'80 년대 후반에 들어와 급격히 증가한 자동차는 전국토를 주차장화하면서 많은 오염물질을 배출
하여 대기를 오염시키고 있다. 그간 강력히 추진한 저황연료 정책과 고정배출원 의 방지시설 부착
의무화 등은 대기중의 아황산가스농도와 총부유먼지 농도를 지속적으로 저감시켜 환 경기준치를
달성하였으나 자동차에서 배출되는 오염물질은 대기중의 질소산화물과 오존 농도 및 미세한 부유
먼지 농도를 증가시켜 대기오염의 패턴을 바꾸어 놓았다. 즉 대기오염의 주범이 산업장이나 난방
연료와 같은 고정배출월에서 자동차와 같은 이동배출원으로 바꾸어진 것이다. 환경청이 발족했던
'80년에 53만대에 불과했던 자동차 등록대수는 '95년말에 847만대로 급증하였으 며 '90년이후
매년 100만대씩의 자동차가 증가하고 있다. 이와 같은 급격한 자동차의 증가는 그간 몇차례에
걸쳐 실시한 엄격한 배출가스 규제에도 불구하고 자동차에 의한 도시대기오염은 전체적으로 개선
될 기미를 보이지 않고 있다. 여기서는 우리나라의 자동차 배출가스에 의한 대기오염 현황과
자동차 배출가스 저감대책 및 기술개 발 동향을 간단히 살펴보고자 한다.
2. 자동차 배출가스에 의한 대기오염 현황과 전망
2.1 대기중 일산화탄소(CO) 농도
CO는 연탄이나 석유와 같은 화석연료의 불완전연소에 의해 생성되는 오염물질로서 호흡에 의해
혈액 중 헤모글로빈(Hb) 과 결합하여 일산화탄소-헤모글로빈(CO- Hb)을 만들어 혈액의 산소 운반
능력을 저하시킨다. 간선 도로변과 같이 공기중의 CO농도가 높은 지역에서 오랫동안 근무하게
되면 혈액중의 CO-Hb 농도가 증가하여 인지작용 및 사고능력의 감퇴, 반사작용의 저하, 졸음 유발,
협심증 유발, 임신여성에 있어 태아성장 및 어린아이의 조직발달에 나쁜 영향을 미친다. 우리나라
에서는 가정용 취사 및 난방연료로 연탄을 많이 사용함으로써 특히 겨울철에는 대기중 CO 농도가
아주 높았다. 그러나 도시가스 보급확대와 프로판 및 경유 등이 가정용 연료로 사용됨에 따라 CO
배출량이 매년 감소하고 있다. 또한 휘발유 자동차에서 많이 배출되는 CO의 배 출량도 휘발유
자동차의 엄격한 배출가스 규제로 현저히 줄어들고 있다. 우리나라는 자동차 배출가스 규제가 처음
실시되었던 '80년에 53 만대 정도였으나 '90년에는 339만대로 증가하였고 '95년에는 847만 대가
등록되어 운행되고 있으며 '90년 이후 매년100만대씩의 자동차가 증가하고 있는 실정이다. '80년
이후 우리나라의 자동차 등록대수 증가추이를 나타내었다. 배출가스 방지장치가 되어 있지 않은
휘발유 자동차는 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC) 및 질소산화 물(NOx) 이 많이 배출되며 디젤자동
차는 휘발유 자동차에 비하여 CO 및 HC는 아주 적게 배출되나 NOx가 많이 배출되고 휘발유 자동차
에서는 아주 적게 배출되는 매연 등 입자상 물질이 많이 배출된다. 서울의 대기오염도를 보면 CO
농도는 '90년 이후 매년 감소하고 있다. 자동차의 급격한 증가와 심한 교통정체에도 불구하고
대기중 CO농도가 매년 감소 추세에 있는 것은 '87년부터 실시한 휘발유자동차의 엄격한 배출가스
규제와 디젤자동차의 보유비율이 높은데 기인한다. 현재 우리나라에서 생산판매되고 있는 대부분의
휘발유 및 LPG자동차는 삼원촉매장치를 부착하고 있기 때문에 기존 자동차에 비하여 오염물질을
10분의 1로 줄일 수 있었으며 교통정체가 심할때에도 엔 진에서 배출되는 오염물질이 배기관에
설치한 정화 장치인 삼원촉매장치에 의하여 정화되기 때문에 정 지가동상태(공회전상태)라 하더라도
CO가 아주 적게 배출되며 디젤자동차는 교통정체시와 같이 저부 하 운전시는 CO가 아주
馨?배출되기 때문이다. 그러나 향후 자동차의 계속적인 증가와 자동차의 고급화에 따른 수명연장
등으로 촉매장치의 내구연 한(8만km)을 초과운행시 촉매장치의 기능저하로 CO등 오염물질이 많이
배출될 수 있으며 이로 인 한 CO농도의 증가는 충분히 예견된다. 그러므로 지금까지의 제작차관리
위주에서 운행차관리도 포함 한 자동차의 생산에서 폐차될때까?종합적인 자동차 배출가스 관리를
하지 않으면 안된다. '95년말 국회를 통과하여 '97년 시행을 눈앞에 두고 있는 운행차 배출가스
정기검사제도의 원활한 운 영은 자동차 배출가스에 의한 대기오염 저감에 크게 기여할 것으로 본다.
