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[오토저널] 자동차 전과정평가와 관련한 몇 가지 고려사항

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글 : 오토저널(ksae@ksae.org)
승인 2024-06-20 17:22:32

본문

기후변화와 기후위기의 문제가 대두되면서 ‘지구온난화’ 시대는 ‘지구가열화’ 시대가 전환되고 있다. 기후위기 대응​을 위해 2015년 12월 ’파리협정(Paris Agreement)’이 채택되었으며, 2050년까지 탄소중립(Carbon neutrality, net-zero)을 달성하자고 약속하였다. 모든 회원국은 그 중간단계로 자발적 온실가스 감축 목표(Intended Nationally Determined Contributions, INDC)를 제시하고 2020년부터 5년마다 상향된 목표를 제출하기로 하였다. 우리나라는 2018년 온실가스 배출량 대비 2030년 온실가스 배출량을 40% 감축하겠다는 「2030 NDC 감축목표」를 수립하였으며, 수송부문은 약 37.1백만톤 감축을 담당해야 한다.

 

​수송부문의 온실가스 배출량 중 약 96%를 도로부문에서 차지하므로 도로부문의 온실가스 배출량을 감축하는 것이 가장 효과적이다. 이를 위해서는 전기 및 수소와 같은 청정 에너지원으로부터 동력을 공급받는 친환경자동차의 보급 및 확산이 필수적이다. 이러한 친환경자동차로의 전환은 파워트레인 뿐만 아니라 사용 연료의 변화(예 : 휘발유/경유 → 전기/수소 등)를 의미하며, 이는 자동차 및 부품 제조에 사용되는 원료, 생산과정 등의 변화를 의미한다. 결국 <그림 1>과 같이 친환경자동차로 전환하는 전략은 수송부문의 온실가스 배출량을 감축하는 효과적인 전략이 되는 동시에 산업부문 및 에너지전환부문 배출량에도 영향을 미친다. 이에 따라 유럽을 중심으로 하는 세계의 주요 국가들은 자동차의 운행단계 배출량만을 고려하는 한계를 극복하기 위해 자동차 및 그 부품의 생산과 제조 전과정 관점에서 온실가스 

배출량과 관련된 요인을 고려하는 전과정평가(Life-Cycle Assessment, LCA)를 도입하고자 노력하고 있다. 

 

유럽연합 집행위원회(European Commission, EC)는 2026년 6월 1일부터 자동차 제작사가 자발적으로 새로운 승용차 및 경상용차에 대한 전과정 CO2 배출량을 제출하도록 하였다. 이를 위해 EC는 2025년 12월 31일까지 전과정 CO2 배출량 평가 방법론에 대한 보고서를 발행하여 유럽의회와 이사회에 제출해야 한다. 이에 따라 유럽 경제위원회(United Nations Economic Commission for Europe, UNECE)의 차량 규제 조화를 위한 세계 포럼(World Forum for Harmonization of Vehicle Regulations, WP29) 산하의 오염 및 에너지에 관한 작업반(Working Party on Pollution and Energy, GRPE)에서 자동차 전과정평가(Automotive Life-Cycle Assessment, A-LCA)에 관한 비공식 작업 그룹(Informal Working Group, IWG)을 만들어 운영하고 있다. 

 

 

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A-LCA IWG는 <그림 2>와 같이 7개의 서브그룹(Subgroups, SGs)을 구성하여 자동차의 생산부터 사용 및 폐기단계에 이르기까지 단계별로 역할을 분배하고 국제 

표준화 방법론 개발을 위한 회의를 진행하고 있다. SG1은 A-LCA에 대한 주요 이슈인 overarching aspect에 관하여 논의하고, SG2는 원료 및 재활용 물질, SG3는 자동차 및 부품제조, SG4는 운행 및 유지보수, SG5는 폐기, SG6는 에너지 및 연료에 관하여 논의하며, SG7은 문서작성을 담당한다.

 

 

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국내에는 제품 및 서비스의 환경성 제고를 위해 원료채취, 생산, 수송·유통, 사용, 폐기 등 전과정에 대한 환경성 정보를 계량적으로 표시함으로써 소비자에게 환경영향 정보를 제공하여 잠재적으로 시장주도의 지속적인 환경 개선을 유도하기 위한 ‘환경성적표지 제도’가 있다. 환경성적표지 인증을 위해 필요한 일련의 규칙 또는 요건 등을 규정하는 작성지침(Product Category Rules, PCR)이 있으며, 모든 제품에 해당하는 공통지침과 각 제품에 따른 개별지침으로 구성되어 있다. 자동차에 대한 개별지침도 있는데, 본 고에서는 운행 및 유지보수 단계에 관하여 자동차 환경성적표지 개별지침에 따른 방법론과 국제 표준화 동향을 비교하며 자동차 전과정 평가 결과에 미치는 영향을 소개하고자 한다. 

