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천연가스버스
천연가스버스(CNG Bus)는 천연가스를 연료로 하는 버스이다. 주로 압축천연가스를 사용하기 때문에 CNG버스라고도 한다. 천연가스버스는 기존의 버스와 비교했을 때 매연이나 미세먼지가 없고 소음 발생도 절반 수준으로 적으나, 차량의 가격이 비싼 편이다.
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목차
개요[편집]
천연가스버스는 기체 상태인 압축천연가스를 원료로 하기 때문에, 기존의 경유 차량과 비교했을 때 매연이나 미세먼지가 없고 소음 발생도 절반 수준으로 적다. 오존을 만드는 물질인 질소산화물은 경유 차량의 37％이며, 일산화탄소와 탄화수소는 41％와 16％ 수준이다. 천연가스버스는 일반 경유버스에 비해 대기오염 발생량이 10분의 1 수준밖에 되지 않으며, 또한 연료인 압축천연가스의 안전성도 높다.[1] 다만 일반 버스에 비해 차량의 가격은 비싼 편이다. 천연가스버스의 기본 구조는 경유 버스 등 종래의 차와 같고, 연료 계통만이 다르다. 연료인 천연가스는 고압(200kg/㎠)으로 압축되어 가스 용기에 저장되며, 압축된 가스는 용기로부터 연료 배관을 거쳐 감압밸브에서 사용압력으로 감압된 후, 공기와 혼합되어 엔진 내부로 공급된다.[2] 따라서 천연가스버스의 주행성능과 연비는 기존 버스와 비교해도 손색이 없으며, 엔진의 효율이 높다.[3] 특히, 천연가스버스의 가스용기는 자동차 부품 중에서 가장 튼튼하게 제작되어 있어 700℃의 불 속에서도 파열되지 않으며 30m 높이에서 낙하시켜도 파열되지 않는다. 한편 천연가스버스의 경우는 차량의 창틀 위에 '쾌적한 도시환경 - 천연가스버스가 만들어 갑니다.'라는 문구가 붙어있는데, 지역과 차량에 따라 색상이 바뀌며 앞쪽에 있기도 하고 뒤쪽에 있기도 하다.
역사[편집]
전 세계적으로 대기오염 등 환경에 대한 관심이 높아지면서 1930년부터 러시아, 미국, 이탈리아를 시작으로 천연가스버스가 보급되었다. 한국에서는 1991년부터 1997년까지 천연가스를 연료로 사용하는 자동차 개발을 완료하고, 1998년 7월부터 인천과 안산 지역에서 총 4대의 천연가스버스를 시범 운행하였다. 당시 현대자동차㈜가 개발한 최초의 천연가스버스 차량은 인천 삼환교통에, 대우버스의 경우 안산 경원여객에 투입되었다. 삼환교통 차량의 경우 잔고장 문제로 조기 대차 되었지만, 경원여객에 있던 최초의 천연가스버스의 경우 내구연한을 다 채울 때까지 다녔다. 2000년 6월부터 서울 지역에 15대의 천연가스버스를 운행하였다. 시범운행 결과 매연이 전혀 없고 승차감도 뛰어나 승객들로부터 많은 호평을 받았다. 이후 천연가스버스는 전국에 확대 보급되었으며, 2014년 기준 서울시 내에서 운행되던 총 8,750대의 시내버스가 100% 천연가스버스로 교체되었다.
특징[편집]
CNG 충전소[편집]
늘어나는 자동차의 증가로 심각한 대기오염으로부터 맑고 푸른 환경을 조성하고자 정부에서는 도심의 대기오염 저감을 위하여 최적의 대안으로 경유 차량의 시내버스를 천연가스 차량으로 교체를 위한 국정과제를 추진하고, 천연가스 차량 보급을 위한 공급설비인 천연가스 충전소를 확대 설치하였다. 일반적인 천연가스 자동차의 형태인 압축천연가스 자동차에 천연가스를 공급하는 충전소로서 중압(0.4MPa)의 천연가스를 압축기를 통하여 고압으로 압축한 후 충전기를 통하여 천연가스 자동차에 충전(20.0MPa)하는 설비 시스템이다.
