자동차용 연료첨가제
가. 연료첨가제의 정의
연료첨가제란 탄소와 수소만으로 구성된 물질을 제외한 화학물질로서 자동차의 연료에 소량을 첨가함으로써 자동차의 성능을 향상시키거나 자동차 배출물질을 저감시키는 화학물질을 말함.
나. 연료첨가제의 사용목적
첨가제의 종류에 따라서 그 사용목적이 다른데 일반적으로는 불완전연소로 인해 생성되는 탄소퇴적물(Carbon Deposit)로 인한 차량의 성능저하, 배기가스 증가, 노킹문제, 연료소비증가, 수명단축 등의 제반문제들을 방지/제거하기 위해 사용되며 주된 기능으로는 엔진내부 퇴적물의 제거 및 방지작용 (엔진청정기능), 배출가스 저감작용, 연비향상작용 등이 있음.
다. 연료첨가제의 종류 및 기능
(1) 휘발유용 첨가제
(가) 안티노크제 (Antiknock Agent)
휘발유의 옥탄가를 향상시켜 줌으로써 노킹현상을 방지해주는 역할을 하며, 주로 4에틸납 (TEL)이나 4메틸납(TML)이 가장 널리 쓰여왔으나 납성분 때문에 인체에 나쁜 영향을 줄 뿐아니라 배기가스정화장치의 촉매에도 나쁜영향을 주고있어 현재 사용을 규제하고 있음. 그 대신 알코올이나 MTBE (methyl-tertiary- butyl-ether)가 많이 사용되고 있는데 MTBE는 저비점유분의 옥탄가향상제로 적합함.
(나) 산화방지제 (Anti-Oxidant)
휘발유 유통·저장 과정에서 공기중의 산소와 반응하여 자연산화에 의한 비휘발성의 검(Gum)질이 기화기, 흡기 다기관, 흡입 밸브 등에 생성되는데 이의 생성을 방지하기 위해 검 발생전의 생산단계에서 첨가함. 특히 최근에는 분해 가솔린을 많이 사용하므로 올레핀함량이 더욱 많아 산화되기 쉽고 검발생도 많아지고 있는 실정이므로 산화 방지제의 사용이 더욱 증가하고 있음. 주로 방향족 아민계나 알킬기가 붙은 폐놀계화합물이 많이 사용됨.
(다) 부식방지제 (Corrosion Inhibitor)
휘발유의 저장·유통과정에서 공기중의 수분이 소량 흡수·용해되면 용기벽에 물방울을 분리시켜 연료탱크나 배관 등의 금속을 부식시키며 이로인해 생성된 녹이 필터를 막는 원인이 됨. 이를 방지하기 위해 첨가되며 지방족아민, 술폰산염, 알킬아민인산염과 같은 극성 화합물이 주로 사용됨.
(라) 빙결방지제 (Anti-icing Agent)
기화기에서 휘발유가 증발하게 될 때 주위의 금속부분으로부터 열을 빼앗기게 되고 이 증발잠열에 의하여 흡입된 공기에 함유되어 있는 수분이 기화기 노즐이나 그 주위에 부 착하여 빙결하게 되는데 이러한 빙결을 방지하기 위해 사용됨. 빙결온도를 낮추어 주는 알코올이나 에틸렌글리콜 또는 기화기의 금속면에 막을 형성해주는 역할을 하는 폴리아민 등이 많이 사용됨.
(마) 세척제, 청정분산제 (Detergent-Dispersant)
엔진의 기화기, 인젝터, 매니폴드, 밸브 등에 침적물등이 퇴적하게 되면 자동차의 운전성능이나 배출가스에 나쁜영향을 주게되는데 이러한 퇴적물의 생성을 방지하거나 생성된 침적물을 씻어주는 역할을 함으로써 엔진의 성능 및 배출가스 저감효과, 연비향상 등의 기능을 함. 주로 아민류나 아미드 계통의 계면활성제가 유효하게 사용됨.
(2) 경유용 첨가제
(가) 매연억제제 (Smoke Suppressant)
엔진에서의 불완전연소를 줄이고 연소의 특성을 개선시킴으로써 매연을 줄이는 역할을 하며, 주로 바륨염이나 바륨 카보네이트등이 많이 쓰임.
(나) 세탄가 향상제 (Cetane Number Enhancer)
디이젤연료에 해당하는 석유유분은 현재 부가가치가 높은 석유화학 원료로서 유효하게 이용되고 있어 이 유분을 디젤연료에 충당하는 양이 감소되고 있기 때문에 열분해유나 접촉분해유로 이 유분을 얻고 있는데 이들 디젤유분은 세탄가가 낮음. 이러한 저세탄가 연료의 연소성상을 개선하기 위해 세탄가 향상제를 사용함. 주로 Akyl Nitrate나 Ether Nitrate 등이 많이 쓰임.
(다) 유동성 향상제 (Flow Improver)
온도가 연료의 유동점보다 낮게 될때 연료는 자유롭게 유동하는 성질을 잃게되어 wax crystal이 형성되기 쉬운데 유동성 향상제를 첨가하여 유동점 및 CFPP(cold filter plugging point)를 낮춤으로써 이러한 경향을 방지/제거시켜주는 역할을 함. 주로 Vinyl Ester, Vinyl Acetate 계통의 화합물이 많이 쓰임.
