연비 뛰어난 디젤 엔진이 무조건 친환경적일까?

위 사진은 최근에 워커힐 입구에서 찍은 사진이다. 우리나라 겨울철 날씨는 3일 춥고 4일 따뜻한 삼한사온(三寒四溫)특징을 보이며 삼한의 기간에는 춥지만 바람이 강해 대기가 건조하고 깨끗하다는 장점이 있다.

하지만 문제는 삼한이 지나고 사온에 해당되는 시기 바람이 잦아들고 기온이 올라가 포근하지만 대기질이 급속히 나빠진다는 단점이 있다. 중국에서 유입되는 오염물질, 이따금 불어오는 황사가 겨울철 미세먼지 농도가 급격히 상승하는 주요 이유지만 우리나라에서 배출되는 오염물질 그 중에서 자동차 배기가스에 포함된 미세먼지 또한 큰 문제가 되고 있다.

과거 자동차에서 배출되는 미세먼지는 주로 디젤 엔진에서 배출되었지만 2010년 이후 가솔린 엔진 또한 연소효율성을 높이기 위해 디젤 엔진처럼 실린더 내부에 연료를 분사하는 직분사 시스템이 도입되면서 이들 직분사 가솔린 엔진 또한 미세 먼지가 배출되기 시작했다.

종전 포트분사 가솔린 엔진과 비교해서 압축비가 높기 때문에 연비를 높이고 이산화탄소 배출량이 낮아지며 출력과 토크가 높아지는 직분사 가솔린 엔진은 그러나 디젤 엔진과 함께 미세먼지 배출 때문에 세계 각국에서 디젤 엔진은 물론 직분사 가솔린 엔진의 미세먼지 규제 법안을 마련하고 있다.

유럽연합의 경우 유로 5부터 디젤 엔진과 함께 직분사 가솔린 엔진을 탑재한 자동차에 한해서 미세먼지 기준을 설정했으며 미세먼지 배출 기준은 0.005g/km를 넘어서면 안 된다. 우리나라 또한 현재 직분사 가솔린 엔진 미세먼지 배출 기준을 0.045g/km이며 2016년부터 미세먼지 배출 기준을 0.002g/km로 강화할 예정이다.

디젤 엔진의 필수품 DPF 가솔린 엔진에도 GPF(CPF)가 적용될까?

디젤 엔진을 제조하거나 관련 업체들은 높은 연소효율성을 앞세워 가솔린이나 LPG 연료보다 훨씬 더 친환경적이고 연비가 뛰어나며 과거와 달리 배출가스를 획기적으로 줄여 친환경성을 갖춘 연료라고 주장하고 있는데 틀린 주장은 아니다. 무엇보다도 가솔린 LPG와 비교할 수 없는 초고압력으로 분사를 할 수 있고 연료특성상 열량이 가솔린 LPG보다 더 높으며 별도의 점화장치가 없어도 공기를 압축하면 스스로 폭발하기 떄문에 연소효율성이 높다는 장점이 있다.

연소효율성이 높으면 연비가 좋아지고 연비가 좋아지면 지구온난화의 주범 이산화탄소 배출량이 줄어들게 된다. 이산화탄소 하나만 놓고 보면 디젤은 분명히 가솔린 LPG보다 청정한 연료라고 볼 수 있다.

하지만 디젤 엔진이 미세먼지를 포함한 배출가스를 획기적으로 줄일 수 있었던 이유는 미립자 필터라고 볼 수 있는 DPF 그리고 배기가스 재순환장치인 EGR 밸브 역할이 가장 크다. 특히 DPF는 디젤 엔진에서 배출되는 미립자 즉 미세 먼지를 획기적으로 걸러내는 역할을 한다. 오늘날 디젤 엔진이 연비가 뛰어나면서도 공해가 없는 청정이미지를 구축한 일등공신이 바로 이 DPF라고 볼 수 있다.