2.2 대기중 이산화질소(NO2) 및 오존(O3) 농도
대부분의 질소산화물(NOx)은 연소시 공기중의 질소와 산소가 높은 열에 의해 반응하여 생성된다.
NOx는 유행성 독감과 같은 치명적인 전염병에 대한 감수성을 증가시키며 폐수종(水膳), 기관지염,
폐렴 을 일으킨다. NOx는 대기중에서 각종 탄화수소(HC)와 함께 햇빛과 반응하여 광화학반응을
일으켜 오존을 생성한 다. 오존은 광화학스모그의 원인물질이며 대기중에 오존농도가 높으면
광화학스모그 현상이 나타나 시정 을 악화시키는 등 대기의 질을 크게 저하시킨다. 대기중 오존의
농도가 높으면 눈의 점막을 자극하여 눈물이 나고, 가슴이 답답하며, 천식, 기관지염 등 호흡기
질병을 악화시킨다. 또한 오존은 강력한 산화제이므로 식물에 대한 피해는 물론 농작물의 수확을
감소시키고 합성고무등 재산피해를 가져온다. 오존은 대기중의 NOx와 SO2를 산화시켜 질산과 황산을
생성하므로 산성비의 원인이 되기도 한다. 그간 서울의 대기중 NOx 및 O3는 '89년이후 매 년 증가
추세에 있으며 특히 햇빛이 강한 늦은 봄에서 초가을에 O3의 농도가 높으며 낮 1~3시경에 최대
오염도를 나타낸다. '94년 서울에서 1시간 환경기준치를 초과한 횟수는 16회나 되며 최대 捉뎔?
1시간 허용기준치인 O.1ppm을 3배나 초과한 0.322ppm을 나타내기도 하였다. 우리나라의 대기중
NO2 및 O3농도는 미국 등 선 진국에 비하여 아직은 낮은 편이다. 그러나 다른 대기오염물질과는
달리 매년 증가하고 있다는데 문제 가 있다. 이와같은 이유는 자동차의 급격한 증가에 그 원인이
있다고 본다. 자동차에서 배출하는 NOx 배출량은 전체 배출원중 41%를 차지하고 있으며 우리나라는
디젤자동차의 보유비율이 34%로써 세계 어느 나라보다 높을 뿐만 아니라 휘발유자동차에 비하여
배출가스 규제가 엄격하지 않아 NOx 및 입자 상물질이 많이 배출되고 있다. 디젤자동차에서 많이
배출되는 NOx와 입자상물질의 배출량을 즐이기 위하여 단계적인 규제강화를 하 고 있으며 2002년
에는 현재의 미국 수준으로 엄격한 배출가스 규제가 실시된다. 그러나 2000년대에 디젤자동차의
배출가스 규제가 현재의 선진국 수준으로 강화된다 하더라도 대기 오염물질 배출량의 저감효과는
당장 크게 나타나지 않는데 문제가 있다. 연료의 대체나 고정배출원에서 방지장치를 설치하여
대기오염물질을 저감시키고자 하면 시행년도에 즉시 효과가 나타나지만 자동차에 있어서는 기존의
운행차에 대해서는 강화된 규제가 적용되지 못하고 제작차에만 적용되기 때문에 규제강화에 따른
오염물질 저감효과는 운행차의 폐차시 새차로의 교환효 과 밖에 기대할 수 없다. 그러므로 자동차
배출가스 규제강화에 따른 실질적인 오염물질 저감효과는 규 제강화후 5~10년뒤에 나타나게 된다.
2000년에 1,300 만대의 자동차가 등록되어 운행될 것으로 전망하고 있는바 자동차의 증가에 따른
오염 물질 증가는 배출가스 규제강화에 따른 오염물질 저감효과를 상쇄할 것이므로 자동차 배출
가스에 의한 도시대기오염을 저감시키기 위해서는 배출가스 규제 강화와 더불어 철저한 운행차
관리를 하여야 하고 대체연료 자동차인 천연가스 자동차, 알콜 자동차 및 전기 자동차와 같은
초저공해 자동차를 생산 보 급하여야 하며 지하철과 같은 대중교통수단을 확충하여 자동차운행을
줄이도록 하여야 할 것이다.
