LNG 차량보급 기반 확보 기여
용기 가격 인하ㆍ수입대체 효과 커
2008년부터 국토해양부에서 추진 중인 “경유 화물자동차의 LNG 화물자동차 전환방안” 사업은 유가 급등에 따른 화물운송업체의 비용구조 악화문제와 경유에 비해 LNG가 친환경적인 연료로 평가되는 점 등이 사업의 추진 배경이다. 현재까지 LNG 화물차의 개조기술 개발 및 LNG 충전소의 인프라 구축 등의 분야에서는 상당한 진척이 이루어졌으며, 관련 법령 및 제도의 정비 역시 이미 완료되었다. 향후 이 사업의 활발한 추진을 위해서는 LNG 화물차에 대한 성능 및 안전 기준을 마련함과 동시에 차량 개조기술의 확립과 소요부품인 LNG 연료용기의 원활한 공급이 필수 요건이다. 차량 개조분야는 이미 기술을 확보한 업체가 존재하므로, 용기의 적절한 공급만 확보된다면 차량 전환사업은 무난히 진행될 수 있을 것으로 예상된다.
한국가스안전공사에서는 LNG 연료용기 공급의 법적인 근거로서 “액화천연가스 자동차 연료용 초저온 용기 제조 및 검사기준 (KGS-C 025, 2007년)”을 이미 제정한 바 있다. 따라서 모든 LNG 용기는 이 기준에 의거 검증과정을 통과해야만 국내 공급이 가능하다.
국내 제작사인 (주)세브크라이오는 LNG 연료용기를 자체 제작하여 안전공사 기준에 따라 검증절차를 거친 후, 현재 국내 소요량 대부분의 용기를 공급해 오고 있다.
국외에서는 미국 시장을 중심으로 NexGen, Taylor-Wharton 그리고 CFI 등 미국 3 개사에서 상업화를 주도하고 있으나, 현재까지 NexGen 만이 가스안전공사의 LNG 연료용기 기준에 따른 국내 검증단계를 통과한 상황이다. 이들 제품은 국내에 1,100～1,300 만원의 수입가격으로 시험용으로 몇 기 공급된 바 있으나, 국내의 실용화를 위해서는 고가인 공급가의 조정이 필요해 보인다.
LNG 연료용기의 제작 소요기술
LNG 화물자동차 전환 시범사업에서는 LNG 차량 도입효과의 극대화를 위해 대형?장거리 화물차(10톤 이상 트랙터 및 카고)를 대상 차종으로 하고 있다. 국내 엔진배기량 8ℓ 이상 차량의 디젤 연료탱크 용량은 대부분 200～250ℓ이다. 디젤 대비 약 60 %의 연비특성을 나타내는 LNG의 특성을 감안할 때, 디젤 차량과 동등한 주행거리 주행을 위해서는 334～417ℓ급 용량(약 100 gallon)의 LNG 용기가 필요하다. 또한 관련 규정에서는 안전을 위해 용기 내 용적의 90 % 까지 LNG를 충전하는 것으로 명시하고 있으므로 LNG 약 400ℓ 정도의 충전이 가능한 450～460ℓ 용량의 LNG 연료용기가 요구된다.
LNG 차량용 연료용기의 제작을 위해서는 진공 및 단열 기술, 구조 설계 기술, 용접 기술, 매니폴드 구성 기술 그리고 재료 선택 등의 핵심기술들이 필요하다. 적절한 진공도를 확보함은 물론이고 이를 장기간 유지하는 방법이 중요하며, 단열 재료의 종류, 적용 방법 및 수량 등이 용기의 성능에 주요한 영향을 미친다. 성능 및 경제성 측면에서 최적의 진공 및 단열 기술의 적용을 위해서는 두 항목의 적절한 조합에 따른 데이터가 필수적인 사항이다. 차량에 적용되는 용기이므로 진동 및 충격 등에 충분한 내구성을 가질 수 있도록 하는 구조설계 확보방안이 요구된다. 전술한 핵심기술들과 연계하여 LNG 연료용기의 성능에 상당한 영향을 미치는 부분으로 높은 수준의 용접 접합 및 검사 기술이 필요하다.
KOGAS형 LNG 연료용기 국산화 개발 및 사업화
한국가스공사(사장 주강수)에서는 2006년 “차량용 LNG 시장 진출방안”을 수립하여, 기존 차량 대비 LNG 차량의 가격 증가분 중 가장 큰 원가요소인 LNG 연료용기에 대한 제작기술 확보가 절실한 상황인 점을 감안하여 국산화 개발을 통해 가격 경쟁력을 높임으로써 LNG 중대형 차량의 보급이 활성화될 수 있도록 하기 위해 자체 연구개발에 착수하였다. 앞에서 언급한 용기 제작 핵심기술들을 적용한 450ℓ급 LNG 연료용기 시제품 제작과정을 통해 기존의 상용 LNG 연료용기와 차별화되는 과충전방지장치를 가지는 구조를 적용한 KOGAS형 LNG 연료용기 설계 및 제작기술을 개발하여 성능시험을 완료하였다.
시제품 연료용기에 대한 단열특성, LNG충전 및 진동내구성 시험 등을 통해 용기의 기본 성능특성을 확인하였다. 또한 엔진성능 및 LNG차량주행 시험 등의 실증시험을 통해 용기로부터의 연료공급 성능의 완성도를 높일 수 있었으며, 상용 외국 LNG 용기와 비교하여 동등 이상의 연료공급 성능을 확인하였다.
이러한 과정을 통해 용기의 구조 및 제작기술 관련 8 건의 국내특허 등록이 완료되었으며, 지식경제부 주관 「2008 에너지ㆍ자원 신기술 경진대회」에서 우수기술로 선정되어 지식경제부장관상을 수상한 바 있다.
KOGAS에서는 차량용 LNG 용기의 개발기술에 대한 활용방안으로 사업화 검토 과정을 거쳐, 국토해양부의 LNG 화물자동차 전환사업에서 국내 LNG 차량 보급의 안정적인 기반 확보에 기여하기 위하여 개발 기술에 대한 기술이전이 추진되었다. 협약에 의해 다임폴라특장(주)이 기술지도 및 안전공사 인증시험 과정 등을 거쳐 양산체계를 구축하였다. 양산 1~2호 연료용기를 LNG 버스에 장착한 후 홍보용 주행시험을 통해 LNG 연료 충전 및 주행 시의 연료 공급성능 등의 검증 노력을 하였으며, 한편 양산제품 중 일부 용기는 차량 개조사에 제공되어 검증작업을 마쳤다. 현재까지 별다른 문제점 지적없이 안정적인 성능 특성을 나타내고 있는 바, 향후 국내 시장에 저렴한 가격으로 널리 용기 공급이 가능할 뿐만 아니라 수입의 경우보다 더욱 원활한 기술적 서비스가 제공될 수 있을 것으로 기대된다.
“KOGAS형 LNG 연료용기 제작기술”은 국내 LNG 차량 보급의 안정적인 기반 확보에 기여할 것으로 기대된다. 또한 LNG 용기 제작 국산화기술 기반 확보로 인해 기존 외국제품에 의한 공급 의존에서 탈피할 수 있게 됨으로써 안정적인 공급과 용기 가격의 인하 및 수입 대체로 인한 국가적 예산절감효과도 매우 클 것으로 전망된다.