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[기획] 티어5(Tier-Ⅴ) 어떻게 추진되고 있나

 

“내년 중 법제화 되어야 2021년부터 적용가능”

각국 규제강화‧‧‧EU 2019년, 인도 2020년, 중국 2025년 시행방침

현행 트랙터‧콤바인에서 전기종으로 확대필요‧‧‧절차‧방법 문제남아

 

유럽이 내년부터 농업용 디젤엔진의 배기가스 기준을 대폭 높인 ‘티어5(Tier-Ⅴ)’를 적용한다. 유럽내에서 농기계를 생산하거나 판매하기 위해서는 이러한 기준을 충족해야만 한다. 다행히 유럽에 트랙터를 수출하고 있는 국내 종합형업체는 이미 티어4(Tier-Ⅳ) 개발 당시부터 이를 염두에 두고 대비해 왔기 때문에 티어5 개발은 문제가 없다는 반응이다. 다만 내수판매와 관련해 티어4 재고 등의 생산‧출고‧농가인도 등의 적용시점 등이 산업계 수익에 미치는 예민한 부분이 있어 촉각을 곤두세우고 있다. 지난 달 20일 한국농업기계학회 주최로 서울대에서 개최된 ‘농업기계 대기환경인증 동향 및 대응방안’ 간담회에서 환경부 용역과제로 추진된 ‘비도로엔진 배출허용기준 도입연구(박수한 전남대 교수)’를 발표내용을 살펴본다.

 

◇ 티어5 연구배경 및 동향

전 세계적인 기후온난화 대책의 일환으로 대기오염물질 배출에 대한 규제가 강화되고 있다. 건설 및 농업기계에 대한 배출가스 저감기술의 발전으로 미국, 유럽 등의 배출허용기준이 점차 강화되고 있는 추세로 규제대상 범위 및 차기 배출허용기준의 국내 도입에 대한 검토가 필요하다.

유럽의 경우 2018년부터 단계적으로 Stage-Ⅴ(티어5) 기준도입을 추진하고 있어 국내도입 가능성과 타당성 및 차기규제 도입이 필요하다. 또한 농업기계 배출허용기준 적용대상의 확대 가능성, 제작사의 임의조작 금지, 사용자 불법개소 확인규정 등 현행 규정 보완방안 검토가 필요한 시점이다.

1990년대 말 비도로산업용 장비의 배기규제가 도입된 이후 평균 4~5년 단위로 규제가 강화되고 있으며, 매 주기마다 약 50% 이상의 PM(입자상물질) 또는 NOx(질소산화물)의 저감을 요구하고 있다. 특히 2014년 Stage-Ⅲ(티어3)에서 Stage-Ⅳ(티어4)로의 강화에서는 배출량 측정방법을 정상상태에서 엔진운전조건(NRSD, non-road steady cycle)에서 엔진 과도상태 운전조건(NRTC, non-road transient cycle)으로 바뀌었으며, PM/NOx를 90% 이상 저감하도록 요구하고 있다.

 

◇ 유럽의 티어4/티어5 배출가스 규제동향

유럽의 Stage-Ⅴ(티어5) 규정은 2014년 제안되어 2016년 9월 공식문서가 출간됐다. 2017년 4월 세부기술서가 발표되면서 적용대상 범위가 19kW 이하, 560kW 이상의 CI 엔진, 19kW 이상의 SI 엔진 등이 포함됐으며, 10개의 카테고리로 구성됐다. 2018년 1월부터 8월까지 Stage-Ⅴ(티어5) 개정작업에 착수해 일부 회원국에서 특정연료의 사용이 가능하도록 FAME(fatty-acid-methyl ester)의 허용함유량을 7%에서 8%(v/v)로 상향조정했다. 2018년 8월 수정된 Stage-Ⅴ(티어5) 규정문서를 발간하고 EU 입법규정 및 실행규정을 완료했다. 이에 따라 티어5 배기규제에 농업 및 임업 트랙터의 승인 및 시장감시를 위한 행정규정이 적용되고 있다.

 

◇ 미국 및 기타국가의 티어5 규제동향

미국은 EPA(Environment Protection Agency)를 중심으로 건설기계 및 농업기계의 원동기‧차량에 대한 차기규제를 지속적으로 논의하고 있으나 현재 구체적인 규제수준 및 일정은 불확실한 상황이다. 1990년 개정된 대기오염방지법(Clean Air Act)을 기본으로 하고 있으며, 2004년 5월 마련된 Tier-4 기준에서 질소산화물 및 입자상물질, 탄화수소에 대한 강화된 기준을 제시하고 있다. Tier-4 Final 기준은 Tier-3 기준 대비 90% 이상의 입자상물질과 질소산화물 저감을 요구하고 있다. 한편 미국은 2017년 현재 건설기계 배출가스 규제는 Tier-4 Final을 적용하고 있다.

중국은 2018년 3월말에 China Ⅳ Non-road standard를 개정발표했다. 개정안에는 기존 China Ⅳ와 유사하게 기체상 및 입자상물질 배출규정을 포함하고 있으며, 2020년 1월 1일부터 티어4 기준이 시행될 예정이다. 이 규정은 제작사가 자발적으로 유럽 Stage-Ⅴ(티어5)에 동등한 강화된 규정을 만족할 것을 권고하고 있다. 2025년경 실행을 목표로 Stage-Ⅴ(China Ⅴ로 추정됨) 규정을 마무리할 것으로 보인다.