2.3 대기중 미세먼지 농도와 시정장애 현상
디젤자동차에서 많이 배출되는 입자상물질은 그 크기가 O.1 ~0.3μm로 아주 작으며 가볍고 전기를
띄지 않고 있기 때문에 대기중에 오랫동안 떠돌아 다니며 대기를 오염시킨다. 디젤입자상물질은
스폰지형태의 탄소입자에 각종 유기성 탄화수소와 황산염 등이 한유되어 있어 호흡 에 의해 폐에
홉입하게 되면 폐포 깊숙히 침착되어 여러가지 질병을 유발시킬 수 있다. 디젤입자상물질을 포함한
대기중 부유먼지와 유아사망율 및 총사망율 사이에는 높은 상관성이 있으며 입자상물질은 기관지염,
천식, 심장병질환자 및 독감에 걸린 사람들의 질병을 악화시키는 것과 밀접한 관계가 있다는 것이
역학조사결과 밝혀졌다. 디젤입자상물질의 주성분인 탄소입자는 빛의 반사와 흡수에 큰 영향을 미
치며 대기중 다른 입자상물 질보다 3~4배나 더 큰 빛의 소멸계수를 가지고 있다. 서울의 시정장애를
일으키는 원인 물질중 유기 탄소를 포함한 탄소성분의 기여율이 36%로 높게 나타났다. 또한 디젤
입자상물질은 기름기가 있는 검 은 물질이므로 물체표면에 쉽게 달라붙어 건물, 피복 및 섬유 등을
쉽게 더럽힌다. 서울의 대기오염중 총부유먼지농도는 아황산가스와 함께 매우 감소하고 있으며 환경
기준치를 달성하 고 있다. 그러나 체감환경의 질은 개선되지 않고 있으며 오히려 매년 악화되는
감마저 없지 않다. 이와 같은 요인은 아직 확실하게 규명되어 있지 않으나 많은 전문가들의 견해는
탄소성분, 황산염, 질산염 등과 같은 미세입자상물질 때문이라고 한다. 우리나라는 선진 외국에 비
하여 디젤자동차의 보 유비율이 높으며 배출가스규제가 엄격하지 않아 디젤입자상물질이 많이 배출
되고 있다. 또한 우리나라 의 디젤자동차는 과승, 과적 등 과부하운전과 급출발, 과속 등 난폭운전
및 장거리 운행이 매연과다 배 촐의 요인이 되고 있으며 적절한 정비.점검이 제대로 이루어지고 있
지 않는 것도 또 다른 이유중의 하 나이다. 이와같은 복합적인 이유때문에 디젤자동차로부터 배출되
는 매연을 포함한 입자상물질은 대기를 오염 시켜 휘발유자동차의 엄격한 배출가스 규제에도 불구하
고 대기의 질은 개선되고 있지 않다고 본다. 앞에서 이미 살펴본 바와 같이 디젤자동차에 대한 엄격
한 배출가스 규제를 단계적으로 실시하고 있으 나 자동차의 급격한 증가때문에 저감효과는 크게 나
타나지 않고 있다. 질소산화물과 함께 디젤 입자 물질을 즐이기 위해서는 제작차 배출가스 관리와
함께 운행차관리를 철저히 하고 운행차의 매연여과장 치 부착 등 보다 적극적인 대책을 추진하지
않으면 대기중 미세입자상물질을 쉽게 개선되지 않을 것으로 본다.
3. 자동차 배출가스 저감대책
3.1 자동차 배출가스 허용기준 강화
3.1.1 휘발유자동차
휘발유자동차의 배출가스 규제가 본격적으로 시행된 것은 환경보전법이 제정되고 환경청이 발족된
1980년부터이다. 휘발유승용차에 대해서는 일본의 '73 년 규제치를 도입하여 적용하였으며 배출가스
검사방법도 10모드 방법을 채택하였다. 그후 '84년에 규제가 다소 강화되었고 '87년 7월에는 당시
미국, 일본만이 적용하고 있었던 엄격한 배출가스 규제를 실시하였으며 시험방법도 미국에서 사용
하고 있던 FTP-75 시험방법을 도입하여 CVS- 75 시험방법이라는 이름으로 사용하였다. 우리나라는
'87년 7월부터 엄격한 배출가스 규제를 실시하였으며 당시 적용하였던 규제수준은 일본에서 '78년
부터 미국에서는 '82년부터 시행하였던 기준이었으며 오 늘날에는 대부분의 선진국에서 이 기준을
적용하고 있다. 다만 미국에서는 '94년부터 이 기준보다 NOx 를 60%, HC를 30% 정도 강화하여 적용
하고 있으며 우리나라는 2000년부터 미국의 '94 년 규제수준 으로 강화될 것이다.
