표제지
목차
요약문 3
I. 연구개요 19
1. 연구 배경 및 목적 19
가. 5-cycle 보정식 합리화 여부 확인 필요 19
나. CO₂ 보정식 합리화 여부 판단 22
2. 사업 내용 및 범위 22
가. 사업 내용 22
나. 사업 범위 23
3. 연구 기대효과 및 활용 방안 24
II. 미국 표시연비 제도 현황 25
1. 미국의 연비 측정 방법 및 표시 연비산출 방법 25
가. 연비 측정 방법 25
나. 표시연비 라벨 26
III. 미국 배출가스 규제 현황 및 국내 향후 규제 계획 30
1. 캘리포니아 주의 배출가스 규제 현황(LEV 3) 30
가. 배출가스 규제 단계 30
나. LEV 2와 비교를 통한 LEV 3 특징 및 규제수준 분석 32
2. 미국 연방정부의 배출가스 규제 현황(Tier 3) 44
가. 도입이유 44
나. 가솔린 내 황 함량 규제 46
다. Vehicle Emissions Program 48
3. 국내 자동차 배출가스 규제 계획 56
가. 가솔린 및 가스 차량의 배출가스 보증기간(안) 57
나. 가솔린 및 가스 차량의 배출가스 차기 규제(안) 58
IV. 2009년 전ㆍ후 미국 5-cycle 시험결과 분석 61
가. 2009년 전ㆍ후 모집단(5-cycle 시험대상 차량) 분석 62
나. 2009년 5-cycle 연비 및 FTP-75, HWFET 측정연비 비교 67
다. 미국 현행 보정식 및 2009년 이후 차량의 보정식 비교 73
V. 시험 장치 및 방법, 대상 77
1. 시험 장치 77
가. 차대동력계 시스템 (차대동력계 및 배출가스 분석기) 77
나. 환경 챔버 (고ㆍ저온 챔버) 80
2. 시험 방법 및 절차 81
가. 시험 방법 81
나. 5-cycle 연비 및 CO₂ 계산식 86
다. 시험 절차 92
3. 5-cycle 시험 대상 93
VI. 시험결과 및 고찰 101
1. 전체 차량의 5-cycle 시험결과 101
2. 시험모드 (조건)에 따른 결과 비교 103
가. 저온 환경조건 특성 103
나. 에어컨 작동 조건 특성 108
다. 급가ㆍ감속 및 공격적이고 높은 속도 운전조건 특성 113
라. 세 가지 시험 조건에 따른 연비 특성 116
3. 자동차 기술개발에 따른 연비 영향 비교 분석 118
가. MPI와 GDI 차량 비교 118
나. 다운사이징 차량 비교 120
다. 질소산화물 저감장치 장착차량 비교 122
4. 현행 보정식과 신규 보정식 비교 123
가. 현행 보정식과 신규 보정식 비교 123
나. 하이브리드 차량의 보정식 검토 126
다. 국내 시험대상 차량의 오차 기준 및 5-cycle-보정연비 비교 128
5. 현행 CO₂ 보정식과 신규 보정식 비교 129
VII. 결론 및 정책 제언 131
1. 결론 131
가. 차량 기술 발전에 따른 연비영향 131
나. 현행보정식 및 개선보정식 비교 결과 131
2. 정책 제언 132
가. 자동차 기술발전에 따른 보정식 모니터링 지속 필요 132
나. 제도의 연속성을 위한 현행 보정식 유지 132
다. 5-cycle 시험제도 도입 필요 132
〈표 Ⅲ-1〉 LEV 2와 LEV 3의 카테고리별 배출가스 규제값 33
〈표 Ⅲ-2〉 LEV 2와 LEV 3의 PCs & LDT(GVWR〈8500bls) 차량 NMOG+NOx 및 CO 단계별 규제값 34
