1990년대에 들어 대도시를 중심으로 대기오염 문제가 사회적 관심사로 대두되면서 자동차로 인한 대기오염문제를 근원적으로 해결하는 수단과 대응 방안 모색이 필요하게 되었다.
2002년의 OECD의 발표에 의하면 1998~2000년의 서울시 미세먼지(PM10) 오염도는 OECD 국가의 대도시 중 가장 나쁜 도시였다. 런던, 파리 등 선진국의 대도시와 비교하면 2~3배 이상 높은 수준이었다. 또한, 부산, 대구, 대전 등 국내 대도시와 비교해서도 가장 높은 수준을 보였다.

<그림 1> OECD 대도시의 미세먼지 (PM10) 연평균 농도 비교

자료 : 환경부, 2011, 수도권운행경유차 배출가스 저감사업 공간평가 연구

<그림 2> 국내 대도시와 서울시의 미세먼지(PM10) 연평균 농도 비교

자료 : 환경부, 2005, 대기환경연보(2004)

이 당시 서울의 자동차 등록대수도 급속한 산업화와 소득의 증대로 매년 10% 이상의 증가추세를 보였다. 1980년 약20만대이었던 것이 2000년에는 240만대로 10배 이상 증가하여, 자동차 배출 오염물질로 인한 대기오염 문제가 갈수록 심각해졌다. 특히, 산업 및 에너지 정책상 휘발유보다 저렴하고 열효율도 휘발유차보다 우수하다고 알려진 경유차의 보급률이 지속적으로 상승하여, 2004년에는 서울시 등록차량의 28%이상이 경유차가 차지하게 되었다.

<그림 3> 서울시 연료별 자동차등록대수의 변화

자료 : 서울시, 2013, 서울의 환경 2012환경백서

자동차 중에서도 연료연소과정에서 휘발유차보다 미세먼지를 많이 배출하는 것으로 알려진 경유차가 주요 미세먼지 배출원 중 하나로 지목되었다. 특히, 제작차의 배출허용기준이 강화된 Euro4 기준이 국내에 도입된 시점이 2006년임을 고려하면, 그 이전의 완화된 배출허용기준으로 제작된 경유차들이 서울시 미세먼지 배출에 기여한 정도가 적지 않았음을 짐작할 수 있다.
 
<그림 4> 서울시 배출원별 PM10 배출량의 변화

자료 : 국립환경과학원, 2005, 국가 대기오염물질 배출량

또한, 2002년에 개최되는 월드컵을 좀 더 쾌적한 환경에서 치르자는 의견에 따라 오염물질 배출이 없거나 적은 저공해 차량 보급에 대한 연구 및 정책을 적극 도입하고자 시도하였다. 특히, 앞서 언급한 것처럼 경유를 연료로 사용하는 버스, 트럭 등 경유차를 저공해화하는 사업들을 중심으로 논의가 진행되었고 사업이 추진되었다.
서울시에서는 대표적 자동차 저공해화사업으로 경유시내버스를 CNG버스로 교체하는 사업과 트럭 등 중대형 노후경유차를 저공해화하는 사업이 진행되었다.
 