 

이번 원고에서는 전과정평가에 있어 중요한 LCI(Life-Cycle Inventory) 데이터베이스 또는 데이터 품질은 적정하다고 가정하고, 오직 평가에 활용하는 주요 인자들의 적합성만을 평가하고자 한다.

 

자동차 전과정평가에서 에너지소비효율 데이터는 매우 중요하다. 에너지소비효율에 따라 단위 거리당 소모하는 에너지가 달라지며, 이는 특히, WtW(Well-to-Wheel) 배출량에 큰 영향을 미친다. 환경성적표지 개별지침에 따른 방법론은 공인인증 실내시험 에너지소비효율을 기반으로 계산하도록 명시되어 있다. 본 고에서는 내연기관차(ICEV)와 전기차(BEV)에 대하여 공인인증 실내시험과 실도로시험의 에너지소비효율 차이가 두 차량의 WtW 배출량 차이에 어떤 영향을 미치는지 분석하였다. 

 

 

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<그림 3>에 따르면 ICEV의 경우, 실내시험 조건보다 실도로 시험에서 엔진 속도 및 토크가 높은 영역 즉, 연료 소비량이 높은 영역에서 운전되는 경우가 많기 때문에 에너지​ 소비효율이 낮아지며, 이로 인해 WtW 배출량이 14.4% 증가하였다. BEV의 경우도 마찬가지로 모터 속도 및 토크가 높은 영역에서 운전되지만 모터효율맵 특성상 해당 영역은 효율이 비교적 높은 영역에 해당되어 에너지소비효율이 높아지며, 이는 WtW 배출량이 26.4% 감소하는 것으로 이어졌다. 결과적으로 국내 발전 믹스를 고려하여 ICEV와 BEV의 WtW 배출량을 비교했을 때 전기차의 배출량이 작았으며, 실내시험보다 실도로 운전 조건에서 그 차이(84.7→139.2g/ km, 약 64.3% 증가)가 더 커지는 것을 확인하였다. 현재 국제 표준화 동향은 실내 인증시험과 실도로 주행 배출량과의 차이를 보정하기 위한 상관계수 개발 연구를 진행하고 있으며, 국가 및 차종별로 다른 시험모드의 차이를 보정하여 비교하기 위한 Equivalence matrix를 개발하고 있다.

 

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다음은 유지보수 측면에서 소모품 교체주기가 전과정평가 결과에 미치는 영향을 분석하였다. 환경성적표지 개별지침은 자동차 소모품 교체주기에 대하여 오일류, 필터류 등의 교체품(소모품)은 해당 차량의 「차량취급설명서(차량정비가이드)」의 정상조건에서의 주행 시 지침을 반영하여 교체된 부품 등의 개수(또는 사용량)를 고려하여야 한다고 명시되어 있다. 

 

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본 고에서는 4개 제작사의 유사한 규모의 차량을 선정하여 소모품 교체주기를 비교·분석하였다. <그림 4>는 제작사 및 유종별 교체해야 하는 소모품 목록을 보여준다. 이 그림에 따르면 같은 유종의 차량이라도 제작사에 따라 교체 소모품 항목이 다름을 확인할 수 있다.

 

 

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 <그림 5>는 가솔린 차량 기준 동일 소모품에 대하여 제작사에 따른 교체 주기를 나타낸 것이다. 이 데이터를 기반으로 국내 환경성적표지 개별지침의 기능단위 225,000km에 대한 소모품 교체 횟수를 계산하여 <표 1>에 정리하였다. 이 표에 따르면 제작사에 따라 권장하는 소모품 교체주기 차이로 인해 교체횟수의 차이가 발생하는 것을 확인할 수 있다. 특히, 점화플러그 같은 엔진부품이 1개 더 추가되는 영향도 발생한다. 이는 제작사에서 권장하는 소모품 교체주기를 증가시키면 부품 교체횟수가 감소하여 자동차의 수명 동안 투입되는 부품의 수가 감소하기 때문에 운행단계에서의 온실가스 배출량 감소효과가 발생할 수 있음을 의미한다. 국제 표준화 동향은 비교적 더 상세하고 구체적으로 차종을 구분하여 유지보수가 필요한 항목을 목록화하는 작업을 수행하고 있다.

 

자동차는 구성하는 부품의 수가 많고, 공급망이 복잡한​ 제품인 만큼 위에서 소개한 것 외에도 고려해야 하는 온실가스 종류, 차종별로 다른 기능단위(수명 및 주행거리), 재활용 및 재사용에 따른 시스템 경계 설정, 데이터수집 방법 및 품질 요건 등 전과정평가에 영향을 미치는 요인들이 수없이 존재한다. 여전히 자동차 전과정평가 방법에 대해 투명성 및 일관성, 객관성을 보장하기 위해 해결해야 할 사안들이 많다. 자동차 분야 온실가스 저감과 탄소중립 실현을 위해 전과정평가 방법 도입이 국내에 미치는 영향을 고려하여 정부기관을 비롯한 산·학·연 전문가들의 협업을 통해 꼭 풀어야 할 과제들이라 생각된다​​​

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