3.1.2 디젤 자동차
한때 디젤자동차는 휘발유자동차에 비하여 깨끗한 자동차로 취급되기도 하였다. 그 이유는 디젤자
동차 에서는 CO와 HC가 배출가스 방지장치가 부착되어 있지 않은 자동차에 비하여 아주 적게 배출
되었기 때문이다. 그러나 오늘날에는 휘발유자동차 배출가스 방지기술이 발달하여 오염물질을 대폭
줄일 수 있기 때문에 NOx와 입자상물질이 많이 배출되는 디젤자동차가 오염물질을 더욱 많이 배출
한다고 볼 수 있다. 우리나라는 디젤자동차 배출가스 규제를 '84년 7월부터 실시하였으며 기준을
강화하여 왔으나 아직도 선진국에 비하여 많이 완화되어 있는 실정이다.'96년의 우리나라 중량 디
젤자동차의 NOx규제는 미국 '90년 수준의 약 40%, 유럽연합(EU) 의 '93년 수준의 22% 가 완화된
수준이며 입자상물질(PM : Partrculate Matter) 은 미국 '90년 수준의 약 170%, EU '93년 수준의
80% 가 완화된 수준이다. 그러나 2002년 이후에는 미국, EU와 같은 선진국 수준으로 규제가 강화
되며 시내버스에 있어서는 '98 년에 EU의 '93년 수준, 2000년에는 EU의 '96년 수준보다 더 엄격한
수준으로 규제가 강화된다.
3.1.3 기타 자동차
우리나라는 자동차의 차종을 경자동차, 승용자동차, 소형화물자동차, 중량자동차 및 이륜자동차로
구분하고 있다. 경자동차와 승용자동차는 휘발유와 액화석유가스(LPG)를 연료로 사용하며 소형화물
자동차는 주로 경유를 연료로 사용하고 일부 휘발유와 LPG를 연료로 사용한다. 경유를 연료로 사용
하는 짚(Jeep)이나 소형승합차의 배출가스를 줄이기 위하여 경유를 휘발유나 LPG로 전환하기 위한
노력을 하고 있으나 경유가격이 휘발유가격에 비하여 아주 싸기 때문에 유지관리 비가 많이 드는
휘발유자동차의 수요가 적어 소형화물자동차의 연료전환정책은 실효를 거두지 못하고 있다. 우리
나라의 자동차 구성을 사용연료별로 보면 경자동차, 승용차 및 이륜자동차는 휘발유나 LPG를 연료로
사용하며 소형화물자동차와 중량자동차는 대부분 경유를 사용한다고 볼 수 있다. 소형화물자동차의
배출가스 허용기준은 휘발유자동차에 있어서는 '80년부터 중량규제를 실시하여 왔 으나 디젤자동차에
있어서는 '84년부터 농도규제를해오다 '96년부터 중량규제를 실시하고 있다. 배출가스 시험방법에
있어서도 농도규제시는 6모드 시험방법을 사용하였으나 중량규제시는 CVS- 75 시험방법을 사용하여
휘발유 승용차와 마찬가지로 g/km로 오염물질 배출량을 표시하고 디젤자동차에 있어서는 입자상물질을
추가로 규제하고 있다. '96년부터 시행하는 소형화물자동차의 배출가스 규제는 비교적 엄격한 수준
이나 배출가스 보증기간 에 있어 승용차의 절반수준인 4만km로 규제하고 있다. 일반적으로 소형화물
자동차는 승용차보다 더 많 은 거리를 주행하기 때문에 배출가스 보증기간을 더길게 하는 것이 원칙
이다. 그러나 우리나라에 있어 서는 승용차를 제외하고는 배출가스 방지기술이 선진 외국에 비하여
뒤떨어져 있을 뿐만 아니라 사용 자의 배출가스 관련부품의 정비에 대한 관심과 정비 점검기술의
낙후 등으로 아직은 배출가스 보증기간 을 승용차와 같이 길게 할 수 없고 결함시정 제도도 적용할
수 없다는 문제점을 안고 있다. 경자동차에 있어서는 국민차의 개념에서 배출가스규제를 완화하여
왔으나 이제는 자동차가 일상생활의 필수품이 되고 있으며 자동차의 급증으로 인한 대기오염문제가
크게 대두됨에 따라 경자동차의 배출가스 규제도 '98년부터 승용차 수준으로 강화된다. 이륜자동차의
배출가스 규제는 정지가동상태(공회전상태)에서 CO와 HC를 농도로 규제하고 있다. 그 러나 이륜자동차
에서 많이 배출되는 탄화수소에 있어서는 기여율이 높기 때문에, 보다 엄격한 배출가 스 규제와 시험
방법이 중량농도 측정방법으로 개선되어야 한다.