CNG시내버스 보급사업
 
개요
 
미국을 포함한 세계 각국의 정부, 연구기관, 각종 단체 및 자동차 제작 메이커에서는 기존의 유류연료를 대체하고자 에탄올, 메탄올 등의 알코올 연료와 LPG 및 천연가스, 그리고 전기 및 수소에너지 등을 연구해왔다. 그러나 당시 기술 수준으로는 전기에너지와 수소에너지는 실용화 단계에 이르려면 상당한 기간이 필요하다는 결론이었다. 따라서 중·단기 대체연료에 적합한 알코올, LPG 및 천연가스 연료가 유력한 것으로 여겨졌었다. 그 중 연료의 안전성, 장기수급성, 경제성 및 환경보전 측면에서 천연가스 연료가 가장 적절한 대체연료로 인식되었다.
천연가스는 연료 특성 상 휘발유, 경유를 사용하는 자동차보다 오염물질을 적게 배출한다. 또한 타 연료에 비해 화재 위험도, 연료탱크의 폭발위험성, 연료의 독성 등 전반적인 안전성 면에서 우수한 것으로 평가되었으며, 세계 도처에서 확보 가능한 추정 매장량으로 250년가량을 사용할 수 있는 안정적인 연료였다(1989년 세계 유류소비량을 천연가스로 100% 대체했을 경우).
공급가격 역시 기존 유류 에너지 대비 저렴해서 경제적인 연료이기도 하였다. 이에 정부에서는 오염물질 배출이 경유차는 물론 휘발유차보다 적은 CNG 차량의 개발 및 보급을 결정하였고, 서울을 포함한 대도시 지역대기오염 저감을 위해 2000년부터 CNG 버스 보급정책을 적극 추진하였다.
 
지원정책 및 제도
 
지원정책
버스가격 차액지원 : 경유버스 대비 가격 상승부분에 대한 융자 및 보조
충전소 설치비 지원 : 1개소당 7억원 전액을 국고로 장기 융자 또는 보조
국비와 시비로 융자 및 보조금액을 최대한 지원하고, 세제지원과 연료가격 조정 등도 병행 추진
- 부가가치세, 취득세, 환경개선부담금 면제
- 충전소 설치 비용의 법인세 감면
- 천연가스 가격이 경유가격보다 일정 수준이하로 낮게 유지되도록 하여 운행할수록 추가이윤이 발생할 수 있도록 유도
- 버스업체가 설치ㆍ운영하는 충전소의 전기요금을 도시가스사와 같은 산업용으로 적용되도록 하여 버스업체가 운영하는 충전소도 값싼 산업용 전력요금 혜택을 받도록 지원
 
2002년 월드컵 개최 직전 서울시 CNG버스운행 촉진계획을 통한 특별지원
2002년 5월 월드컵 개최 직전까지 한시적으로 조기 대·폐차한 차량에 대한 조건부 지원
1994년식 이후 경유버스를 천연가스 버스로 조기 대·폐차한 차량에 대해 조기 대·폐차기간을 월 30만원씩 산정하여 최대 850만원까지 보조로 전환
 
2002년 월드컵 개최 이후 서울시 CNG버스 도입촉진 특별계획
천연가스 시내버스 도입확대를 위한 법적, 제도적 기반조성 확립
-차고지, 주차장, 개발제한구역내 충전소 설치허용
-도심지내 충전소 설치를 위해 공동주택 및 사업소 경계등으로부터 충전소 설치 안전거리 완화
 
서울시 추진과정
 
1999년 : CNG 시내버스 시범운행사업 추진
-실적 : CNG버스 15대, 충전소 3개소 설치
-지원방법 : 충전소는 전액 융자지원, 시내버스는 경유버스 대비 가격 상승부분의 융자 및 보조
-사업비 : 국비(21억) + 시비(21억)

2000년 : 본격사업 추진
-실적 : CNG버스 480대, 충전소 13개소 설치
-사업비 : 국비(89억) + 시비(109억)

이후
- 2010년까지 충전소 46개시설 설치 완료
- 마을버스, 청소차 등의 CNG교체 사업으로 확대
- 교체지원금액은 시비와 국비 50:50비율로 지원하되, 차종별 배기량, 톤 등에 따라 차등 지원

<표 1> 차종별 교체 지원금액 (2014년 기준)

<그림 5> CNG충전시설
 

<표 2> 서울시 CNG자동차 보급실적 (2013년 기준)