인도는 2018년 3월 5일 건설 및 농업기계에 사용되는 디젤 비도로엔진에 대한 차기규제 도입에 합의했다. 유럽을 제외하고 Stage-Ⅴ(티어5) 비도로 규제를 제정한 첫 번째 나라가 되었다. BS Ⅳ(Stage-Ⅳ에 해당, 37kW~560kW)를 2020년 10월 1일에 시행하고, BS V(Stage-Ⅴ에 해당, 전 범위 8kW 이하, 560kW 이상 모두 포함)는 2024년 4월 1일 시행할 예정이다.

 

◇ 국내 티어5 대응 및 배출가스 저감기술동향

국내 건설기계 및 농업기계용 원동기를 자체 생산하는 기업은 두산인프라코어, 대동공업, 국제종합기계, LS엠트론 등이다. 현재 국내 업계에서는 티어4/Stage-Ⅳ 이후부터는 연소개선만으로 PM(입자상물질)/NOx(질소산화물) 배기규제를 동시에 만족하는 것은 불가능하며, 반드시 후처리장치를 함께 적용해야 하는 것으로 판단하고 있다.

후처리장치로는 Stage-Ⅴ(티어5) 도입에 의한 PN 규제만족을 위해 DPF 장착이 기본이 될 것으로 보이며, 질소산화물 저감을 위해 SCR(selective catalytic reduction), DOC(diesel oxidation datalytic) 장착이 주력일 것으로 예상된다. 다만 각 업체별 기술역량 및 장비의 특성이 다르기 때문에 어떤 후처리장치를 주력으로 개발‧적용할 지는 연구용역을 통한 파악이 필요할 것으로 판단된다.

현재 티어5 농업용기계에 대한 티어5 기술개발 사례로는 블루플래닛(참여: 한국에너지기술연구원, 계양정밀, 강원대학교)의 ‘Stage-Ⅴ 대응 0.8ℓ급 비도로용 가솔린 터보 2기통 엔진 후처리시스템 개발(2016.8~2019.4)’과 국제종합기계(참여: 한국기계연구원‧한양대학교, 이엔드디‧테스크)의 ‘Stage-Ⅴ 기준대응 36kW급 off-road용 디젤엔진 및 배기후처리시스템 개발(2016.10~2019.4)’이 진행중이다. 블루플래닛의 연구과제는 비도로용 0.8리터급 가솔린 터보 2기통 엔진 및 핵심부품 개발과 소형 고효율 터보차저 개발 등이 포함되어 있다. 국제종합기계의 연구과제는 36kW급 off-road용 기계식 디젤엔진 개발 및 배기후처리시스템(PM 재생성능 향상, DOC/DPF 촉매기술 개발, DPF 재생제어기술 개발) 등이 포함되어 있으며, 배기다기관 단열기술 개발 및 유럽 Stage-Ⅴ 인증획득 및 실차탑재 평가가 포함되어 있다.

 

◇ 향후 추진내용

배출허용기준(안) 도출을 위한 규제비용분석과 규제 편익분석이 필요하다. 또한 현행 제도상의 문제점 분석을 통해 인증과 관리가 엔진제작사 및 건설기계제작사에서 각각 진행되는 부분 등 현행 제도상 개선되어야 할 사항에 대한 검토가 필요하다. 특히 국내여건을 고려한 실효성 있는 기준 도출이 필요하며, 국내외 건설기계 및 농업기계 개발 및 보급여건을 고려한 적용대상, 적용시기, 적용기준, 생산유예기간, 출고유예기간 등을 고려해야 한다. PEMS 시험대상 건설기계 기종 및 엔진 선정 가이드라인, 시험대수, 시험시기, 결과 제출방법 및 주최, 결과 검증 또는 분석절차 등도 고려되어야 한다.

 

◇ 농업기계 티어5 기준 고려사항(황진우 박사 발표)

유럽의 티어5 적용시점(2019~2020년)을 고려했을 때, 국내 티어5 관련법규는 2019년 상반기 중에는 마련되어야 한다. 그래야 티어4 제품제고 등을 고려한 유예기간 적용 등 2021년부터 티어5 기준을 시행할 수 있을 것이다.

이와 함께 현재 티어4에 적용되고 있는 트랙터‧콤바인에 추가해 2단계로 등록대상 농업기계를 경운기, SS기, 동력운반차 등으로 확대하는 방안에 대한 검토가 이뤄져야 한다. 농업기계 전반으로 티어5 기준을 적용하지 않게 되면 수입엔진에 대한 엔진분류와 추적이 불가능하고, 가격 및 성능격차 심화, 저가엔진으로 인한 시장교란 등의 폐해가 나타날 수 있다. 다만 인증관리의 효율성을 기하기 위해서는 엔진부착 전기종에 대한 모델별 배출가스 검사 또는 엔진제조사에 대한 배출가스 검사 등에 대한 합리적인 타당성 및 대안마련이 필요할 것으로 판단된다.

김창수  csk@alnews.co.kr

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