3.2 자동차 배출가스 관리
자동차로부터 배출되는 오염물질을 저감시키기 위해서는 엄격한 배출가스 허용기준을 제정하고 이
허용기준에 적합한 자동차를 만들어야 하며, 만들어진 자동차가 제작차 배출가스 허용기준에 적합
하게 제 작되었는지를 확인하기 위하여 시험검사등을 통하여 관리하여야 한다. 자동차가 제작 판매
되어 도로에서 운행할 때는 복잡한 도로여건, 운전자들의 운전습관, 정비점검 상 태, 사용연료 및
사용기간 등에 의해서 오염물질 배출량이 다르게 된다. 특히 자동차의 장기간 사용에 따른 배출가스
관련 부품의 노화, 정비점검의 불철저, 임의조작 및 난폭운전 등에 의하여 오염물질이 많이 배출될
수 있으므로 적절한 관리에 의하여 배출가스가 많이 배출되는 것을 방지하여야 한다. 우리나라는
이와 같은 자동차 배출가스 관리를 위하여 대기환경보전법에 제작차에 대한 인증, 제작차 배출허용
기준 검사, 결함시정 및 운행차 배출가스 검사를 실시하도록 규제하고 있다.
3.2.1 제작차에 대한 인증
자동차를 제작 판매하고자 하는 자(수입하고자 하는 자도 같다)는 자동차를 제작 판매하기 전에
시제품을 만들어 앞으로 제작 판매하고자 하는 차가 설계상으로나 기술적으로 대기환경보전법에서
정하고 있는 제작차 배출가스 허용기준을 만족시킬 수 있다는 인증을 받아야 한다. 제작사는 우선
인증관련 서류를 환경부의 관련부서에 제출하고, 서류검토와 함께 인증에 필요한 시 험을 받아야
하는데 이때에 제작차 배출허용기준에의 적합여부를 확인하는 배출가스 시험, 배출가스 보증기간에
해당하는 내구성 시험 및 배출가스 관련부품의 구조, 성능에 관한 기술적 타당성의 검토에 필요한
시험을 실시한다. 현재 배출가스 보증기간이 휘발유 및 경유승용차는 8만km, 가스승용차는 12만km,
기타 소형화물자 동차는 4만km를 적용하고 있으며 중량자동차는 배출가스 보증기간을 적용하고
있지 않아 내구성시험 또한 적용되지 않고 있다.
3.2.2 제작차 배출허용기준 검사
인증을 받아 자동차가 제작과정에서 제작차 배출허용기준에 적합하게 제작되고 있는지를 확인하기
위한 검사로서 정기검사와 수시검사가 있다. 정기검사는 일정량의 생산 자동차마다 시료를 채취하여
배 출가스를 검사하는 것으로서 이 검사는 제작사에 의해서 자체적으로 실시하고 매분기마다 환경
부에 보 고하여야 한다. 수시검사는 제작사에서 자체적으로 실시하는 정기검사가 제대로 이루어지고
있는지를 확인하기 위한 검사로서 연간 1~2회 환경부 공무원에 의해 제작과정에서 시료를 채취하여
검사하는 것이다.
3.2.3 결함확인 검사
인증을 받아 제작판매되어 운행되고 있는 자동차는 배출가스 보증기간이내에는 제작차 배출가스
허용기준을 만족시켜야 하며, 기준을 초과하고 그 사유가 자동차 제작자에 있다고 인정될 때는 당해
자동차에 대하여 배출가스 과다 배출요인이 되는 부분에 대한 고장을 무료로 수리토록 하는 제도
이다. 이 제도는 자동차 배출가스를 저감시키기 위한 가장 중요한 제도라고 생각된다. 자동차를
최초로 제 작판매시 받는 인증검사는 보증기간에 해당하는 내구성 검사까지 실시하고 있으나 이는
어디까지나 대 량생산 이전에 몇대의 시작차를 대상으로 하기 때문에 대량생산과 실제 도로상에서
운행시의 상태를 대 표할 수는 없다. 결함확인 검사는 대량생산 판매된 자동차가 실제도로상에서
운행되고 있는 것을 대상으로 하기 때문 에 실질적인 배출가스 실태를 파악할 수 있다. 물론 결함
확인 검사 대상차량 숫자가 차종당 5대이므로 이것이 전체 자동차를 대표할 수 있느냐에 대해서는
이론이 있을 수 있다. 그러나 자동차 배출가스에 대한 배출가스 보증기간을 설정하고 이 기간내에
서 제작차 배출가스 허용 기준을 만족시키고 있는지를 확인하는 결함확인 검사 제도를 운영한다는
것은 자동차 제작사로서는 큰 부담이 될 수 있으나 이 제도는 자동차 배출가스 관련 부품의 품질
및 내구성 향상에 크게 기여하고 있 다고 본다. 현재 결함확인 검사가 적용되고 있는 자동차는
휘발유승용차와 LPG 경자동차이며 기타 자 동차는 아직 결함확인 검사를 실시한 바 없다.