노후경유차 저공해화사업
 
개요
 
단일한 대기환경영향권을 형성하고 있는 서울시, 인천시, 경기도를 포함하는 수도권의 대기질을 개선하고자 2003년 12월에 ‘수도권 대기환경개선에 관한 특별법’이 제정되었다. 수도권 대기환경개선 특별대책의 목표는 OECD 주요도시의 평균 수준인 PM10 40㎍/㎥, NO2 22ppm으로 개선하여 맑은 날 남산에서 인천 앞바다가가 보일정도의 시정을 확보한다는 것이었다. 이러한 목표 달성을 위하여 2005년부터 2014년까
지 10년동안 국고 및 지방비를 포함하여 약 4조원의 예산 투입을 계획하였다. 특히, 노후경유자동차 배출가스 저감사업으로서 전체 예산의 90% 투입을 계획하여, 노후경유차의 저공해화를 적극 추진하였다.
 
사업의 대상 및 추진절차

서울 및 수도권에 등록된 경유자동차(경자동차 및 승용차 제외) 중 대기환경보전법에서 규정한 배출가스 보증기간이 지난 자동차를 특정경유자동차로 규정하고, 특정경유자동차에 대해서는 운행차 배출허용기준보다 강화된 배출허용기준을 적용하였다.
특정경유자동차는 정밀검사를 실시하여 배출허용기준에 적합하면 그대로 운행할 수 있지만 배출허용기준에 적합하지 않으면 재검사, 배출가스 저감장치(DPF, p-DPF, DOC)부착, 저공해엔진 개조, 조기폐차 중 하나를 선택하여 조치해야 한다.
배출가스 저감장치를 선택하는 경우, 매연농도가 저감장치의 인증조건에 적합해야 하며, 인증조건에 부적합할 때에는 정비․점검후 매연농도가 적합할 때에만 저감장치를 부착할 수 있다. 조기폐차를 선택할 때에는 매연농도가 운행차 배출허용기준 이내이어야 한다.
일반적으로 중․대형 자동차는 제1종 배출가스 저감장치(DPF: Diesel Particulate Filter)를 부착하도록 하고 있으며, 중형 자동차에는 제2종 배출가스 저감장치(p-DPF: Partial Diesel Particulate Filter) 부착 및 저공해엔진(LPG엔진)개조가 실시되고 있다. 소형 자동차는 2009년까지 제3종 배출가스 저감장치(DOC:Diesel Oxidation Catalizer) 및 LPG엔진 개조가 실시되었으나 2010년부터는 DOC의 부착이 중단되고 대신 소형 p-DPF가 부착되고 있다.

자료 : 환경부, 2011, 수도권운행경유차 배출가스 저감사업 중간평가 연구

<그림> 노후경유차 저공해조치 종류

지원체계 및 혜택

저감장치 부착, 저공해엔진으로 개조의 경우, 소요되는 경비의 70~95%가 국비와 시비를 통해 지원되었다. 조기폐차의 경우에는 특정경유차동차로서 지원조건에 맞는 경우 차량잔존가격의 80%를 차종별 상한액범위 내에서 지원하였다.
지원금액 중 유지관리비를 한국자동차환경협회에 직접 적립하고, 장치제작자 등은 유지관리 후 증빙서류를 첨부하여 해당 비용을 청구하면 협회에서 이를 확인한 후 지급하도록 하였다. 협회에서 관리하는 유지관리비용은 DPF인 경우 보증기간 3년간 년 1회씩 실시하는 클리닝 비용 30만원과 콜모니터링 비용 1만원이 포함된다.
저공해화에 참여한 차량에 대해서는 환경개선부담금과 정밀검사 면제와 같은 혜택이 주어졌다. 다만, 매연저감장치 부착 및 엔진개조 후 2년간 의무적으로 운행하도록 하였다.

