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 | | 매연여과장치 기술개발의 어제와 오늘 |
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| 2006/05/08 (10:11) |
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| 작성자 : 박종출
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조회수 : 2537 |
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매연여과장치 기술개발의 어제와 오늘
사단법인 자동차환경센터 회장 조 강 래
디젤자동차의 매연과 질소산화물은 도시대기오염의 주범으로 등장하게 되었다. 매연은 대기중 미세먼지를 중가시켜 시정을 악화시키고 호흡기 계통 질병을 유발시키며, 질소산화물은 여름철 오존생성의 원인물질이다.
자동차 배출가스에 의한 대기오염의 주범인 디젤자동차를 도로에서 몰아내자는 목소리가 높아짐에도 불구하고 디젤자동차는 줄어들지 않고 있다. 그 이유는 연료정책에 의해 경유가격이 휘발유가격에 비해 저렴하여 유지비가 적게 드는데도 있지만 디젤자동차는 가솔린자동차에 비하여 힘이 좋고, 유지보수가 용이하며, 연료경제성이 좋아 매연과 질소산화물이 많이 배출됨에도 불구하고 소비자들이 선호하고 있기 때문이다.
디젤자동차에 의한 도시대기오염 문제는 선진국에 있어서도 우리와 같은 실정으로서 디젤자동차의 매연과 질소산화물을 줄이기 위한 기술개발에 많은 노력을 경주하고 있다.
1988년 미국에서 최초로 대형디젤자동차의 입자상물질을 0.6 g/bhph(NOx：10.8 g/bhph)로 규제하면서 1994년에 0.1 g/bhph(NOx：5g/bhph)로 규제강화 계획을 발표하자 디젤자동차 배출가스 관련 업계에서는 엄격한 1994년 규제를 만족시키기 위하여 기술개발에 총력을 집중하였다.
당시만 하더라도 가솔린자동차 배출가스 저감기술은 삼원촉매장치의 사용과 엔진의 전자화로 기존의 기계식 엔진에 비하여 오염물질을 80%이상 저감시켰으나 디젤자동차 배출가스 저감기술은 초보단계에 머물러 있었다.
이때 관련분야의 기술자들은 1994년의 대형디젤자동차의 입자상물질 기준을 달성하기 위해서는 가솔린자동차에 삼원촉매장치를 사용하는 것과 마찬가지로 디젤자동차에는 매연여과장치(또는 디젤입자상물질여과장치)를 부착하여야 한다고 믿고 있었다. 그리하여 미국을 비롯한 각국에서는 매연여과장치개발에 열중하였다.
1980년대 말의 대표적인 매연여과장치기술은 미국의 중견 자동차부품업체인 Donaldson 사에서 개발한 전기히터식 매연여과장치로서 뉴욕시내버스 410대에 장착하여 실용화실험을 실시하였으나 장치가격이 고가이고 내구성이 불확실하며 고장이 잦아 1992년도에 실험을 중단하였다.
그리스 Thessaloniky 대학과 자동차 부품회사인 Elbo사 및 불란서의 Rhone Poulenc사가 공동으로 개발한 첨가제식매연여과장치를 아테네시 시내버스 110여대에 장착하여 1991년부터 1993년까지 운행하였으나 공영체제로 운영하던 버스회사를 10개의 민영회사로 분리하면서 매연여과장치의 사용이 중단되었다. 이 외에 독일 등에서 버너식매연여과장치, 촉매식매연여과장치 등을 개발하여 수천대의 시내버스 또는 트럭에 장착하여 실용화시험을 실시하였으나 제작차에 적용하기에는 내구성에 있어 문제가 많을 뿐만아니라대체기술로서 전자식고압연료분사장치, 터보-인터쿨러장치 및 엔진개선기술이 개발됨으로서 1994년의 규제를 만족시킬 수 있었기 때문에 매연여과장치기술개발은 주춤하게 되었다.
우리나라에 있어서는 선진국에 비하여 많이 뒤떨어진 디젤자동차의 배출가스 저감기술로 말미암아 심각한 디젤자동차의 매연을 줄이기 위한 방안으로 국립환경연구원 자동차공해연구소에서 선진국의 기술을 도입하여 국내 시내버스에 적용할 수 있는 응용기술개발을 과학기술부의 특정연구과제로 1987년부터 3년간 실시하였으며, 1992년부터는 선도기술개발사업(G-7사업)으로 산·학·연이 공동으로 매연여과장치개발에 착수하였다.
연구기관으로는 국립환경연구원 자동차공해연구소, 한국기계연구원이 참여하였고, 기업으로는 만도기계(주), 창원기화기공업(주)이 참여하여 1992년부터 1996년까지 국고부담 15억, 민간부담 31억 총 46억원의 연구비를 들여 매연여과장치를 개발하였다. 이와는 별도로 SK, 두원정공, 금호건설에서 자체연구비로 매연여과장치를 개발하였다.
이렇게 개발한 매연여과장치 중 만도기계의 순차식전기히터매연여과장치, SK의 촉매식매연여과장치, 두원정공의 버너식매연여과장치 및 금호건설의 첨가제식매연여과장치가 환경부의 인증을 획득하여 1996년까지 서울시 청소차 1,400대에 부착하여 상용화하였다. 환경부에서는 예산을 확보하여 매연여과장치를 부착하는 시내버스회사에 저리융자를 할 계획이었으며, 서울시에서는 예산으로 매연여과장치를 구매하여 시에서 운영하는 버스 및 청소차에 부착하여 연차적으로 확대보급하고자 하였다.