3.2.4 운행차 배출가스 관리
우리가 사용하는 모든 물건은 잘 손질하면서 사용하여야 오래 사용할 수 있을 뿐만 아니라 제기능을
제대로 발휘할 수 있다. 자동차에 있어서는 말할 나위도 없다. 자동차는 수만가지의 부품으로 구성
되어 있으며 도로라는 선 을 따라 항상 움직여야 제기능을 발휘하는 물체이다. 비가 오나, 눈이 오나,
추우나, 더우나 자동차는 운전자가 운전하는데 따라 평지던, 언덕이던, 포장도로던, 비포장도로던,
빨리 가던, 천천히 가던 운전자 의 요구조건에 따라야 한다. 자동차는 연료(휘발유 또는 경유)라는
밥을 먹고 달린다. 연료를 완전히 소화(연소)시키면 탄산가스 (CO2), 물(H2O) 및 공기중에 함유된
질소(N2) 만을 배출하지만 완전히 소화되지 못하고 내보내는 물질이 일산화탄소, 탄화수소, 질소
산화물 및 입자상물질 과 같은 오염물질이다. 이러한 오염물질을 적게 배출하게 하기 위해서는
자동차 엔진내에서 소화가 잘 일어나게 해주어야 한다. 즉 엔진내에서 공기와 연료가 적당한 비율로
섞여 충분히 연소되게 하여야 하고 연소후 배출되는 오염물질은 정화장치에서 충분히 정화되도록
하여야한다. 휘발유자동차는 삼원촉매라고 하는 정화장치를 모든 자동차에 부착하고 있다. 이 정화
장치는 엔진내 에서 연소가 정상적으로 일어나야 하며 각종 배출가스 관련 부품이 제대로 작동할 때
제기능을 발휘한다. 또한 삼원촉매장치와 같은 배출가스 정화장치의 각 부품을 자동차의 수명이 다할
때까지 사용할 수 있는 것이 아니고 대략 10만km 정도 사용하면 그기능이 저하되므로 조정, 수리
또는 교환해 주어야 한다. 이러한 작업을 정비·점검이라고 한다. 자동차의 정비·점검은 에어필터나
엔진오일의 교환과 같이 운전자가 직접 할 수 있는 것도 있으나 점화플러그 교환, 점화시기 조정,
공회전속도 조정 및 촉매의 교환 등과 같이 전문가에 의해 이루어지 는 것이 많다. 우리들은 자동차의
외관이나 실내장식과 같은 것에는 많은 관심을 가지고 있으며 자동차 안전성능에 관해서는 관심을
가지고 수리 또는 부품을 교환하고 있다.그러나 배출가스와 관련된 사항에 관해서는 무관심하거나
알고도 지나쳐 버리는 경우가 많다.자동차 성능이 떨어지거나 안전성에 문제가 있다면 운전자나 그
상대방인 몇사람에게 피해를 주지만 배출가스 관련 부품의 이상으로 오염물질이 많이 배출되면 우리
모두의 건강을 해친다는 사실을 망각하고 있다. 자동차 배출가스 관리는 제도적으로 이루어져야 한다.
지금까지는 자동차 배출가스를 정기적으로 점 검하는 것은 자동차관리법에 근거하여 자동차검사소에서
실시하여 왔으나 앞으로는 대기환경보전법에 근거하여 자동차배출가스의 정기검사와 수시검사를 받게
된다. 1년 또는 2년마다 실시하는 자동차 배출 가스 검사시 정확한 검사를 실시하여 오염물질이 많이
배출되는 자동차는 적발하여 정비후 재검사를 받아 합격한 후에 사용토록 하여야 한다. 자동차 배출
가스 정기점사 제도가 제대로 실시되면 검사전 정비업소에서 충분한 정비·점검을 거쳐 오염물질이
규제치를 초과하여 배출되면 부품의 수리 또는 교환한 후에 정상적인 상태에서 검사를 받 게되므로
정기검사에 의한 배출가스 저감효과는 아주 크게 나타날 것이다. 현재 우리나라에서 실시하는 운행차
배출가스 정기검사 제도는 공회전 상태에서 실시하고 있어 실제 운행상태에서 오염물질이 많이 배출
되는 자동차라할지라도 정기검사에서 합격되는 경우가 많으므로 검사의 효과가 덜하다. 그러므로
앞으로 운행차 배출가스 정기검사 방법이나 절차를 개선하여 정기검 사의 효율을 높일 수 있도록
하여야 할 것이다.
