유통 친환경 물류 보조
올해 2월 환경부는 향후 2012년부터 2016년까지의 자동차 및 건설기계 등에 대한 배출허용 기준안인 ‘자동차 배출허용기준 개선방안’을 발표한 바 있는데, 환경부의 이러한 움직임은 국제적인 대기오염방지대책 흐름에 따른 것으로 보인다. 최근 정부의 녹색정책과 관련하여 물류업계에서는 운송차량 이산화탄소 감축 및 LNG연료 이용 등 녹색물류구현을 위한 다양한 시도들을 펼치고 있다. 이에 따라 자동차 배출가스 허용 기준이 물류기업에게도 적지 않은 영향을 미칠 것으로 예상된다. 이미 대한통운과 GS넥서스 등 국내 물류업계 일각은 삼성정밀화학이 개발한 요소수 등 ‘유해 배출가스 환원제’ 유통을 실시하고 있다.
자동차 배출가스 문제해결의 대안, NOx 환원촉매제(요소수)
환경부 발표에 따르면 앞으로 차량과 선박, 건설 및 농기계 등에 배기가스 배출 허용기준이 마련·개선되며 국내 연안 운항 선박에 대해 미국 및 유럽과 같이 자국 선박 배출허용기준을 도입하여 건설기계·농기계·선박용 엔진을 통합관리하는 방안이 추진된다. 유럽과 미국 등 선진국에서는 이미 관련 정책이 시행되고 있다.
이같은 국제적 흐름과 정부 방침에 따라 국내에서도 비료전문업체인 삼성정밀화학이 유로 환경기준에 부합하는 대기오염물질인 질소산화물을 저감하는 요소수를 개발하여 국내 최대의 네트워크망을 자랑하는 대한통운과 함께 사업계약을 체결해 요소수를 유통하고 있다. 대한통운은 녹색경영 물류기업으로 수차례 관련 시상식에서 수상한 전례가 있으며 환경사업 다각화와 확장의 일환으로 이같은 요소수 유통에 적극 나서 온·오프라인을 통해 전국 각지로 요소수를 공급하고 있다.
삼성정밀화학·대한통운 유록스
‘유록스’란 삼성의 요소수 브랜드 네임이며, 유럽에서는 ‘Adblue’라는 이름으로 통일되어 공급되고 있다. 또한 국제적으로 요소수 용액이라는 뜻으로 사용되는 용어로 AUS(Aqueous Urea Solution)가 있다. 기본적으로 Urea는 사전적인 의미로는 요소를 뜻하지만 자동차에서는 요소수 ‘자동차 촉매제’라는 의미로 사용되고 있다. 요소와 물로 주로 이루어진 유레아는 경유자동차 질소산화물을 저감시키기 위한 장치(SCR)에 사용되는 액상 화학물질이다.
요소수는 온도에 따라 어는 점의 변화가 매우 큰데, 요소수 농도가 32.5% 일때 어는점이 -11도씨로 가장 낮기 때문에 Adblue등 표준을 정할 때 자동차용 요소수는 32.5%로 정하고 있다. 유로4와 유로5등 유럽 환경기준 도입에 따라 친환경적인 자동차의 보급과 편리한 사용을 위해 표준화된 환원제로 쓰이고 있는 유레아는 경유를 사용하는 디젤 자동차 SCR엔진의 촉매장치에 뿌려져 온도에 따라 자동으로 분사되어 질소산화물 배출시 산화물을 질소로 환원해 주는 역할을 한다.
대체 질소산화물(NOx)이 뭐길래
우리가 마시는 공기는 질소와 산소, 이산화탄소, 아르곤 등의 물질로 이루어져있는데 이중 질소가 78%를 차지해 공기의 대부분의 성분을 나타낸다. 대기권의 질소는 그 자체로는 무해하지만 산소와 결합하면 질소산화물로 변해 유해한 대기오염원으로 호흡기 질환을 일으킬 뿐만 아니라 광화학 스모그와 산성비 등 자연과 인간에게 무익한 물질이다. 사실 공기의 구성성분에서 두 번째로 큰 비중을 차지하는 것이 산소인데, 산소와 질소는 대기권에서는 결합되지 않기 때문에 일상에서 우리가 질소를 들이마실 수 있지만 고온, 고압 등의 환경에 놓이면 질소가 산소와 쉽게 결합하게 되는데, 이 때문에 온도와 밀접한 관련을 맺고 있는 질소산화물의 특성상 저감 방안에도 온도가 역시 고려된다. 한국지구환경연구원의 통계에 의하면 2006년 국내에서 발생한 질소산화물은 127만톤 수준으로 이 중 50%는 차량과 선박에서 발생된다는 결과가 나왔다.
Urea SCR
Urea SCR 시스템은 유레아 분사시스템, 촉매, mixer, 센서 등으로 구성되는데, 촉매의 담채는 세라믹의 벌집모양 담채가 주로 쓰인다. SCR 촉매전단에 유레아를 배출가스 중에 균일하게 분산시키기 위하여 mixer를 사용하며 유레아 분사량을 제어하기 위해 SCR장치 입구와 출구에 질소산화물 센서를 장착하여 사용한다.
