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지구온난화 그리고 친환경 자동차의 필요성
오훈태 대학원생기자 | 승인 2016.04.18 10:31|(1113호)

 

<UK Plug-in Veh, Ev, FCEV> markjuhn.com

 자동차는 편리한 이동을 보장하는 훌륭한 개발품이다. 우리나라도 삶의 질이 높아지면서 가구당 한 대의 자동차는 기본이며 심지어 가족 구성원 각각 자동차를 소유한다. 과거의 자동차는 부의 과시용 혹은 나만의 개성 표출의 개념이었지만 이제는 식사를 하고 옷을 입는 것처럼 필수 용품이 되었다. 언제나 긍정적인 면이 있다면 그 이면에는 부정적인 면이 함께 있는 법. 편리함을 주기만 할 것 같은 자동차도 인류에게 하나의 숙제를 던졌다. 그것은 ‘환경오염과 건강’이라는 우리의 삶과 직결되는 것이다. 이 문제를 해결하기 위해 친환경 자동차의 개발이 시급해졌다. 그리고 점점 고갈되는 천연자원을 생각한다면 대중적인 친환경 자동차의 보급이 필요하다.


 자동차 배출 가스 성분
 자동차 연료인 휘발유나 경유 등 석유계 물질은 완전 연소한다면 산소와 결합하여 수증기(H2O)와 이산화탄소(CO2)만 생성한다. 그러나 실제로 완전 연소되지는 않는다. 불완전 연소하면 수증기나 이산화탄소가 아닌 유해물질이 형성되어 배기가스에 섞여 나온다. 중간 속도로 가솔린 기관을 운전할 때, 질소(70%), 이산화탄소(18%), 수증기(8.2%), 유해물질(1%) 정도로 배기가스가 이루어진다. 유해물질의 대부분은 ① 일산화탄소(Carbon-monoxide, CO) ② 탄화수소(Hydrocarbon, HC) ③ 질소산화물(Nitrogen-oxides, NOx)이고, 디젤 엔진의 경우에는 매연, PM(Particulate Matters) 등이 여기에 추가된다.

 일산화탄소(Carbon-monoxide, CO)
 CO는 인체 흡입시 혈액 중의 헤모글로빈(Hb)과 결합하여 혈액의 산소운반 작용을 방해한다. CO가 0.3%(체적비) 이상 함유된 공기를 30분 이상 호흡하면 목숨도 잃을 수 있다.

 탄화수소(Hydrocarbon, HC)
 HC는 호흡기계통과 눈을 심하게 자극하고, 암을 유발하거나 악취의 원인이 되기도 한다.

 질소산화물(Nitrogen-oxides, NOx)
 호흡기 질환(기관지염, 폐기종 등)을 유발하고 폐에 수종이나 염증을 유발할 수도 있으며, 눈에 자극을 주는 물질이다. NOx는 이외에도 오존의 생성, 광화학 스모그 발생, 수목의 고사에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.

 입자상 고형물질(Particulate Matters, PM)
 입자상 고형물질은 폐암 등을 유발하는 발암물질로서 호흡기 질환을 일으키는 것으로 알려져 있다. 특히 초미립 입자상 물질이 건강에 악영향을 미치는 것으로 밝혀져 있다.

 대기 오염에 따른 건강 피해
 생활 속에서 접하게 되는 먼지들은 호흡과정에서 코털, 기관지섬모 등에서 걸러지는 크기의 것들이 많다. 그러나 자동차에서 배출된 미세먼지(특히, PM2.5)는 입자가 매우 작아서 폐를 거쳐 혈관 또는 혈액까지 침투하기도 한다. 미세먼지는 기도 점막을 자극하고 염증을 유발한다. 정상인에게도 기침·가래 등의 호흡기 증상을 유발하지만, 특히 호흡기질환, 천식 등 알레르기질환이나 심혈관질환의 증상을 악화시키는 것으로 알려져 있다.

 그렇다면 우리의 대응책은?
 지면상 조사 자료의 대부분을 생략했다. 간략하게 말하자면 자동차 배기가스 문제와 관련하여 세계적 흐름은 고갈되는 석유자원 보전 및 기후변화, 건강문제에 대응하기 위하여, 국가별 온실가스 감축의무를 부과하는 추세이며 효율적인 대응방안의 일환으로 자동차 분야의 환경규제를 강화하는 한편 친환경자동차의 개발 및 보급을 지원하고 있다. 기존의 내연기관의 향상만으로 대처하는 것은 한계가 있어 새로운 패러다임의 친환경자동차는 선택이 아닌 필연적 사안으로 채택되고 있다.