그렇다면 현행 직분사 가솔린 엔진에도 DPF 역할을 하는 미립자 필터가 적용될까? 현재 직분사 가솔린 엔진이 가장 많이 보급된 유럽의 경우 과거부터 이러한 문제점을 미리 알고 있으며 유로 5부터 디젤 뿐만 아니라 직분사 가솔린 엔진에 한해서 미세먼지 배출 기준을 0.005g/km로 설정했다.

다만 디젤 엔진의 경우 차종과 배기량 막론하고 거의 대부분 DPF가 탑재되어 있지만 직분사 가솔린 엔진의 경우 디젤과 다르게 국산차 수입차 다 포함해서 별도의 미립자 필터가 탑재되어 있지 않다.

디젤과 다르게 가솔린 엔진은 미립자 필터가 없어도 미세먼지 배출량이 디젤 엔진보다 더 적으며 일부 차종을 제외하면 직분사 가솔린 엔진을 탑재한 국산차, 수입차 모두 포함해서 0.003g/km 이하의 미세먼지만 배출한다고 국립환경과학원 측이 밝혔다. 또한 2016년 휘발유 LPG 미세먼지 배출 기준을 0.002g/km로 강화해도 특별한 경우 아니면 디젤 엔진처럼 미립자 필터를 장착하지 않아도 엔진 연소과정 및 촉매에서 자체적으로 미세먼지를 포함한 배출가스를 더 줄일 수 있을 가능성이 높다고 언급했다.

급속히 보급되는 디젤 승용차 9월 부터 도입하는 디젤 택시 이대로 좋을까?

앞서 언급했지만 디젤 엔진에 친환경성이 가미된 이유는 유해한 배기가스를 줄이는 DPF, EGR 등 후처리장치를 필수적으로 장착해야 하며 질소산화물 배출기준이 엄격해진 유로 6의 경우 질소산화물을 별도로 포집하기 위해 LNT, LNC 등의 질소산화물 포집하는 기능이 추가된 촉매까지 추가하고 있는 실정이다.

문제는 이러한 후처리장치의 내구성을 위해 별도의 관리가 필요하다는 점이다. DPF의 경우 내부에 쌓인 먼지를 높은 배기가스 열로 먼지를 태운다. 문제는 시내 주행 위주라면 배기가스 열이 충분하지 못해 DPF에 쌓이게 되고 결국 DPF가 자가청정이 안 되어 DPF 수리 및 교환을 해야 한다.

따라서 DPF가 탑재된 디젤 승용차는 날 잡아서 고속도로에서 고속 주행을 하고 가끔 낮은 단수로 기어를 변속하여 5-10분 정도 고속 주행을 해서 DPF에 쌓인 먼지를 주기적으로 연소시켜줘야 하는 번거로움이 있다.

또한 디젤 승용차가 유로 5, 유로 6등의 친환경 인증을 받았다고 해도 실제 주행에서는 인증 기준을 초과하는 유해물질을 배출해 논란이 일기도 했다. 2012년 일부 국산 SUV 모델들이 에어컨 가동할 때 질소산화물 배출량이 기준치를 크게 초과해 문제가 되었고 작년 하반기 국제청정교통위원회(ICCT)에서 조사한 자료에 따르면 유로 6 인증을 받은 친환경 디젤차들이 실제 주행에서 단 하나의 모델을 제외하고 나머지 모델들 전부 유로 6는 물론 유로 5 기준조차 초과하는 질소산화물을 배출한다는 충격적인 결과를 내놓기도 했다.

이런 논란에도 올해 9월 디젤 택시를 도입한다고 한다. 만약 올해 도입되는 디젤 택시 대부분이 중 장거리 위주면 이 글을 쓰는 기자 또한 반대하진 않겠지만 그럴 수 없는 노릇이다. 가다 서다 반복하는 시내 주행 비율이 절대적으로 높은 택시 운행 특성상 DPF 등의 후처리장치 관리를 어떻게 할 것인가? 기자 개인적인 생각이지만 디젤 택시 도입은 신중하게 검토해야 한다.

김진우 기자 <탑라이더 kimjw830@top-rider.com>