차량엔진 성능 높여 결과적으로 온실가스 저감효과도
한국기계연구원 그린동력연구실 김홍석 연구원은 “유레아를 사용하면 연소활동이 원활히 이루어지기 때문에 자동차 엔진의 성능을 향상시키고 이로 인해 연비가 약 6% 상승되어 결과적으로 CO2가 5~6% 줄어든다” 고 말했다. 요소수를 통한 질소산화물 저감효과에 대해서는 “온도에 따라 저감효과가 다르게 나타난다. 자동차 온도 감지 센서로 유레아가 온도에 따라 자동적으로 분사되는데, 초기에 시동을 걸어 자동차 온도가 200도씨 정도 올라갔을 때 유레아 분사로 인한 질소산화물 저감은 50~60%정도 이며, 자동차 온도가 300도씨 정도 됐을때 분사되는 유레아 질소산화물 저감효과는 90%까지 달한다”고 말했다.
김홍석 연구원에 따르면 유레아는 공기중의 질소가 산소가 만난 질소산화물을 유레아 요소수를 통해 무해한 상태의 원래의 질소로 환원시켜 주는 역할을 하는데, 이같은 요소수 반응을 일으키려면 촉매제가 필요하기 때문에 벌집모양의 촉매장치에 요소수를 분사시키게 원활한 질소 환원 반응을 일으키도록 하는 기술적인 시스템이 필요하며, 이 시스템을 ‘유레아 SCR’이라고 한다. 이러한 촉매장치는 배기관에 장착되어 있어야 하며 요소수를 자동차용으로 쓰려면 중금속 등의 불순물 정제 과정이 필수적이기 때문에 단순히 요소를 물에 타서 엔진에 뿌리는 것으로는 질소산화물 저감에 전혀 효과가 없다. 또한, 불법 촉매제 제조를 막기 위해서는 엄격한 유레아 품질 기준 마련이 필요하다.
경유자동차용 질소산화물 저감기술로는 Urea SCR 외에도 HC-SCR, LNT등의 기술이 개발되고 있으나, Urea SCR 기술은 다른 후처리 기술에 비해 촉매반응 온도 대역이 넓고, 내구성이 우수하다는 장점이 있으며 약 60~80% 수준의 높은 질소산화물 정화효율을 얻을 수 있어 가장 활발히 연구되고 있다. 하지만 액체상의 유레아의 공급 및 저장과 관련한 대규모 인프라 시설 및 부수 장치들이 필요하기 때문에 비용적인 측면에서 경제성은 떨어진다는 단점이 지적되고 있다.
불량용품 사용하면...
이같은 비용등의 문제로 불량촉매제를 구입한다면 그러나 더 막대한 경제적 부담을 각오해야 한다. 불량 촉매제를 사용하게 되면 불량 촉매제에 포함된 불순물들이 저감 장치내 촉매 표면에 쌓여 촉매 기능이 떨어지는 등 촉매 고장의 원인이 되어 수백만원의 촉매 교체비용이 발생할 수 있다. 또한, 촉매 손상으로 이어져 배기가스 내 질소산화물을 제대로 제거하지 못하게 되고, 이로 인해 더욱 심각한 대기 오염이 발생할 수 있다. 자가진단장치가 달린 차량의 경우는 출력제한 기능으로 인해 차량 운행시 출력 및 속도가 저하될 수 있다. 무엇보다도 SCR 엔진에 요소수를 사용하지 않거나 불량품을 사용할 경우, 대기환경보전법에 저촉될 수 있다.
법 제 74조 자동차연료·첨가제 또는 촉매제의 검사 등에 관한 항목 3에 따르면, 누구든지 제 2항에 따른 검사결과 제조기준에 맞지 아니한 것으로 판정된 자동차연료, 첨가제 또는 촉매제를 자동차연료, 첨가제 또는 촉매제로 공급, 판매하거나 사용하여서는 안되며, 이를 위반할 200만원 이하의 과태료가 징수 된다. 또, SCR 엔진을 사용하는 차량주가 요소수 촉매제를 사용하지 않을 시 앞서 언급한 바와 같은 불이익에 더해 엔진출력이 비정상적으로 나타나 결국 고장으로 이어져 오히려 수리비가 더 발생할 수 있다.
현재 국내 요소수 유통을 전담하고 있는 대한통운과 GS넥서스가 있으며 대한통운의 경우 2007년도에 삼성정밀화학과 계약을 맺고 2008년 2월부터 동 사업 첫 시행에 나섰다. 대한통운 유록스의 한 관계자는 2010년 10월에 유로5가 도입되면서 요소수 수요가 점차 늘어나고 있고 그만큼 국내 요소수관련 시장규모가 크게 성장해갈것으로 보인다고 말했다. 외차의 경우도 벤츠, 볼보 등 이미 유럽에서는 배기가스 관련 규제에 맞게 차량의 제작 및 출고가 엄격히 이루어지고 있다. 그는 향후 유로6 기준부터는 거의 모든 회사에서 제조시 SCR 방식을 채택할 것으로 보여 SCR 시스템의 대세가 예측된다고 밝혔다. 이에 따라 그는 앞으로 국내 상당수 기업은 신규자동차 출고시 배기가스배출 허용 기준을 충족시켜야 할 것으로 보인다고 말했다.