3.3 자동차용 연료 및 첨가제
자동차로부터 배출되는 오염물질은 자동차 연료와 밀접한 관계가 있다. 휘발유자동차에 있어서 휘발유
는 납이 들어있지 않는 무연(無鉛)휘발유가 사용되어야 한다. 무연휘발유는 옥탄가를 높이기 위하여
유기납 대신에 MTBE(Methyl Tertiary Butyl Ether)와 같은 함산소 연료를 사용하거나 방향족 함 유량을
높여 왔다. 휘발유중에 많이 함유되어 있는 벤젠을 포함한 방향족 화합물은 그 자체가 유독물질로서
대기중에 배 출되면 유해할 뿐만 아니라 연소시 수많은 유해화학물질을 만들고 특히 발암물질로 알려진
다환방향족 화합물(PAH : Polynuclear Aromatic Hydrocarbon) 을 배출한다. 그러므로 최근 각국에서는
휘발유에서 벤젠이나 방향족화합물의 함유량을 줄이고 함산소연료의 함유 량을 증가시키고 있다. 또한
전자식 연료분사장치를 사용하는 자동차에 있어서는 연료분사 노즐 끝이나 EGR밸브 및 연소실에 연료의
연소 찌꺼기가 퇴적하여 연료분사 및 EGR기능을 방해하고 퇴적물에 의 한 연소실의 연소기능을 저하하는
등의 피해를 방지하기 위하여 청정분산제 (Detergent) 와 같은 첨가제 를 많이 사용하고 있다. 또한
경유에 있어서는 황함유량이 디젤湄온汰?매연뿐만 아니라 입자상물질 배출량에도 큰 영향을 미치므로
경유중 황함유량을 줄이고 있으며 휘발유와 마찬가지로 방향족함유량이 배출가스와 밀접한 관계가 있어
이를 줄이기 위한 노력을 하고 있다.
4. 자동차 배출가스 기술개발 최근 동향
4.1 휘발유자동차
휘발유자동차의 배출가스 방지기술은 엔진의 개량에 의해 엔진내에서 연소를 촉진시켜 오염물질의 배출을
최소로 하고 그래도 배출되는 오염물질은 배기관에 설치한 정화장치에서 정화처리한다.오늘날 대 부분의
휘발유자동차에는 배기관에 삼원촉매장치를 부착하여 오염물질을 정화처리하고 있다. 삼원촉매장치는
배출가스중에 함유한 CO와 HC를 산화시켜 탄산가스(CO2)와 물(H2O)로 정화하고 NOx는 질소(N2)로 정화시
키며 NOx를 저감시키기 위하여 배출가스 재순환장치(EGR)를 사용함으로써 기존의 자동차에 비하여 오염물
질을 90% 이상 저감 시킬 수 있었다. 삼원촉매장치가 제대로 기능을 발휘하기 위해서는 엔진내에서 연소
되는 공기와 연료의 비가 이론공연 비로 엄격히 조절되어야 하며 연료중에 납이나 인과 같은 촉매독을
일으키는 물질이 함유되어 있지 않아 야 하므로 무연휘발유의 사용은 필수적이었다. 공기와 연료를 이론
공연비(A/F比) 상태로 항상 유지한다는 것은 쉬운 일이 아니다. 기존의 기화기 식 엔진에서는 아무리
엔진을 잘 만든다 하더라도 공연비 조절이 어렵기 때문에 연료를 전자적으로 분 사시키는 전자식 연료분사
장치가 사용되었고 穩璲】봐像?산소농도를 측정하여 산소농도에 따라 공기 와 연료의 양을 조절하도록
하였다. 이와같은 기능을 제대로 수행하기 위하여 자동차에도 컴퓨터의 일 종인 전자조절장치(ECU)가
등장하게 되었으며 오늘날에는 거의 대부분의 자동차가 전자식 연료분사 장치를 사용하고 있다. 삼원촉매
장치와 같은 정화장치를 장기간 사용하게되면 노화되어 그 기능을 잃게 되어 정화효율이 떨 어진다.
그러므로 배출가스 방지장치의 내구성이 요구된다. '87년 7월부터 '89년말까지는 이러한 내구 성을 강제적
으로 규제하지 않고 제작사의 자율에 맡겼기 때문에 배출가스 방지장치의 성능이 그렇게 좋지 않았다.
그러나 2년여 기간동안의 기술 축적으로 삼원촉매기술이 어느 정도 정착된 '90년부터는 배출가스 보증
기간을 8만km 또는 5년으로 정하여 시행하였다. 이 결과 국내 휘발유승용차의 기술은 한단계 도약을 할
수 있었으며 오늘날 세계의 어느 시장에 내놓아 도 경쟁력 있는 자동차로서의 기술을 축적하게 된것이다.
'94년부터 미국에서는 배출가스 보증기간을 8만km에서 16만km로 늘려 삼원촉매장치를 포함한 배 출가스
관련부품의 내구성을 향상시켰으며 NOx 규제 60%, HC를 30%정도 강화하였다. 그리고 캘리포니아주에서는
배출가스 규제룰 더욱 강화하여 저공해자동차(LEV:Low Emission Vehicle) 와 초저공해자동차(ULEV:Ultra
Low Emissron Vehicle) 및 무공해자동차(ZEV:Zero Emission Vehicle) 의 보급계획을 수립해 놓고 있다.