- 압축기 : 도시가스 배관으로부터 4kg/㎠로 공급받아 250kg/㎠까지 압축
- 공급조정판넬 : 압축가스를 용기에 분해함과 동시에 충전기로도 가스 공급
- 저장 용기 : 압축가스를 250kg/㎠ 압력으로 임시 저장 및 차량에 가스공급
- 충전기 : 압축가스를 200kg/㎠로 감압하여 버스에 공급 및 계량[4]
안전관리[편집]
대한민국 정부는 천연가스버스의 폭발사고로 인한 시민들의 불안감을 해소하기 위해 천연가스버스 운행 시 내압용기 안전기준을 준수하도록 하고, 일정 기간의 경과나 사유 발생 시 반드시 내압용기 정기검사 및 내압용기 수시검사 등의 내압용기 재검사를 받도록 하고 있다. 내압용기란 천연가스와 같은 고압가스를 연료로 사용하기 위해 자동차에 장착하거나 장착할 목적으로 제작된 용기를 말하는 것으로, 용기밸브와 용기안전장치를 포함한다. 천연가스버스 안전관리에서 가장 중요한 부분이라고 할 수 있다. 내압용기는 자동차의 안전운행에 필요한 성능과 기준, 즉 내압용기 안전기준에 적합해야 한다. 이를 위반하여 내압용기 안전기준에 적합하지 않은 내압용기가 장착된 버스를 운행하거나 운행하게 한 자는 100만원 이하의 과태료를 부과받는다. 내압용기가 장착된 버스의 소유자는 내압용기검사를 받은 이후에도 일정기간의 경과, 내압용기의 손상 발생 등의 사유가 발생한 경우 내압용기 정기검사 및 내압용기 수시검사 등의 내압용기재검사를 받아야 한다. 이를 위반하여 내압용기 재검사를 받지 않은 사람은 3년 이하의 징역 또는 3천만원 이하의 벌금에 처해진다.[5]
보조금[편집]
천연가스버스의 가격이 디젤버스에 비해 높은 편이라 버스 회사에서 전부 비용을 내기엔 부담이 크다. 이 때문에 정부에서 천연가스버스를 구매하는 버스회사에 보조금을 지급하는 상황이다. 원래는 해당 노선의 면허 인가 지자체에서 지급하는 것이었지만 환경부에서 관련 규정을 바꾸어서 현재는 해당 노선이 경유하는 행정구역 지자체가 지급하도록 법을 바꾸었다. 정부는 천연가스버스와 천연가스 청소차를 신규 구입하고자 하는 사람에게 차량 1대 구입 시 대당 구매보조금을 지원한다. 천연가스 하이브리드버스는 특별·광역시를 중심으로 보급 지원하며, 천연가스버스의 경우 특별·광역시의 전세버스와 마을버스는 지원하되 시내버스는 천연가스 하이브리드버스를 중심으로 지원한다. 천연가스버스를 신규로 구입 시 부가가치세 10%와 취득세 3.4%, 수입관세 50%를 세금감면의 혜택을 지원한다. 이외 지역은 용도와 상관없이 노선버스 및 전세버스로 천연가스버스를 구입할 경우 모두 신규 구입비용을 지원한다.