〈표 Ⅲ-3〉 LEV 2의 NMOG 및 LEV 3의 NMOG+NOx 단계별 기업평균 규제값 34
〈표 Ⅲ-4〉 LEV 2(좌)와 LEV 3(우)의 기업평균 계산을 위한 카테고리별 기준 값 및 계산식 36
〈표 Ⅲ-5〉 50℉에서 LEV 2(좌)와 LEV 3(우)의 배출가스 허용기준 37
〈표 Ⅲ-6〉 50℉에서 LEV 2와 LEV 3의 배출가스 허용기준 비교 37
〈표 Ⅲ-7〉 LEV 2(좌) 및 LEV 3(우)의 저온 일산화탄소(20℉) 배출 기준 37
〈표 Ⅲ-8〉 LEV 2의 SFTP 배출 기준 38
〈표 Ⅲ-9〉 LEV 3의 SFTP 배출 기준 39
〈표 Ⅲ-10〉 LEV 3의 SFTP 「선택 2」배출 기준 40
〈표 Ⅲ-11〉 LEV 3의 SFTP PM 배출 기준 41
〈표 Ⅲ-12〉 LEV 2(좌)와 LEV 3(우)의 운행차 배출가스 허용 기준 42
〈표 Ⅲ-13〉 2009년부터 2016년까지 온실가스 배출기준 43
〈표 Ⅲ-14〉 2017년부터 2025년 이후까지 온실가스 배출기준(PCs) 43
〈표 Ⅲ-15〉 Tier 3 배출가스 규제치 48
〈표 Ⅲ-16〉 Tier 2 배출가스 규제치 49
〈표 Ⅲ-17〉 Tier 2, Tier 3 카테고리별 배출가스 기준 비교 50
〈표 Ⅲ-18〉 Tier 3 단계별 기업평균 NMOG+NOx 규제치 51
〈표 Ⅲ-19〉 단계별 LEV 3 기업평균 NMOG+NOx 규제치 52
〈표 Ⅲ-20〉 Tier 3 단계별 NMOG+NOx, PM 규제치 53
〈표 Ⅲ-21〉 Tier 3 단계별 SFTP NMOG+NOx, CO 규제치 55
〈표 Ⅲ-22〉 Tier 3 해당연도별 US06 PM 규제수준 55
〈표 Ⅲ-23〉 Tier 3 단계별 US06 PM 단계별 목표 규제치 56
〈표 Ⅲ-24〉 국내 차기 배출가스 보증기간(안) 57
〈표 Ⅲ-25〉 국내 차기 배출가스 보증기간 단계별 도입 기준(안) 58
〈표 Ⅲ-26〉 국내 차기 배출가스 등급기준 및 배출규제치(안) 58
〈표 Ⅲ-27〉 국내 차기 배출가스 연도별 비율적용 기준 59
〈표 Ⅲ-28〉 국내 차기 NMOG+NOx 연도별 기업평균 규제치 59
〈표 Ⅲ-29〉 국내 차기 PM 규제 연도별 비율적용 기준 60
〈표 Ⅴ-1〉 차대동력계의 제원 78
〈표 Ⅴ-2〉 배출가스 분석기의 제원 79
〈표 Ⅴ-3〉 FTP & Cold FTP 모드 (CVS-75 mode)의 주행 조건 82
〈표 Ⅴ-4〉 미국 5-cycle 시험 모드 비교 85
〈표 Ⅴ-5〉/〈표 Ⅴ-4〉 시험대상 차량 제원 94
〈표 Ⅵ-1〉 전체 차량의 FTP-75 연비 세부결과 101
〈표 Ⅵ-2〉 전체 차량의 Cold FTP 연비 세부결과 102
〈표 Ⅵ-3〉 전체 차량의 HWFET 및 SFTP 연비 세부결과 102
〈표 Ⅵ-4〉 현행 보정식 및 2014 개선보정식의 오차 계산 126
〈그림 Ⅰ-1〉 표시연비 만족도 조사결과 19
〈그림 Ⅰ-2〉 엔진 다운사이징 기술과 가속성능 관련 언론보도 21
〈그림 Ⅱ-1〉 일반자동차의 표시연비 라벨 디자인 28
〈그림 Ⅱ-2〉 전기자동차의 표시연비 라벨 디자인 29
〈그림 Ⅱ-3〉 플러그인 하이브리드 자동차의 표시연비 라벨 디자인 29
〈그림 Ⅲ-1〉 미국, 유럽연합 및 일본 배출가스 규제 단계 30
〈그림 Ⅲ-2〉 미국 캘리포니아州의 LDV 배출가스 규제 단계 및 규제치 31
