수송용 대체 에너지
 

현재의 자동차사회가 안고 있는 세 가지의 환경, 에너지 문제 (① NOx, 입자상 물질 등에 관계 하는 지역, 도시형 환경문제, ② CO2 등에 관계 하는 지구규모의 환경문제(온난화), ③ 자동차 사회를 지지하는 대체연료, 에너지 문제)의 대응책으로써 천연가스 자동차, 메탄올 자동차, 수소자동차 및 전기자동차 등의 크린 대체연료 자동차에 기대가 모아지고 있다.

1. 수소자동차

수소가 에너지원으로서 가지는 장점은 연소하면 매우 적은 양의 질소산화물만을 발생할 뿐 다른 공해물질이 생기지 않는다는 점이다. 또한, 수소는 지구상에 존재하는 거의 무한한 양의 물을 원료로 만들어내며, 사용 후에는 다시 물로 재순환되기 때문에 고갈될 걱정이 없는 무한 에너지원이다. 따라서 수소는 저공해자동차의 필요성이 대두되는 현대사회에서 자동차의 연료로서 환영받고 있다. 이외에도 수소는 산업용 기초 소재, 일반 연료, 수소비행기 등 넓은 범위에서 에너지원으로 사용되고 있다.

수소자동차는 일반 가솔린자동차와 달리 가솔린 대신에 수소를 연료로 하므로 배기가스의 주성분은 물이며, 질소산화물이 약간 배출되는 것외에는 공해물질이 거의 배출되지 않는다. 수소자동차를 실용화하는 데 가장 중요한 문제는 수소의 저장방법이다. 액체수소 저장탱크와 금속수소화물을 이용한 수소저장탱크 등 두 가지 방법이 쓰인다. 액체수소를 이용하는 경우, 수소를 액화시키는 것이 어렵고 저장 도중에 수소가 손실될 수 있으며 저장탱크를 만드는 것 또한 쉽지 않다. 수소저장탱크에 금속수소화물을 이용하는 경우, 수소저장합금이 무거운 금속이므로 이를 이용한 수소저장탱크가 너무 무거워 어려움을 겪고 있다. 만일 현재의 연료통 정도되는 40L짜리 연료통을 부착한다면 수소저장합금의 무게만 300kg이 넘게 된다. 따라서 이를 움직이는 데에만 엄청난 에너지가 필요하고, 다른 목적으로 저장합금을 수송하는 데에도 여간 어렵지 않다.

수소자동차는 미국·일본·독일 등의 선진국에서 오랫동안 연구되어 많은 실험차량들이 제작되고 있으며, 한국에서는 1993년 5월 최초의 수소자동차 '성균1호'를 개발하였다.


2. 전기자동차

자동차의 구동 에너지를 기존의 자동차와 같이 화석 연료의 연소로부터가 아닌 전기에너지로부터 얻는 자동차이다.

자동차에서의 배기가스가 전혀 없으며, 소음이 아주 작은 장점이 있다. 전기자동차는 1873년 가솔린 자동차보다 먼저 제작되었으나, 배터리의 무거운 중량, 충전에 걸리는 시간 등의 문제 때문에 실용화되지 못하다가 공해문제가 최근 심각해지면서 다시 개발이 되고 있다.

전기자동차는 엔진이 전기 모터로 대치된 것 외에 내연기관 자동차들과 약간씩의 차이가 있다. 그러나 가장 큰 문제는 에너지의 공급원인 배터리이다. 배터리의 경량·소형화 및 짧은 충전시간은 전기자동차가 실용화되기 위한 필수적인 선결 조건이다.
미국의 자동차회사들은 배터리 연구개발 공동협의체를 만들어 운영하고 있다.


3. 메탄올자동차

메탄올은 천연가스·석유 등에서 제조되는 메틸알코올인데 이것을 연료로 하여 달리는 자동차이다. 메탄올을 가솔린에 3% 정도 섞은 저농도혼합, 85% 섞은 고농도혼합, 100% 메탄올을 이용하는 3종류의 방법이 있다.
저농도혼합의 경우라면 현재의 자동차에도 사용할 수 있어 미국·독일을 비롯하여 많은 나라에서 실용화되고 있다. 메탄올은 가솔린·경유에 비해 매우 저공해 연료이기 때문에 석유 대체에너지로서 기대된다.


4. 천연가스버스

천연가스 자동차는 연료의 사용 형태에 따라 압축된 천연가스를 연료원으로 사용하는 압축천연가스(CNG) 자동차와 액화 상태의 천연가스를 사용하는 액화천연가스(LNG) 자동차, 천연가스를 연료 용기에 흡착·저장하였다가 사용하는 흡착천연가스(ANG) 자동차 등이 있다. 천연가스버스는 이 중에서 주로 압축천연가스를 사용하기 때문에 CNG버스(Compressed Natural Gas Bus)라고도 한다.

기체 상태인 압축천연가스를 원료로 하기 때문에, 기존의 경유 차량과 비교했을 때 매연이나 미세먼지가 전혀 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. 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.

대기오염 등 환경에 대한 관심이 높아지면서 전세계적으로 천연가스버스의 운행이 늘고 있다. 한국에서는 1991년부터 1997년까지 천연가스를 연료로 사용하는 자동차 개발을 완료하고, 1998년 7월부터 인천과 안산 지역에서 총 4대의 천연가스버스를 시범 운행하였으며, 2000년 6월부터 서울 지역에 15대의 천연가스버스를 운행하였다. 시범운행 결과 매연이 전혀 없고 승차감도 뛰어나 승객들로부터 많은 호평을 받았다. 이에 따라 2007년까지 전국 주요 도시의 시내버스 2만 대를 천연가스버스로 대체할 계획이다.