그린카 2 - 클린디젤 자동차

그린카 1편에서는 녹색성장위원회가 발표한 '그린카 발전 로드맵'을 바탕으로 친환경 자동차에 대한 이야기를 했습니다. 로드맵에 따르면 전기자동차, 연료전지차, 하이브리드 자동차 등 다양한 그린카 가운데 2020년까지 가장 큰 비중을 차지하게 될 차로 클린디젤차를 꼽았습니다. 그런데 그린카의 시장점유율을 예상한 표를 보면 의아하게 생각할 수 있는 내용이 있었습니다. 바로 '클린디젤차'라는 항목입니다. 언뜻 생각하기엔 매연을 내뿜는 디젤차가 친환경 차로 꼽힌데 대해 의아해 할 수 있습니다. 그러나 '클린디젤'에 대해 자세히 살펴보면 왜 그린카에 속하게 됐는지 알 수 있습니다. 매연을 내뿜던 디젤 자동차 1980년대까지도 버스를 타는 사람들에겐 익숙한 풍경이 있습니다. 바로 시커먼 매연을 뿜으며 달리는 버스입니다. 정류장의 사람들은 콜록거리며 입을 가렸고 버스가 지난 자리엔 매연이 자욱하게 남았습니다. 배출가스 단속도 했지만 디젤엔진에서 나오는 매연은 그다지 줄어들지 않았습니다. 특히 오래된 차에서 더욱 심하게 나왔습니다. 그래서 디젤 자동차들은 환경오염의 주범처럼 인식됐습니다. 당시의 디젤 자동차에서 나오던 매연을 바로 흑색매연이라 부릅니다. 여기에는 연소되지 못한 연료가 탄소상태(CO2)로 배출됐고 분진(PM)도 포함돼 있었습니다. 매연은 수백만 분의 1mm 크기의 입자로 공기 중을 떠다니다가 사람의 폐 속으로 들어가기도 해서 질병을 유발하기도 하고 지구 온난화에도 영향을 미쳤습니다. 디젤엔진의 발전

디젤엔진의 역사는 100년이 넘었습니다. 독일의 기계기술자 '루돌프 디젤'이 1892년 디젤엔진 특허를 받은 이후로 가솔린엔진에 비해 높은 연료효율 덕택에 대형차에서 주로 사용됐습니다. 우리나라에서도 대형차인 트럭, 버스에 주로 사용됐습니다. 이후 디젤엔진을 장착한 승합차, 스포츠유틸리티차(SUV)의 인기를 바탕으로 디젤엔진이 승용차에까지 적용됩니다. 그래서 최근에는 디젤엔진을 얹은 승용차도 자주 볼 수 있습니다. 디젤엔진이 승용차에 올라가게 된 이유는 역시 경제성입니다. 높은 토크로 인해 같은 크기의 가솔린엔진에 비해 힘이 좋습니다. 게다가 휘발유보다 저렴한 경유 가격으로 인해 경쟁력을 갖추게 됐습니다. 그래도 남아있는 문제점은 디젤의 압축착화방식에서 비롯된 소음과 진동입니다. 또한 시커먼 매연이 나오는 것이 디젤차의 문제로 지적됐습니다. 디젤의 문제점은 꾸준히 보완됐습니다. 특히 높은 연비를 더욱 높게 하고 매연을 줄이는 방법이 계속 연구됐습니다. 그래서 최근에는 오히려 가솔린 자동차보다 탄소배출이 줄어들었습니다. 가솔린엔진과 디젤엔진을 비교해보면 과거의 디젤엔진은 친환경이 아니었습니다. 주요 배출가스 대부분이 가솔린엔진에 비해 많이 배출했습니다. 좀 더 정확히 말하면 이산화탄소는 디젤엔진이 조금 적게 배출했지만 질소산화물(NOx)과 분진(PM)은 디젤엔진이 월등하게 많이 배출했습니다.