〈그림 Ⅲ-3〉 LEV 2와 LEV 3의 NMOG+NOx 단계별 규제 비교(PC & LDT〈〈3750lbs〉) 35
〈그림 Ⅲ-4〉 LEV 2와 LEV 3 「선택 1」NMHC+NOx SFTP 규제값을 비교 39
〈그림 Ⅲ-5〉 LEV 2와 LEV 3 「선택 1」CO SFTP 규제값을 비교 40
〈그림 Ⅲ-6〉 LEV 3의 기업평균 산출식 41
〈그림 Ⅲ-7〉 Footprint 41ft2초과 및 56ft2이하 차량의 배출기준 산출식 43
〈그림 Ⅲ-8〉 Tier 2 및 3 규제에 의한 가솔린 내 황 함량 규제치 47
〈그림 Ⅲ-9〉 연도별 LEV 3 NMOG+NOx 규제치 50
〈그림 Ⅲ-10〉 LEV 3와 국내 차기 NMOG+NOx 규제 연도별 도입단계 비교 59
〈그림 Ⅳ-1〉 2009년 전ㆍ후의 미국 5-cycle 시험대상 차량 제작사 분포 63
〈그림 Ⅳ-2〉 2009년 전ㆍ후의 미국 5-cycle 시험대상 차량 유종별 분포 64
〈그림 Ⅳ-3〉 2009년 전ㆍ후의 미국 5-cycle 시험대상 차량 등가관성 분포 65
〈그림 Ⅳ-4〉 2009년 전ㆍ후의 미국 5-cycle 시험대상 차량 엔진 배기량 분포 66
〈그림 Ⅳ-5〉 2009년 전ㆍ후의 미국 5-cycle 가솔린 차량 5-cycle 및 측정연비 비교 68
〈그림 Ⅳ-6〉 2009년 전ㆍ후의 미국 5-cycle 디젤 차량 5-cycle 및 측정연비 비교 69
〈그림 Ⅳ-7〉 2009년 전ㆍ후의 미국 5-cycle HEV 차량 5-cycle 및 측정연비 비교 70
〈그림 Ⅳ-8〉 미국 5-cycle HEV 포함여부에 따른 5-cycle 및 측정연비 비교 71
〈그림 Ⅳ-9〉 미국 2009년 전ㆍ후 5-cycle 및 측정연비 비교 72
〈그림 Ⅳ-10〉 미국 현행보정식과 2009년 이후 전체자동차의 보정식 비교 74
〈그림 Ⅳ-11〉 미국 2009년 전HEV 제외 자동차의 보정식 비교 75
〈그림 Ⅳ-12〉 미국 2009년 이후 차량 보정식 사용기준 확인 76
〈그림 Ⅳ-13〉 미국 2009년 이후 차량 5-cycle와 보정식 연비 차이 76
〈그림 Ⅴ-1〉 차대동력계 시스템의 개략도 77
〈그림 Ⅴ-2〉 차대동력계 시스템 시험 장치 78
〈그림 Ⅴ-3〉 환경챔버 개략도 (온도조건 : -40℃~60℃) 80
〈그림 Ⅴ-4〉 FTP & Cold FTP 모드 (CVS-75 mode)의 주행 패턴 81
〈그림 Ⅴ-5〉 HWFET 모드의 주행 패턴 82
〈그림 Ⅴ-6〉 US06 모드의 주행 패턴 83
〈그림 Ⅴ-7〉 SC03 모드의 주행 패턴 84
〈그림 Ⅴ-8〉 시험차량에 대한 진행 절차 93
〈그림 Ⅴ-9〉 2011년 및 2014년 시험대상 차량의 제작사 분포 96
〈그림 Ⅴ-10〉 2011년 및 2014년 시험대상 차량의 엔진 배기량 분포 97
〈그림 Ⅴ-11〉 2011년 및 2014년 시험대상 차량의 등가관성중량 분포 98
〈그림 Ⅴ-12〉 2011년 및 2014년 시험대상 차량의 FTP-75 모드 측정연비 분포 99
〈그림 Ⅴ-13〉 2011년 및 2014년 시험대상 차량의 HWFET 모드 측정연비 분포 100
〈그림 Ⅵ-1〉 2011년 시험대상 차량의 저온 영향 결과(가솔린 차량) 105
〈그림 Ⅵ-2〉 2014년 시험대상 차량의 저온 영향 결과(가솔린 차량) 105