현재의 미국 연방정부의 규제기준(우리나라의2000년기준)을 만족시키기 위해서는 현행 기술에 연소개선
및 삼원촉매장치의 개선에 의해서 달성할수 있으며 '97년부터 캘리포니아주에서 보급하게 될 LEV자동차
배출가스 저감기술은 휘발유자동차에 있어서는 전기가열식 삼원촉매장치의 사용과 연료의 개선에 의해
가능할 것이며 알콜이나 압축천연가스(CNG)를 사용하는 자동차를 개발하여야 할 것이다. 한편 ULEV자동차
배출가스 저감기술은 기존 휘발유자동차인 경우는 LEV자동차 기술에 연료예열 시스템이나 각종의 배출가
스 저감기술의 최적화 기술이 적용되거나 알콜자동차, CNG자동차 및 하이브 리드자동차가 개발되어야 할
것이다. 우리나라도 미국내에 자동차를 수출하여야 하기 때문에 이러한 자동차 기술의 개발은 정부에서
주관 하는 선도기술개발(G- 7과제)로 추진되고 있으나 자동차 제작사의 독자적인 연구프로젝트에 의해
추진되고 있다.
4.2 디젤 자동차
디젤자동차 배출가스중 문제가 되는 것은 NOx와 입자상물질이다. 디젤자동차에 있어서도 휘발유자동차와
마찬가지로 엔진의 개량에 의하여 오염물질을 줄일 수 있는데까지 줄이고 그래도 배출되는 오염물 질은
후처리장치에 의하여 정화처리하고 있다. 현재 우리나라에서 생산 판매되고 있는 디젤자동차는 모두 엔
진의 개량에 의해 오염물질을 저감시키 고 있다. 현재 적용되고 있는 배출가스 저감기술로는 연소실의
개선, 연료분사계 개선을 통하여 엔진 내에서의 연소가 잘 일어さ돈?하고 있으며 극히 일부 자동차에는
터보차저(Turbocharger) - 인터쿨 러 (Intercooler) 기술을 적용하여 엔진의 출력을 높이고 NOx와 입자
상물질을 동시에 저감시키고 있다. 그러나 우리나라의 2000년 이후 배출가스 규제를 만족시키기 위해서는
엔진개량 기술만으로는 배출가 스 규제를 만족시킬 수 없다. 기존의 엔진개량 기술을 더욱 발전시키고
터보차저-인터쿨러, 고압연료분사 및 배출가스 재순환장 치 등을 적용하여 엔진내에서의 오염물질을 최대
로 줄이고 산화촉매나 입자상물질 여과장치 및 DeNOx 촉매와 같은 후처리 장치가 사용되어야 할 것이다.
이러한 기술들은 팁?기술개발단계이며 실용화를 위해서는 많은 연구가 추진되어야 할 것이다. 그러나
입자상물질 여과장치만은 상당한 수준의 기술이 개발되어 실용화 시험을 거쳐 확대 보급단계에 이르렀다.
4.3 대체연료 자동차
자동차용 연료로 사용가능한 대체연료는 천연가스, 알콜, 전기 등이 있다. 천연가스는 아직도 부존 자원이
많을 뿐만 아니라 청정연료로 알려져 도시가스를 비롯한 자동차 연료 등에 널리 이용되고 있다. 특히 최근
에는 미국에서 LEV나 ULEV와 같은 엄격한 배출가스 규제를 실시함에 따라 이러한 저공해 내지는 초저공해
자동차의 규제를 만족시킬 수 있는연료로서 압축천연가스(CNG : Compressed Natural Gas) 를 많이 고려하
고 있으며 CNG자동차의 개발이 활발하다. 우리나라에서도 휘발유자동차의 CNG화는 이미 시제품이 개발되어
선보인바 있으며 디젤자동차의 CNG화 기술도 본격적인 연구에 착수하고 있는 실정이다. 알콜은 메타놀과
에타놀이 사용될 수 있으나 농작물에서 생산하는 에타놀보다는 천연가스나 석탄을 이용하여 생산하는 메
타놀의 이용이 더욱 활발하다. 브라질등 에타놀생산이 풍부한 나라에서는 현재도 알콜자동차를 많이
사용하고 있으며 휘발유에 에타 놀 10~20%를 혼합하여 사용함으로써 CO를 대폭 저감시키고 있다. 최근에는
연료 수급문제 등을 고려하여 알콜자동차보다는 천연가스자동차의 저공해화 기술이 더욱 활발히 추진되고
있다. 전기자동차는 무공해자동차로 알려져 있으며 도로상을 주행할 때는 실제로 오 염물질을 전혀 배출
하지 않으나 전기 생산시 화력발전소에서 많은 오염물질이 배출된다는 관점에서 전기 자동차를 무공해자
동차로 보지 않으려는 경향도 있다. 그러나 전기자동차는 복잡한 도심주행에 있어서 아주 유용한 무공해
자동차임은 틀림없다. 전기자동 차에서 문제가 되고 있는 축전지 문제를 해결하여 한번 충전으로 달릴 수
있는 거리를 충분히 늘려 나 가고 자동차의 생산단가를 줄일 수 있다면 도시대기오염을 줄이는데 크게
기여할 것이다. 우리나라도 전기자동차의 개발은 자동차 제작사를 중심으로 활발히 추진되고 있다.