디젤엔진을 만들어낸 독일의 기계기술자 '루돌프 디젤'

그래서 우리나라의 도시에서는 경유차에 환경개선분담금이란 제도까지 생겨났습니다. 하지만 디젤엔진의 발전으로 상황이 역전됐습니다. 디젤 자동차에 적용된 다양한 기술로 인해 가능해진 일입니다. 결국 최근의 디젤 자동차는 이산화탄소, 질소산화물, 분진까지 가솔린 자동차에 비해 배출량이 작아졌습니다. 그래서 '클린디젤'이라고 부릅니다. 디젤 자동차에 적용된 대표적인 기술 몇 가지를 살펴보면 클린디젤을 이해할 수 있습니다. 먼저 커먼레일 엔진기술입니다. 자동차를 살펴보면 'CRDI'라고 약자로 표시돼 있기도 합니다. 연료를 고압으로 축적했다가 전자제어를 통해 분사량과 타이밍, 분사횟수를 컨트롤합니다. 매연이 나오는 주요원인이었던 불완전 연소를 막아주는 역할을 합니다. 실제로 2000년대 초반 국내 디젤 차량에도 적용되면서 배출가스를 크게 줄였습니다. 또 DPF(Diesel Particulate Filter)시스템이 있습니다. '배기가스 후처리장치'라고 합니다. DPF는 배기가스가 발생한 뒤 이것을 배출하지 않고 차 내에서 처리할 수 있도록 하는 장치입니다. 주로 필터를 설치해 분진을 걸러줍니다. 또 걸러진 분진은 촉매를 이용해 산화시킵니다. 그래서 연속적으로 분진을 모아 없애는 역할을 해서 차 밖으로 배출되는 매연을 줄여줍니다. 도로에서 대형 트럭, 버스를 보면 'DPF매연저감장치 장착차량'이란 스티커가 붙은 차가 바로 이 장치를 붙인 것입니다.  이 밖에도 분진과 질소산화물을 동시에 90% 이상 저감시키는 DPNR기술이라거나 요소수를 배기가스에 뿜는 방식 등이 주로 클린디젤의 기술로 활용됩니다. 유로5와 클린디젤 클린디젤은 일반적으로 '유로5'라고 부르는 배출가스규제기준으로 구분합니다. 즉, '유로5'기준을 만족시켰느냐에 따라 클린디젤이라고 부르는 것입니다. 물론 미국을 비롯한 세계 각국이 각자의 기준을 마련하고 있습니다. 또한 우리나라도 별도의 규정을 갖고 있지만 통상 유럽연합(EU)이 정한 '유로-X'기준으로 이야기합니다.

유럽 배출가스규제기준 질소산화물(NOx)과 분진(PM)에 대한 배출기준을 정리한 것이다. 1992년 유로1이 시행된 이후로 질소산화물과 분진 배출 기준은 크게 강화됐다. 현재는 유로5가 시행 중이다.

'유로-X'로 불리는 기준은 1993년 일반 승용차와 경트럭을 대상으로 '유로1' 환경 규제가 시작됐습니다. 단계적으로 강화된 기준을 내놓고 있는데 유로5는 유로4에 비해 일산화탄소와 질소산화물 등 오염물질을 24~92%까지 줄여야 합니다. 유럽에서는 지난 2009년 10월부터 유로5 기준이 적용됐습니다. 2014년에는 유로5보다 배출가스를 30~50% 감축한 유로6가 실시됩니다. 그래서 유럽에 차를 팔아야하는 자동차 메이커들은 유로5 환경기준에 맞춰 차를 만들고 있습니다. 하지만 3~5년마다 30%씩 배출가스를 줄이는 일이 쉬운 것은 아닙니다. 유로5를 만족시키는 차를 만들기 위해서는 엔진과 배기 등 많은 부분을 개선해야합니다. 우리나라 자동차 메이커들도 상황은 마찬가지입니다. 유럽에 차를 수출하기 위해선 유로5기준을 만족시켜야합니다. 그래서 올해부터 디젤자동차 홍보자료에는 '유로5 기준 적용'이란 문구가 자주 등장합니다. 10톤이 넘는 대형 트럭을 비롯해 시내버스 광고에도 등장합니다.  세계 각국이 환경에 대한 정책을 내놓고 자동차 메이커들이 이에 맞춰 차를 만듭니다. 그 결과로 약 20년간 배출가스는 크게 줄어들었습니다. 미국 '디젤기술포럼'에 따르면 디젤엔진이 배출하는 주요 6가지 요소가 1988년에 비해 2010년에는 98%나 감소했다고 합니다. 배출가스는 줄어들고 엔진은 소형화되고 연비는 더욱 좋아졌으니 클린디젤이 친환경 자동차로 구분되는 것은 당연해 보입니다.