2021년 보조금 사업내역 및 보조율[6] 구분 수량 예산(백만 원) 지원금(대당) 국비 지방비 합계 대형버스(배기량 11,000cc 이상) 500 3,000 600만 원 600만 원 1,200만 원 CNG 하이브리드버스 1 30 3,000만 원 3,000만 원 6,000만 원 천연가스 콘크리트 믹스트럭 20 40 2,000만 원 2,000만 원 4,000만 원 대형청소차 11톤급(배기량 11,000cc 이상) 20 270 2,100만 원 2,100만 원 4,200만 원 중형청소차 5톤급(배기량 11,000cc 미만) 4 84 1,350만 원 1,350만 원 2,700만 원
논란[편집]
2차 미세먼지 유발[편집]
삼원촉매가 장착된 천연가스버스가 2차 미세먼지를 생성하는 데 영향을 주는 암모니아를 디젤먼지필터(DPF)와 산화촉매(DOC)가 장착된 디젤버스보다 약 200배 많이 배출하는 것으로 분석됐다. 암모니아가 미세먼지는 아니지만 대기중에 있는 황산과 화학반응을 하면 2차 미세먼지의 주요 성분인 황산암모늄으로 바뀐다. 천연가스버스가 내뿜는 암모니아가 2차 미세먼지를 생성하는 데 관여하기 때문에 천연가스버스가 디젤버스보다 미세먼지를 적게 만든다는 단순한 논리는 과학적 근거가 불명확하다는 것이다. 연구는 2015년 2월부터 11월까지 10개월 동안 미국 캘리포니아에서 진행됐다. 연구진은 주행거리 8만 6904km, 17만 7027km인 디젤버스 2대와 주행거리 11만 4263km, 18만 246km인 천연가스버스 2대를 대상으로 실험했다. 연구진은 준비한 버스 4대를 2종류의 동일한 주행코스로 수차례 반복적으로 몰면서 1마일 마다 배출되는 질소산화물과 미세먼지 입자, 일산화탄소, 이산화탄소, 암모니아 양을 분석했다. 분석 결과 천연가스버스가 디젤버스보다 질소산화물과 미세먼지 입자를 적게 배출했다. 질소산화물의 경우 디젤버스의 배출량이 천연가스버스의 배출량보다 약 1.2~1.9배 많았다. 미세먼지 입자도 디젤버스가 천연가스버스보다 약 2배 가량 많이 배출했다. 문제는 천연가스버스의 암모니아 배출량이 디젤버스에 비해 월등히 많다는 점이다. 디젤버스의 경우 암모니아 배출량이 극히 미미했지만 천연가스버스의 암모니아 배출량은 1마일당 약 1.6~2.3g에 달한 것으로 나타났다. 암모니아는 2차 미세먼지의 주요 성분인 질산암모늄과 황산암모늄을 생성하는 데 큰 역할을 한다. 대기중의 질산과 황산은 암모니아와 반응해 질산암모늄과 황산암모늄으로 변한다. 황산은 자동차 연료(휘발유, 경유, 천연가스)에 포함된 황이 연소과정에서 이산화황으로 바뀐 뒤 대기중에서 화학반응으로 생성된 산화제와 반응해 생성된다. 연구 결과에 따르면 천연가스버스가 배출하는 이산화황은 디젤버스보다 약 2.5배 많은 것으로 관찰됐다. 천연가스버스가 주요 2차 미세먼지인 황산암모늄을 생성하는 데 필요한 이산화황과 암모니아를 디젤버스보다 많이 배출하는 것이다. 미세먼지는 생성 과정에 따라 1차 미세먼지와 2차 미세먼지로 나뉜다. 1차 미세먼지는 자동차나 공장 굴뚝, 발전소에서 직접 배출되는 미세먼지다. 2차 미세먼지는 대기중에 있던 질소산화물, 황산화물, 휘발성 유기화합물이 화학반응을 일으켜 2차적으로 만들어지는 미세먼지를 말한다. 연구진은 미세먼지 주범으로 알려진 디젤버스를 줄이고 천연가스 버스를 무작정 확대하기보다는 디젤엔진 자체에서 미세먼지 생성을 최소화하는 연소 및 운전 조건과 매연저감장치(DPF)의 지속적인 연구개발을 병행해야 한다고 밝혔다. DPF를 장착한 디젤 자동차의 배출 가스에 포함된 미세먼지 농도는 대기 중의 미세먼지 농도에 비해 약 2~10% 수준이기 때문에 DPF 장착만으로 효과를 볼 수 있다는 것이다. 연구진은 디젤 자동차에 장착된 DPF를 수시로 점검하는 것도 중요하다고 말했다. 연구진은 인체에 치명적인 일산화탄소를 천연가스버스가 디젤버스보다 많이 배출하고 있다는 분석 결과도 주목했다. 디젤버스의 1마일당 일산화탄소 배출량은 0.03~0.12g에 그쳤지만 천연가스버스의 1마일당 일산화탄소 배출량은 약 20~42g에 달했다.[7]