 친환경 자동차란?
 하나. 하이브리드차 (Hybrid Electric Vehicle)
 하이브리드차는 엔진과 모터동력을 조합하여 구동하는 자동차이다. 출발과 저속 주행시에는 엔진 가동 없이 모터동력만으로 주행한다. 또한 배터리 충전은 ‘회생 제동’이라는 방식으로 이루어지는데, 그 원리는 감속시 브레이크를 밟으면 모터가 발전기로 전환되어 전기를 생성하여 배터리에 충전하는 방식이다. 이 때문에 연비가 기존의 내연기관차 보다 40% 이상 높고 배기가스는 저감된다. 또한 엔진 출력에 모터출력이 추가되어 큰 구동력이 필요한 오르막길 등에서도 가속성능이 좋고 정숙한 승차감을 갖는 장점이 있다.
 저속주행시 모터 동력만으로 주행하기 때문에 가솔린차 대비 연비 40% 이상 좋음.
 둘. 플러그인하이브리드차 (Plug-in Hybrid Electric Vehicle)
 플러그인하이브리드차는 엔진과 모터동력을 조합하여 차량을 구동하는 면에서 하이브리드차와 동일하다. 플러그인하이브리드차는 배터리를 가득 충전한 후 출발하면 처음 40km 전후까지 배터리 전원의 힘만으로 가는 전기차모드로 주행하고, 그 이후는 배터리 충전량을 일정 수준으로 유지 하면서 하이브리드 모드로 주행한다. 차량 추진 에너지를 공급하기 위해서 외부 전원으로부터 에너지를 끌어와서 저장하는 원리이다. 반면 하이브리드차는 자체 엔진과 발전기에서 생산한 전기만을 저장하여 활용한다는 점에서 다르다.
 ·전기차 모드와 하이브리드차 모드로 주행이 가능하여 전기차의 짧은 주행 거리를 극복.
 · 출퇴근거리(30~40km)를 연료 소모없이 전기차 모드로만 주행 가능.
 ·전기차 모드의 주행기능 강화로 하이브리드차 대비 배출가스 40~50% 저감.
 셋. 전기차 (Electric Vehicle)
 고전압 배터리에서 전기에너지를 전기 모터로 공급하여 구동력을 발생시키는 차량으로, 화석연료를 전혀 사용하지 않는 완전 무공해 차량이다.
 ·내연기관차(일반 엔진 자동차)와 달리 엔진이 없이 배터리와 모터만으로 차량 구동.
 ·엔진이 없으므로 배출가스와 온실가스를 전혀 배출하지 않음.
 ·충전용량이 적을 경우 배터리 주행거리에 제한이 있음.
 넷. 수소차 (Fuel Cell Eletric Vehicle)
 수소차는 수소와 공기중의 산소를 직접 반응시켜 전기를 생산하는 연료전지를 이용하는 자동차로서 물 이외의 배출가스를 발생시키지 않기 때문에 각종 유해 물질이나 온실가스에 의한 환경피해를 해결할 수 있는 환경 친화적 자동차이다.
 ·수소차는 가솔린 사용 없이 수소와 산소만으로 전기를 만들어 구동되기 때문에 원천적으로 배기가스 없이 물만 배출한다.
 ·전기차는 완전히 충전되는데 30~360분 정도 걸리며 140km 주행이 가능하지만, 수소차는 3~10분 만에 완전히 충전되며 1회 충전으로 최대 415km를 달릴 수 있다.

 지금까지 자동차 배기가스의 악영향과 그 대응책으로 친환경 자동차를 조사했다. 친환경 자동차의 개념이 등장한 초기 개발 단계를 생각한다면 그 기술력은 상당히 진보했다. 하지만 일반 엔진 자동차에 비해 높은 가격과 다양한 소비자의 구매 욕구를 채우지 못하는 한정적인 모델 디자인으로 먼 미래 이야기처럼 들리는 것은 사실이다. 일반 엔진 자동차와 가격적인 면에서 차이가 없고 다양한 모델을 선보인다면 소비자로서도 친환경 자동차를 꺼려하지는 않을 것이다. 여기에 정부는 친환경 자동차의 구매자에게 특별한 혜택을 누리게 해 주는 것도 방법이 될 것이다.

 

오훈태 대학원생기자  swiry878@hanmail.net

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