전북 친환경자동차 규제자유특구

특구사업안내

LNG 엔진형 자동차형 건설기계 실증

과제개요 및 연구배경

과제개요
과제명 LNG 엔진형 자동차형 건설기계 실증사업
과제기간 2023.12.31.(48개월)
당해연도 2020.01.01.~2021.12.31.(12개월)
주관기관 기관명 유형 책임자명 직위/직급
정우정공㈜ 중소기업 여시락 전무이사
참여기관 디앨㈜ 중소기업 윤성상 이사
㈜아이오토 중소기업 정부영 주임
에스티에스㈜ 중소기업 박효석 대표
건설기계부품연구원 연구소 김희수 실장
(재)자동차융합기술원 연구소 사정환 본부장

LNG 엔진형 건설기계 보급/확산의 필요성

내용 강조 LNG 엔진은 극심한 사회문제인 미세먼지에 관한 효과적인 기술적 대안

  • LNG 엔진은 경유 엔진에 비해 미세먼지를 최대 99%까지 절감 가능
  • 비도로오염의 미세먼지 총배출량 중 건설기계가 39% 도로오염원의 경우 대형화물차가 54.5%를 차지하고 있음
  • 특히 등록대수가 승용차 대비 15%에 불과한 화물차가 도로오염원의 미세먼지 배출 비중의 절반 이상을 차지하고 있어 개선이 시급한 상황
  • 건설기계는 더욱 심각하여 전체 등록 대수가 화물차의 1/7에 불과한 건설기계가 대형화물차보다 더 많은 량의 미세먼지를 배출하고 있어, 건설기계에 청정연료를 적용할 경우 그 파급효과가 상당할 것으로 전망

※ 환경부 국가미세먼지정보센터 자료 기준 - 2019년 12월 등록 통계 기준 승용차 1,917만 대 / 화물차 359만 대 / 건설기계 50만 대

  • <각 도로 오염원의 미세먼지 배출 비중>

  • <각 도로 오염원의 미세먼지 배출 비중>

실증특례 관련 규제 내용

현행규제 : LNG는 CNG보다 용기 내 압력이 낮아 비교적 안전*하지만 두 연료의 내압용기 설치기준이 동일하여,
차량용 LNG 용기 설치 관련 국제기준 (UN R110)에 없는 기준을 적용 받고 있음

국제기준 수준으로 내압용기 설치기준을 적용한 특례를 적용하여 안전성 검증 후 내압용기 설치기준 개정 근거 마련 필요

  • 자동차용 내압용기 안전에 관한 규정 (국토교통부고시 행정규칙)

제7조 (내압용기 장착에 대한 세부기준 등)

제1항 내압용기 장착검사의 세부기준 및 시험방법

제2호 액화천연가스 내압용기의 장착검사 세부기준 등은 별표9와 같다.

(별표9) 액화천연가스(LNG) 내압용기 장착검사에 대한 세부기준, 설치방법 및 검사방법 (제7조제1항제2호 관련)

2.1.1.1 용기
2.1.1.1.5 용기 등의 각 부분은 자동차의 길이, 폭, 높이 범위 내에  있도록 하며 자동차의 최저 지상고 보다 높은 위치에 부착한다.
2.1.1.1.6 용기 등은 충격 등으로 인한 손상을 방지하기 위하여 차체의 후단으로부터 30cm 이상, 차체의 외측면으로부터 20cm 이상의 간격을 두고 설치하여야 한다. 다만, 강도가 강재의 표준규격 41(SS41)이상이고 두께가 3.2mm이상인 강판 또는 형강으로 용기 등을 보호한 경우에는 차체의 후단으로부터 20cm 이상, 차체의 측면으로부터10cm 이상 간격을 두고 설치할 수 있다.
2.1.1.1.7 용기 등은 간섭에 의한 손상을 방지하기 위하여 주변과 최소 5cm 이상 간격을 두고 설치하여야 한다.
2.1.1.1.8 용기 등은 배기가스가 직접 접촉되지 않는 위치에 부착한다.
2.1.1.1.9 동기 등은 열에 의한 손상을 방지하기 위하여 배기관 및 소음기와 10cm 이상 간격을 유지해 부착한다. 다만, 해당 용기 및 용기부속품에 적당한 방열조치를 한 경우에는 4cm 이상 간격을 유지해 부착할 수 있다.
2.1.1.1.10 용기 등은 불꽃이 발생할 수 있는 노출된 전기단자 및 전기개폐기와 20cm 이상, 배기관 출구와 30cm 이상 간격을 유지해 부착한다.

기존의 규제로 인해 시장에서 요구하는 1회 충전 시 600km 이상의 주행거리를 충족하지 못했던 문제점을 개선하여 시장의 요구사항에 부합하는 상품성을 확보할 수 있음

  • 믹서트럭의 경우 1일 최대 운행거리가 600km에 달함
  • 완화된 기준을 LNG 용기 장착 기준을 적용할 경우 1회 , LNG 충전량이 250L에서 450L로 늘어나, 시장에서 요구하는 상품성을 갖출 수 있음
국내 기준에 따른 내압 용기 국제 기준에 따른 내압 용기
용량 250L 450L
주행거리 350km 650km
장착크기 비교
국내에서 운행중인 LNG 상용차

해외에서 시판중인 LNG 상용차

기술개발 목표

최종목표

액화천연가스(LNG:  Liquified Natural Gas) 내압용기를 차체 측면으로부터 이격 없이 장착한 믹서트럭에 대한 안전성 및 주행 실증

대용량 내압용기를 적용한 10㎥ 급 및 6㎥ 급 믹서트럭의 운행실증

대용량 LNG 내압용기 제작 및 인증의 목표
  • 대용량 LNG 내압용기 제작 및 인증 (1차년도 450L, 2차년도 350L)
  • 안정성 검증을 위한 대용량 LNG 단품 단위 인증
대용량 LNG 내압용기 모듈 및 시스템 안정성 검증의 목표
  • 모듈 및 시스템 안전성 검증을 위한 시험 수행
  • 대용량 LNG 모듈 진동 시험
  • 대용량 LNG 고장장치 안정성 검증을 위한 SLED 시험
  • 대용량 LNG 내압용기 안정성 검증을 위한 측면 충돌테스트
LNG 믹서 트럭 2종 제작의 목표
  • 이격 없이 LNG 내압용기를 장착한 LNG 10m3 및 6m3 믹서 트럭 2종 제작
  • 시제 차량의 운행안정성을 확보하기 위한 기초성능 평가
실도로 운행 실증의 목표
  • 실시간 모니터링 개발 및 적용
  • 실제 믹서트럭 주행 패턴을 기반으로 실증 주행 경로 개발
  • 실증 주행 경로를 이용한 믹서트럭의 실증을 통한 안전성 검증