비교[편집]
경유버스[편집]
성능적인 면에서, 2000년 초창기의 천연가스버스에 비해 출력은 눈에 띄게 좋아졌으나 그만큼 디젤버스의 출력 또한 저만치 올라가 있기 때문에 결과적으로 여전히 차이가 존재한다. 일반적인 운행의 경우 별문제가 없지만, 사람을 많이 태운 상태에서 오르막길을 올라갈 때는 디젤버스에 비해 확실히 차가 힘겨워 한다. 연비 또한 가스 차량이 그렇듯 디젤보다 떨어진다. 이렇듯 천연가스버스는 기존의 경유버스에 비해 환경적인 면에서 우위를 점하지만 반대로 경제적인 면에서는 오히려 뒤떨어진다고 볼 수 있다. 새로 출시한 전기버스에 비해 가격은 3배 이상 싸지만 저상대 대다수인 전기버스보다 고상이 주류라는 단점이 존재한다. 그렇기 때문에 저상버스를 늘리기 위해 천연가스버스가 조금씩 줄어드는 추세다.[8] 지구상 대부분 인간은 지금 화석연료로 인해 건강에 해로운 공기를 마시고 있다. 노후경유차 폐차에서 한발 더 나아간 수준이다. 그러나 수입차 대부분이 경유차로 친환경 자동차 보급정책에 역행하고 있는 것이 현실이다. 미세먼지 영향 연구 결과를 보면 교통 부분이 37%를 차지하고 있다. 따라서 경유버스의 미세먼지(PM10) 배출량은 경유 승용차의 46배, 질소산화물(NOx) 163배 높게 나타났다. 가솔린 엔진 대비 천연가스 엔진의 배출가스 저감률은 일산화탄소는 84% 저감되었으며, 질소산화물은 47%, 입자상 물질은 100% 저감되었다. 경제적인 측면에서 오염물질별 사회적 비용을 산출한 결과 경유버스는 연간 3,264만 2,332원/년, 천연가스버스는 1,992만 6,531원/년인 것으로 분석됐다. 사회적 비용만 비교했을 때 천연가스버스는 경유버스 대비 연간 1,271만 5,801원의 환경 편익이 크게 발생한다. 천연가스버스의 사회적 편익효과 분석은 연료비 절감에 따른 경제적 편익에 환경 편익을 더하여 산출하며, 천연가스버스의 사회적 환경 비용 편익은 1만 9,926원이다. 이는 유가보조금 적용 여부를 떠나서 사회적 비용에서 연료비용을 뺀 것이다. 가장 중요한 점은 경유버스를 천연가스버스로 전환 시 사회적 비용은 유가보조금을 제외하고 1만 6,269원, 유가보조금을 적용하면 1만 1,960원으로 각각 분석됐고, 특히 경유버스에서 천연가스버스로 전환 시 환경 비용은 1만 6,269원으로 나타났다는 점이다. 따라서 천연가스버스의 대당 사회적 비용 편익효과는 유가보조금 제외의 경우가 사회적 비용 편익 효과가 더 높다.[6]
사회적 환경 비용 편익분석표 구분 경유버스 CNG 차액(경유-CNG) 연료 비용 유가보조금 제외 16,314 12,761 3,552 유가보조금 적용 10,884 11,640 -755 환경 비용 32,642 19,926 12,715 사회적 비용 유가보조금 제외 48,956 32,687 16,269 유가보조금 적용 42,526 31,566 11,960
현황 및 전망[편집]
전기버스로의 대체[편집]