요소수 시장의 규모와 관련 규제
그는 또한 이와 관련해 삼성이 현재 시장의 70% 이상의 시장점유율을 보이고 있고, 대한통운이 또 삼성과의 사업협력의 70%를 차지해, 대한통운은 요소수 전체 시장의 50%를 차지하고 있으며, 연간 100% 이상의 성장을 보이고 있다고 말했다. 또한, 유로6가 도입되는 2014년에는 시장 규모가 더욱 커질 것으로 전망된다고 밝혔다.
한편, 요소수를 쓰는 차량의 증가와 요소수 판매량의 증가 사이에는 갭이 있는데, 아직까지 자동차 촉매제를 위한 SCR 엔진이 대형화물 차량에 한한다는 인식이 대부분이고, 또 일반 차량들에 대한 법적인 규제도 아직 마련되어 있지 않기 때문이기도 하지만, 가격부담 때문에 현장에서 상대적으로 비용부담을 덜기 위해 불량촉매제를 사용하는 사례들이 빈번하기 때문이다.
그러나, 불량촉매제 사용으로 엔진오작동 및 고장으로 인한 수리비 등 불량촉매제 사용으로 인한 비용이 결과적으로 더 발생할 수 있다. 요소수에 대한 수요는 점차 늘어나는 상황에서 이러한 갭은, 요소수 상용화의 대세를 뒤엎을 정도의 영향은 아니지만 결국 차량 운전자들의 자동차 촉매제에 대한 인식 차이가 요소수 판매와 밀접한 관련이 있다.
배기가스 규제와 관련된 환경정책은 우리 정부뿐만의 사업이 아니라 전세계적인 사업의 일환인 만큼, 사업 궁극의 목적에 부합하는 기본적인 시장의 이해가 소비자들에게 요구된다. 요소수 시장의 규모는 올해 기준 약 2만 톤 정도이며, 대한통운이 이중 50%인 만톤을 처리하고 있다. 대한통운은 넓은 네트워크를 구축하고 있는 만큼 전국의 주유소 약 2~3,000업개소에 28개 거점을 통해 공급망을 형성하고 있고 온라인 및 오프라인으로 일반사업자와 주유소 사업자를 대상으로 판매를 실시하고 있다. 현재 요소수사용은 전체 연료 중 5% 정도의 사용률을 보이고 있다.
유레아 자동차 촉매사용은 국제적으로 도입되고 있는 시스템인 만큼, 이와 관련해 엄격한 품질 인증제도가 필요하며 이를 담당하는 인증기관의 지속적인 관리와 검사가 이루어져야 한다. 요소수 전용 station도 운영되고 있는 외국의 사례와 비교하여 국내 요소수시장의 운영은 아직 초기단계인 만큼, 요소수 정품 적합기준 구축과 같은 기본적인 사안부터 철저하게 검토하여 제도적으로 엄격한 규제 마련을 통해 장기적인 차원에서 앞으로 발생할 수 있는 논란들을 선제적으로 방지할 필요가 있다. 현재 요소수 관련 업무 담당 부처는 환경부 교통환경과, 국립환경과학원 교통환경연구소, 각 하천유억환경청 환경관리과 및 수도권대기환경청 자동차 관리과 등으로 산발적으로 나눠져 있다. 이와 관련해 이용자와 공급자 모두에게 도움이 될 수 있는 관리 체계 개선이 필요해 보인다.
정부차원 엄격 규제 시스템 및 지원 필요
개인은 검은 양심 먼저 버려야
이같은 정부차원의 관리체계 구축 및 제도 시행과 관련한 원론적인 접근인 질소산화물로인한 피해를 줄일 수 있는 방안으로서의 유레아 촉매제의 이용에 관한 교육에서부터 홍보 및 제반 지원은 말 그대로 정부가 진행할 수 있는 일이라면, 촉매제를 실제로 사용하는 개인 사업자는 국제적인 환경기준 도입에 걸맞는 성숙한 환경의식에서 비롯된 올바른 가치판단을 이용자 차원에서 할 수 있어야 한다. 서비스를 공급하고 전달하는 위치의 기업 또한 시장의 잠재성에서 자신의 이윤을 늘리려는 욕심이 아닌 환경보호라는 국제적인 합의에 기여한 본래의 취지에 합당한 방향으로 사업을 시행해야 할 것이다. 결과적으로 각자 한 개인으로서의 양심을 지킬때 비로소 함께 환경을 지켜나갈 수 있다. 유레아 요소수, 살 것인가 말 것인가!
사실, 구매는 불가피한 상황으로 흐르고 있다. 앞으로는 어떻게 이용할 것인가의 문제에 관심이 더욱 쏠리겠지만, 어떠한 가치에 따른 선택이냐는 주어진 문제, 이를테면 여기서는 환경문제를 해결할 뿐만 아니라, 다가올 문제를 비극 또는 희극으로 만들 수도 있다. “To buy or not to buy, that is the question.”