소음·오염물질 축소가 디젤車 보급확대 관건과거 디젤차량하면 시끄럽고 시꺼먼 검댕이를 내뿜는 모습이 연상됐다. 그러나 최근들어 커먼레일식 연료 분사장치를 이용하는 디젤엔진이 장착된 SUV(스포츠 유틸리티 차량)가 보급되면서 이런 인식이 바뀌고 있다.
디젤엔진은 공기를 엔진 실린더에서 높은 압력으로 압축한후 연료를 고압으로 분사, 자연 연소가 일어나게 하는 엔진이다.
연료를 고압으로 압축하면 온도도 매우 높아져 분사된 연료가 자연 발화하게 된다. 그러므로 가솔린엔진과 달리 점화장치가 필요없다.
시내에서 차량은 보통 낮은 부하상태(엑셀레이터를 별로 밟지않은 상태)에서 운행된다.
가솔린엔진은 공기의 유량을 이용해 부하를 조절하는 만큼 부하가 낮은 상태에서는 흡기관의 공기압력이 낮아 이를 다시 압축하기 위해 엔진이 무리하기 마련이다.
당연히 엔진 효율이 떨어진다.
반면 디젤엔진은 공기량은 일정하게 하고 연료분사량을 조절해 부하를 조절하기 때문에 가솔린엔진과 같은 흡입손실이 거의 없어 엔진효율이 높다. 또 가솔린엔진에서와 같은 노킹이 없어 압축비를 높일 수 있는 장점도 있다.
디젤엔진은 연료분사방식에 따라 크게 직접분사식과 간접분사식으로 나뉘는데 과거 승용차에는 간접분사식이 많이 쓰였으나 최근 엔진효율 때문에 대부분 직접분사식으로 바뀌고 있다.
직접분사식 디젤엔진에서도 최근 개발된 커먼레일 유형은 정확한 연료량을 최적의 시기에 분사, 효율이 높고 엔진의 소음과 진동이 이전 디젤엔진에 비해 크게 낮다.
디젤엔진의 장점은 다음과 같다.
첫째, 가솔린엔진보다 효율이 좋아 연료를 10~30% 적게 사용할 수 있다. 적은 연료를 사용하므로 발생하는 이산화탄소가 적다. 둘째, 보통 힘이 좋다고 표현하는 것으로 토크(순간 발진력)가 커 출력을 키울 수 있다.
반면 단점은 시끄럽고 진동이 크며, 대기 오염물질이 많이 나온다는 점이다.
최근 소음과 진동은 많이 해결을 했으나 배기물질 개선은 아직 생각해볼 문제가 있다. 4대 배기오염물질중 일산화탄소와 탄화수소는 가솔린 엔진에 비해 적게 배출되므로 문제가 되지 않는다.
질소산화물과 입자상물질(검댕이, 스모크등으로 불림)은 과거에 비해 대폭 줄어들었으나 아직도 가솔린엔진에 비해 질소산화물이 2~3배 정도 많이 배출된다. 특히 입자상물질은 가솔린엔진에서는 거의 나오지 않는다.
이같은 장단점을 동시에 지닌 디젤엔진을 사용하는 차량을 확대보급할 것인지는 사실 정책적 고민거리다.
디젤차량이 많이 보급될경우 연료소비를 줄일 수 있고 이산화탄소 배출량을 줄일 수 있다. 현재 유럽에 수출되는 국내차량의 평균 이산화탄소 배출량이 200g/km에 가까운데 이를 2009년까지 EU가 요구하는 140g/km을 달성하는 방법은 디젤엔진을 장착한 차량을 50%이상 수출해야 할 것이다.
만약 국내에 경유승용차 보급이 불가능한 상태에서 수출만 한다면 심각한 무역마찰을 불러올 수 있다.
그러나 국내에 경유승용차를 보급하면 가뜩이나 심각한 도시의 대기오염이 더 악화 될 수 있다는 측면도 무시할 수 없는 실정이다.
연비개선과 배기오염물질 감소라는 두마리 토끼를 잡기위해서는 몇가지 방안을 검토해볼 수있다.
첫째, 여러 혜택을 통해 경차를 더 활발히 보급하여 차량의 무게를 줄이는 것이다.
연료소비와 이산화탄소 배출은 차량의 무게에 비례한다.
둘째, 기존 운행차량을 신차로 대체하는 것이다. 기술측면에서 보면 8년된 차량을 신차로 대체하면 오염물질이 약 25%로 줄어들게 된다.
마지막으로 하이브리드 자동차, CNG(압축천연가스)자동차등 저공해차량의 활발한 보급이다.
세제혜택등으로 저공해 차량이 구입과 유지에서 유리하면 소비자들이 저공해차량을 선호할 것이고 업체들도 배기저감기술 개발에 전력투구할 것이다. 현재 국내외에서 다양한 디젤엔진 후처리기술을 개발중이기 때문에 여건만 마련되면 수년내 후처리장치의 실용화 가능성이 높은 것으로 보인다.
디젤승용차가 아직은 가솔린차량보다 질소산화물과 입자상물질 배출에서 불리하지만 연료절약과 이산화탄소ㆍ일산화탄소ㆍ탄화수소 배출면에서 유리하다는 점을 감안해 다양한 방법을 통해 보급을 활성화 해야 할 것이다.
전광민 연세대 기계공학과 교수