〈그림 Ⅵ-3〉 2011년 시험대상 차량의 저온 영향 결과(디젤, LPG, HEV 차량) 106
〈그림 Ⅵ-4〉 2014년 시험대상 차량의 저온 영향 결과(디젤, LPG, HEV 차량) 106
〈그림 Ⅵ-5〉 2011/2014년 시험대상 차량의 저온 영향 및 차량제원 비교(가솔린 차량) 107
〈그림 Ⅵ-6〉 2011/2014년 시험대상 차량의 저온 영향 및 차량제원 비교(디젤 차량 등) 107
〈그림 Ⅵ-7〉 회전수에 따른 고정식 및 가변식 컴프레서 소모에너지 109
〈그림 Ⅵ-8〉 2011년 시험대상 차량의 에어컨 영향 결과(가솔린 차량) 110
〈그림 Ⅵ-9〉 2014년 시험대상 차량의 에어컨 영향 결과(가솔린 차량) 110
〈그림 Ⅵ-10〉 2011년 시험대상 차량의 에어컨 영향 결과(디젤, LPG, HEV) 111
〈그림 Ⅵ-11〉 2014년 시험대상 차량의 에어컨 영향 결과(디젤, LPG, HEV) 111
〈그림 Ⅵ-12〉 2011/2014년 시험대상 차량의 A/C 영향 및 차량제원 비교(가솔린 차량) 112
〈그림 Ⅵ-13〉 2011/2014년 시험대상 차량의 A/C 영향 및 차량제원 비교(디젤 차량 등) 112
〈그림 Ⅵ-14〉 2011년 시험대상 차량의 급가감속 영향 결과(가솔린 차량) 114
〈그림 Ⅵ-15〉 2014년 시험대상 차량의 급가감속 영향 결과(가솔린 차량) 114
〈그림 Ⅵ-16〉 2011년 시험대상 차량의 급가감속 영향 결과(디젤, LPG, HEV) 115
〈그림 Ⅵ-17〉 2014년 시험대상 차량의 급가감속 영향 결과(디젤, LPG, HEV) 115
〈그림 Ⅵ-18〉 2011/2014년 시험대상 차량의 급가감속 영향 및 차량제원 비교(가솔린 차량) 116
〈그림 Ⅵ-19〉 2011/2014년 시험대상 차량의 급가감속 영향 및 차량제원 비교(디젤 차량 등) 116
〈그림 Ⅵ-20〉 FTP-75 모드 측정 연비 값과 5-cycle 도심 연비 계산 값 비교 117
〈그림 Ⅵ-21〉 HWFET 모드 측정 연비 값과 5-cycle 고속도로 연비 계산 값 비교 117
〈그림 Ⅵ-22〉 GDI 및 MPI 차량의 저온, 에어컨, 급가ㆍ감속 영향 비교 119
〈그림 Ⅵ-23〉 2011년 및 2014년 GDI 차량의 저온, 에어컨, 급가ㆍ감속 영향 비교 119
〈그림 Ⅵ-24〉 다운사이징 기술적용 차량의 저온, 에어컨, 급가ㆍ감속 영향 비교 121
〈그림 Ⅵ-25〉 다운사이징 기술적용 차량의 저온, 에어컨, 급가ㆍ감속 영향 비교(2) 121
〈그림 Ⅵ-26〉 NOx 저감 기술적용 유ㆍ무에 따른 저온, 에어컨, 급가ㆍ감속 영향 비교 123
〈그림 Ⅵ-27〉 현행 및 개선 도심 보정식 그래프 125
〈그림 Ⅵ-28〉 현행 및 개선 고속도로 보정식 그래프 125
〈그림 Ⅵ-29〉 하이브리드 차량을 제외한 현행 및 개선 도심 보정식 그래프 127
〈그림 Ⅵ-30〉 북미 및 국내 하이브리드 자동차 보정식 비교 127
〈그림 Ⅵ-31〉 국내 2011년 및 2014년 시험차량 보정식 사용기준 확인 128
〈그림 Ⅵ-32〉 국내 2011년 및 2014년 시험차량 5-cycle와 보정식 연비 차이 129
〈그림 Ⅵ-33〉 2011년 및 2014년 CO₂ 도심 보정식 그래프 130
〈그림 Ⅵ-34〉 2011년 및 2014년 CO₂ 고속도로 보정식 그래프 130