자료 : 환경부, 2011, 수도권운행경유차 배출가스 저감사업 중간평가 연구

저공해장치 사후관리

운행경유차의 저공해화 사업 추진에 있어서 저감장치 부착 후의 사후관리가 무엇보다 중요하다. 따라서 서울시에서는 저공해화 사업 초기부터 사후관리의 중요성을 충분히 인식하여 제작사를 독려하고 자체 사후관리 점검반을 활용하여 저감장치 부착 차량에 대한 매연점검을 진행하였다. 매연점검을 통해 장치의 성능이 발휘되지 못한 차량에 대해서는 개선명령과 함께 필요시 탈거 등의 조치를 취했다.
매연저감장치 등을 부착한 차량은 제작사에서 보증기간 3년 동안 무상으로 장치에 대해 A/S를 받도록 하고 있으며, 매연저감장치 1종(DPF)의 경우에는 수도권지역내 설치된 크리닝센터 40여개소를 통해 장치 성능 유지 시 연1회 무상으로 필터클리닝을 받을 수 있도록 하였다.
또한 사고, 천재지변, 화재, 도난 등 운행이 불가능한 경우를 제외하고는 2년 이상 의무운행 하여야 하며, 폐차시에는 저감장치 등을 한국자동차환경협회에 반납토록 하였다. 만일, 사고나 천재지변 등 예측이 불가능한 사유 없이 의무운행기간 전에 탈거를 하거나, 장치반납을 이행하지 않은 경우에는 해당 보조금을 반환해야 한다.
저공해장치로 인해 발생할 수 있는 불편사항을 처리하기 위해 각 제작사별로 A/S접수 콜센터 및 개선조치를 위한 클리닝센터를 설치하여 운영하고 있으며 A/S과정에서 차량소유주와 제작사 사이에 이견이 발생하면 서울시에서 중재를 하여 갈등을 해결하고 있다.
서울시에서는 매연저감장치(DPF)의 성능유지 확인을 위해 자체 배출가스점검반을 투입하여 점검하고 있다. 점검결과 매연이 10%이상으로 확인된 장치는 사후관리 책임이 있는 제작사에 장치탈거와 보조금회수 명령을 하고 있다.
매연저감장치(DPF)가 성능저하 판정으로 탈거되는 원인의 대부분은 인증조건에 미달한 운행여건이며 극히 일부는 제작사의 사후관리 미비, 차량소유주의 정비 불량 등으로 분류할 수 있다. 이론적으로 매연저감장치(DPF)는 발생되는 매연을 80%이상 저감시키므로 차량 소유주가 매연저감장치 부착 이후에도 매연이 적게 발생 되도록 최선의 노력을 기울여야 한다. 장치 탈거 후에는 장치부착으로 인해 부여한 혜택이 취소되어 환경개선부담금 및 배출가스 검사의무를 이행해야 하고, 제작사는 보조금을 반납해야 한다.
 
 
추진과정
 
시범사업 추진
2003년 : LPG 엔진개조 시범사업 추진
-실적 : 135대(관용청소차 130대, 관용승합차 5대)
-지원방법 : 전액지원
-사업비 : 서울시와 LPG자동차보급협의회 각 50%

2004년 : 운행경유차 저공해시범사업 추진
-실적 : 880대(관용차 및 시내버스)
-DPF 280대, DOC 150대, LPG개조 450대
-지원방법 : 전액지원
-사업비 : DPF(국비 100%), DOC와 LPG 개조(국비와 시비 각 50%)
 
본격사업 추진
2005년
-실적 : 12,130대
-DPF 7,789대, DOC 1,490대, LPG개조 2,814대, 조기폐차 37대
-지원방법 : 전액지원
-사업비 : 국비와 시비 각 50%

2006년 ~ 현재
-지원방법 : 장치비용의 70~95%지원
-사업비 : 국비와 시비 각 50%
 
 
의무화 추진
2008년
-의무화대상 : 특정경유자동차 중 총중량 3.5톤 이상이고 차령이 7년을 경과한 차량
-지원방법 : 장치비용의 70~95%지원
-사업비 : 국비와 시비 각 50%