미국 등 선진국의 대형디젤자동차 배출가스 규제강화에 대비한 기술이 엔진개량기술로 해결되자 매연여과장치에 대한 기술개발 노력이 다소 둔화되었으나 우리나라에서는 운행차 매연이 심각하였기 때문에 이를 해결하기 위하여는 매연여과장치의 사용이 유일한 해결수단이며 장차 제작자동차의 배출가스 규제가 강화되면 매연여과장치의 사용이 불가피 할 것이라는 생각하에 매연여과장치의 기술개발이 계속되어야 한다고 주장하였으며 당시의 국내기술은 선진국을 앞선 상태였다. 그러나 불행하게도 기술적인 논리에서가 아닌 정치적인 논리에 의하여 매연여과장치의 기술개발은 중도에 하차할 수 밖에 없었다. 국회에서 상임위와 국정감사를 통하여 매연여과장치의 기술개발과 장치의 보급에 예산지원이 불가하다는 국회의원의 끈질긴 주장과 지적에 관계공무원들이 손을 들 수 밖에 없어 환경부와 서울시에서는 확보한 예산마저 반납하는 사례가 발생하였다.
당시 국회의원들의 주장은 매연여과장치는 매연만을 저감시킬 뿐 오존오염의 원인물질인 질소산화물은 저감시킬 수 없을 뿐만 아니라 미국에서는 매연여과장치는 사용하지 않고 매연과 질소산화물을 동시에 저감시키는 장치가 개발되어 실용화하고 있다고 주장하였다. 이러한 주장을 하는 이면에는 한 재미과학자가 미국에서 개발한 사원촉매장치라고 하는 디젤자동차의 매연정화장치를 국회의원에게 소개하면서 부터였다. 이 사원촉매장치는 당시 자동차공해연구소에서 몇번에 걸처 배출가스 정화특성을 측정하였으나 매연과 질소산화물의 저감효율은 극히 저조하였다. 당시 미국에서 대형디젤자동차에 사용하던 디젤산화촉매기술을 다소 변형하여 사원촉매장치라고 속여 국내 보급을 노렸던 것이다. 자동차공해연구소나 환경부에서는 이러한 실정을 국회의원에게 설명하였음에도 불구하고 상임위나 국정감사시 단골메뉴로 등장한 디젤자동차 매연여과장치보급정책의 부당함에 대한 국회의원님의 질책에 담당공무원으로서는 어찌할 도리가 없어 모처럼 매연을 줄일 수 있는 절호의 기회를 포기할 수 밖에 없었다. 불확실한 정보에 의한 정치논리에 의해 첨단기술의 개발이 퇴장당했던 안타까운 현실이었다.
설상가상으로 1997년에 찾아온 IMF는 기업구조의 바람을 몰고와 비젼이 보이지 않는 매연여과장치사업부서가 먼저 해체되고 사업은 중단되어 기술자들은 뿔뿔이 흩어지고 말았다.
선도기술개발사업(G-7)의 덕택으로 세계적으로 앞선 매연여과장치기술이 창고속에 버려진지 5년이 지난 오늘날 매연여과장치는 다시 수면위로 부상하여 활력을 쁹게 되었다.
미국의 2004년 기준(PM: 0.1g/bhph, NOx+HC: 2.5g/bhph)과 EU의 2005년 기준(PM: 0.02g/kwh, NOx: 3.5g/kwh)을 만족시키기 위해서는 매연여과장치의 사용이 불가피하다는 판단하에서 다시 이 분야의 기술개발이 미국을 비롯한 선진국에서 활발히 추진되고 있으며, 특히 최근 대도시의 미세먼지에 의한 호흡기질환의 증가와 시정악화 현상에 관한 관심이 높아지자 낡은 디젤자동차의 매연을 저감시키기 위하여 매연여과장치의 부착을 추진하고 있기 때문이다.
그간 기술여건의 변화에도 불구하고 미국의 촉매회사인 엔겔하드와 존슨매쉬사는 꾸준히 이분야의 기술을 개발한 결과 특수촉매에 의해 연속적으로 매연을 재생시킬 수 있는 매연여과장치를 개발하여 전 세계의 시장에 장치를 공급할 수 있게 되었다.
이러한 시점에서 최근 SK에서 개발한 촉매식매연여과장치 기술이 일본 이맥스에 1억엔의 기술료를 받고 기술을 이전하기로 계약을 체결하였다는 소식은 반가운 일이다. 이 기술계약에 의하면 양사는 디젤자동차 매연여과장치 기술의 일본내에서의 독점사용권 부여, 한국으로 제품역수출 금지, 기술관련 개선사항 공동연구 등을 골자로 하고 있으며 양사는 앞으로 지속적인 협력모델을 구축해 나가기로 합의하였다.
이맥스사는 매출 50억엔 규모의 일본 환경장치 전문회사로 최근 일본 도교시가 2003년 4월부터 매연여과장치를 부착하지 않은 모든 디젤자동차의 시내진입과 통행을 금지하는 법안을 발표함에 따라 이 기술을 도입하기로 한 것으로 알려졌다.
SK사에서도 당시 개발한 기술을 자동차 선진국에 수출할 기회를 얻게 되었으며 이에 힘입어 매연여과장치의 기술개발팀을 다시 발족하여 새로운 기술의 개발에 착수하였다고 한다.
환경관련기술은 그 기술의 특수성 때문에 규제나 정책적 배려없이는 시장기능에 의해서만은 계속적으로 발전할 수 없다는 것은 우리가 잘 알고 있는 사실이다.
정부에서도 디젤자동차의 규제강화에 대비하고 미세먼지에 의한 도시대기질을 개선하기 위하여 매연여과장치의 기술개발에 다시 투자할 때라고 본다.
출처 : http://www.kiest.org/down/newsletter/23_c1.htm
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