정부가 대기환경 개선과 온실가스 감축을 위해 추진 중인 에너지 전환정책이 수송 분야까지 확대되면서 전기버스 보급이 무섭게 급증하고 있다. 반면, 전기버스가 등장하기 전까지 대기환경 개선에 일등 공신이었던 천연가스버스는 정부의 보조금 축소 등으로 감소하고 있어, 정부의 에너지 전환정책이 성공적으로 진행되기 위해서는 브리지 연료인 수송용 천연가스버스와의 균형감 있는 정책이 필요하다는 지적이 제기됐다. 환경부는 2020년 무공해자동차 보급정책에 따라 전기버스 650대를 보급하겠다는 계획을 밝힌 바 있고, 이에 앞서 서울시, 제주시, 대구시 등 전국 지자체에서도 앞다투어 전기버스 도입에 나섰다. 이중 서울시의 경우 2035년부터 서울 사대문안 녹색 교통 지역 내 내연기관 차량 통행을 제한하고, 2050년까지 서울의 모든 차량을 친환경 전기·수소차로 바꿔나간다는 목표를 수립하였다. 이를 위해 시내버스 7,396대 중 2025년까지 4,000대를 전기버스 및 수소버스로 전환한다는 계획이다. 타 지자체도 상황은 비슷하며, 지자체마다 전기버스 도입에 적극적으로 나서는 데에는 전기버스의 친환경성과 경제성 그리고 정부의 지원이 한몫을 하고 있기 때문이다. 천연가스버스의 경우 차량 출고가가 1억 2천만 원~1억 4천만 원 수준이며, 정부가 지원하는 차량 구매보조금은 1,200만 원에 그친다. 저상차량 천연가스버스의 경우 추가 보조금을 받는다. 결국 운수업체가 부담할 천연가스버스 구매비는 9천만 원~1억 원 수준이다. 결국 전기버스와 천연가스버스 구매에 따른 실제 수요자의 부담이 1,000만 원 이내로 좁혀지다 보니 연료비 측면에서 경쟁력이 뛰어난 전기버스가 급부상하고 있는 셈이다. 이러한 면에서 전기버스로 전환하는 대체 물량 대부분이 천연가스버스에서 이뤄지고 있다는 점이 문제점으로 지적된다. 정부와 지자체가 대기환경 개선과 온실가스 감축을 위해 수송용 분야까지 에너지 전환정책을 이행하는 것은 국제적 대세인만큼 거스를 수 없으나 최소한 시급히 전환해야 할 경유버스부터 전환하는 것이 바람직하다는 게 전문가들의 하나같은 지적이다.[9]
각주[편집]
- ↑ 〈천연가스버스 (Natural Gas Bus , 天然─)〉, 《두산백과》
- ↑ 〈천연가스 버스 (natural gas bus)〉, 《자동차 용어사전》
- ↑ 〈천연가스, 천연가스자동차 및 충전소 개요〉, 《한국도시가스협회》
- ↑ 〈CNG 충전소〉, 《삼천리》
- ↑ 〈잊을만하면 들려오는 천연가스 버스의 폭발사고 소식 탓에 출퇴근길에 버스를 탈 때 가끔 불안한 마음이 드는데요. 천연가스 버스의 안전관리, 제대로 되고 있나요?〉, 《찾기쉬운 생활법령정보》
- ↑ 6.0 6.1 〈경유 전세버스→CNG 전환 시 사회적 순편익 연간 222억원〉, 《가스신문》, 2021-05-06
- ↑ 김민수 기자, 〈(미세먼지 재앙)⑧ "천연가스 버스가 디젤 버스보다 2차 미세먼지 더 유발"〉, 《조선비즈》, 2016-06-28
- ↑ 〈천연가스버스〉, 《나무위키》
- ↑ 주병국 기자, 〈전기버스 급증…CNG버스 교체물량이 대부분 희생〉, 《가스신문》, 2020-08-14
참고자료[편집]
- 〈천연가스버스 (Natural Gas Bus , 天然─)〉, 《두산백과》
- 〈천연가스 버스 (natural gas bus)〉, 《자동차 용어사전》
- 〈천연가스버스〉, 《나무위키》
- 〈CNG 충전소〉, 《삼천리》
- 〈천연가스, 천연가스자동차 및 충전소 개요〉, 《한국도시가스협회》
- 〈경유 전세버스→CNG 전환 시 사회적 순편익 연간 222억원〉, 《가스신문》, 2021-05-06
- 주병국 기자, 〈전기버스 급증…CNG버스 교체물량이 대부분 희생〉, 《가스신문》, 2020-08-14
같이 보기[편집]