2009년
-의무화대상 : 특정경유자동차 중 총중량 2.5톤 이상이고 차령이 7년을 경과한 차량
-지원방법 : 장치비용의 70~95%지원
-사업비 : 국비와 시비 각 50%

<표> 저공해사업 추진실적(2003~2013년)

사업의 효과

2000년부터 추진된 자동차 저공해화사업으로 서울시 자동차의 PM10 배출량이 4~22% 저감되는 효과가 나타난 것으로 평가되었다. 서울시의 도로변대기측정망에서 측정된 PM10의 농도도 2005년이래로 지속적으로 감소하여 2012년에는 46μg/m3까지 낮아졌다. 이는 PM10의 연평균 환경기준인 50μg/m3를 하회하는 수준으로 일반대기측정소(2012년 41μg/m3)는 물론 도로변측정소에서도 환경기준을 달성한 것으로 볼 수 있다. 또한, 100㎍/㎥ 이상의 고농도 발생일수는 감소하고 30μg/m3이상의 저농도 발생일수는 증가하는 등 서울의 미세먼지 오염도가 점차 개선되고 있으며, 시민들이 느끼는 체감 오염도인 매연 발생차량 신고건수도 크게 감소하고 있다. 물론 이러한 개선효과가 자동차 저공해화사업 수행의 결과만으로 얻어진 것으로 단정지을 수는 없으나 이 사업이 큰 역할을 한 것으로 평가되고 있다.

<그림> 서울시 도로변의 PM10 농도의 변화

자료 : 서울시, 2013, 2012년 서울 대기질 평가보고서

향후 과제

현재까지 진행되어온 자동차 저공해화사업은 미세먼지 저감을 목적으로 추진되어 경유차의 미세먼지 배출저감에는 어느 정도의 효과를 가져온 것으로 평가되고 있다. 하지만, 서울의 이산화질소(NO2)의 오염도는 환경기준을 상회하며 뚜렷한 개선의 경향을 보이고 있지 않다. 서울시 NOx 배출량의 상당부분이 경유차에서 배출되고 있음을 고려하면, 경유차의 저공해화사업이 미세먼지뿐 아니라 NOx저감도 같이 고려해야할 필요성이 제기되었다. 이에 서울시에서는 2013년 노후건설기계 및 대형 화물차 등 44대에 PM-NOx 동시저감장치를 부착하는 시범사업을 추진하였으며, 사업효과를 검증한 후 2015년 이후 본격적으로 확대·추진할 계획이다.

<그림> 버스 PM-NOx 동시저감장치 부착전·후 사진

또한, 서울시는 연비 및 환경성이 우수한 CNG 하이브리드버스에 대한 보급 확대도 계획하고 있다. CNG하이브리드 버스는 연료비를 CNG대비 34.5% 줄일 수 있고 운행기간(9년) 동안 연료비 108백만원 절감효과가 있으며, 대기오염물질도 CNG버스 보다 약 30% 적게 배출하는 효과가 있는 것으로 조사되었기 때문이다. 이를 위하여 서울시는 CNG 하이브리드버스 구입 업체에 대한 천연가스 버스 구입 보조금 우선 지원 등 추가 인센티브를 적용할 예정이다.
 

환경부, 2011, 수도권운행경유차 배출가스 저감사업 중간평가 연구
환경부, 2005, 대기환경연보(2004)
서울시, 2013, 서울의 환경 2012환경백서
서울시 보도자료, 2014.4.7., ‘서울시내버스, 올해 천연가스 버스로 100% 교체 완료’
국립환경과학원, 2005, 국가 대기오염물질 배출량
서울시, 2013, 2012년 서울 대기질 평가보고서
김운수, 2002, 천연가스 시내버스 보급 촉진을 위한 재정지원 방안, 서울연구원
환경부, 2012, 경유 버스 및 CNG 버스 환경·경제성 분석을 통한 CNG 버스 보급정책 타당성 조사 연구, 한국환경정책평가연구원