실 분석 결과에서는 미연탄화수소(HC)는 55% 감소, 일산화탄소(CO)는 97%감소,질소산화물은 0, 이산화탄소(CO2)는 24% 감소하는등 그 성능에서 확실한 분석값을 보여줬다.

환경부도 지난 9월 감사원 감사시 자동차 배출가스저감장치 부착 이후 사후관리가 미흡하고, 장치의 성능 유지여부와 상관없이 환경개선부담금 면제 등의 혜택을 주는 것은 불합리하다는 점과 운행 중인 경유자동차의 매연검사를 목적으로 시행 중인 무부하급가속 검사방법이 유럽·일본에 비해 느슨하다는 지적에 대해 용역결과에 따라 시정한다는 방침을 내놓은바 있다.

이에 DPF장착 경유 차량에 EIDI를 추가 장착하면 배기관에서 맑은 물이 뚝뚝 떨어질 정도로 디젤기관의 완전 연소가 되어 차량 주행성능의 향상을 가져오게 한다.즉, EIDI는 DPF 장착 시 겪게 되는 출력저하 문제를 일정 부분 해소하여 DPF 장착 사용자들의 불만과 거부감도 줄어들어 상호 보완관계를 형성할 수 있게 되는 장점이 있어 이를 적극 활용할 필요가 있다.

환경국제전략연구소 김동환박사는 ‘정부 발표에서 초미세먼지 배출원인으로 수도권의 경우 경유차 29%,건설기계 22%,냉난방 12%,발전소 11%,비산먼지가 10%를 차지하며 전국적으로는 사업장이 41%,건설기계가 17%,발전소 14%,경유차 11%,비산먼지 6%로 사업장이 가장 큰 원인이지만 여전히 경유차에 대한 비중이 높다.

그러함에도 경유차에 대한 미세먼지 저감정책은 2005년부터 실행한 노후 경유차량에 매연 저감장치(DPF) 장착 비용을 지원하는 범주에서 벗어나지 못하고 있다.

아주대 연구나 성광스모그측이 제시한 다양한 실제 매연감소분석자료는 비록 민간에서 분석한 자료라고 하지만 분석기관이 정부가 인정한 한국교통안전공단에서 분석한 자료로 이 자료를 신뢰할 수 없다면 자동차매연검사를 의무적으로 실행하는 모든 국내 차량의 분석 결과도 신뢰 할 수 없다는 논리가 된다. 이제는 정부도 확산적 사고를 가지고 다양한 기술들에 대한 포괄적 평가를 통해 미세먼지저감 정책에 좀더 적극적인 자세를 보여야 할 시기이다.

특히 성광스모그가 15여년에 걸쳐 개발한 EIDI 제품은 가격이 저렴(20만원에서 60만원)하고 차량 운행에서도 저해적 요인이 발견되지 않고 있다는 점에서 서민층이 운영하는 디젤차량과 선박 및 군용차량등에서 적극 활용할 수 있다. 기존 DPF장치와 연계하여 부착한다면 필터청소의 번거로움과 출력저하문제도 해결할 수 있다는 점에서 다양성과 융통성을 가지고 미세먼지 저감대책을 추진한다면 실효성 있는 결과를 돌출할 수 있다.‘라고 지적하고 있다.

(환경경영신문,조철재부장)