(라) 다목적 첨가제 (Multipurpose Detergent)
엔진의 세척기능, 빙결방지 기능, 점화시기 조절기능, 부식 방지기능 등의 여러 목적으로 사용되는 첨가제로서 주로 Polyoxypropylene Ester나 Alkyl Aryl Phosphate Ester 등의 화합물이 많이 쓰임.
라. 최근의 연료첨가제 개발동향
(1) 휘발유용 첨가제
(가) 휘발유의 저장·운송과정에서 품질노화방지를 위해 사용해 왔던 산화방지제등이 노즐 선단에 침적물을 생성하는 문제점들이 발생하고 있음.
(나) 최근 개발된 첨가제는 분자량이 1,000에 가까운 고분자의 말단에 질소를 주원자로 하는 극성기를 가지고 있어 단순한 산화방지제로 막지 못했던 침적물이나 침적물선구체의 점착성물질까지도 걸러내는 기능을 가지고 있음.
(다) 이들 고분자 화합물의 분자량을 조정하여 카뷰레터의 빙결현상이나 흡기밸브의 침적물 억제도 가능한데 최근 구미에서는 프레미엄휘발유에 이 고기능 첨가제를 사용하기 시작 했음.
(2) 저온유동성 향상제
(가) 오랫동안 저온 유동성향상제로 사용하여 왔던 에틸렌초산비닐 공중합체는 저비점에서 왁스석출율이 높거나, 고운점에서 왁스함유량이 높은 경우, 또한 처음부터 유분중 다량의 왁스를 포함하고 있는 경우 등에는 운송이나 저장중에 왁스의 석출에 의한 문제점들이 발생됨.
(나) 고왁스용으로서 다가알코올에 탄소수 20정도의 고급지방산을 에스테르화하여 유동점 강화와 결정세분화의 기능을 높인 첨가제가 개발되어 상품화되고 있음.
(다) 왁스의 분산과 초미립자화에 의해 운점을 가화시키는 첨가제가 미국에서 개발되었고 유럽에서도 운점의 유지와 CFPP 및 유동점의 강하를 동시에 겨냥한 다기능첨가제가 개발되고 있음.
(3) 이 외에도 착화·연소성을 개선해주는 첨가제, 분사노즐의 침적물을 관리해주는 첨가제, 제품저장 등의 노화방지를 위한 첨가제 등의 우수한 첨가제들이 계속 개발되고 있음.
마. 국내 연료첨가제의 규제현황 및 기준
(1) 연료첨가제 시험검사 및 방법
(가) 시험 항목
1) 배출가스 조성에 미치는 영향 (첨가제 사용 전,후에 배출되는 배출가스를 측정)
휘발유용 첨가제의 경우 : CO, HC, NOx
경유용 첨가제의 경우 : CO, HC, NOx, PM, 매연
2) 알데히드의 측정은 산소함량등 첨가제의 조성에 의하여 배출량이 많을 것으로 예상 될 때 에 실시함
3) 배출물질의 독성 및 공중보건, 환경에 미치는 영향
(첨가제에 함유되어 있는 유해독성물질의 함량측정)
Cd, Cu, Mn, Ni, Zn, Fe, Al, Cr
4) 배출가스 저감장치의 성능에 미치는 영향
(배출가스 촉매장치에 영향을 주는 물질의 함량측정)
Pb, P
(나) 첨가 전·후의 배출가스 분석방법
첨가제 첨가전·후의 시험차량에 대한 배출가스의 분석은 CVS-75 모드 측정방법에 의해서 행함.
(다) 시험 및 분석장치의 구성
1) 차대 동력계 : 주행거리측정기, 롤러
2) 시료 채취장치 : 임계유량 벤튜리형 정용적 시료채취장치 (CFV-CVS)
3) 배출가스 분석장치 : NOx 분석기, CO, CO2, 및 HC 분석기
4) 입자상물질채취장치
5) 희석 터널
(라) 첨가제에 함유되어 있는 유해독성물질(중금속)의 분석방법
시료 1∼2 ml를 취하여 질산, 과염소산으로 시료중 유기물을 분해한후 원자흡광광도계를 이용하여 정량분석함.
(2) 연료첨가제의 평가방법
(가) 첨가제
첨가후 배출가스 측정치가 첨가전보다 10% 초과되는 항목이 없어야 함 (단, HC 와 NOx 는 합산하여 한 항목으로 봄)
(나) 첨가제의 유해독성물질의 측정치
납은 0.013 g/l 이내, 인은 0.0013 g/l 이내이고 나머지는 0.001g/l 이내이어야 함
바. 미국의 연료첨가제 관리 현황(* 참조 : 미국 CFR PART 79, PART80)
(1) 연료첨가제 현황
(가) 미국은 연료별 기본연료의 성상에 대하여 규정하고 기본연료에 사용되는 첨가제는 탄소, 수소, 산소, 질소, 황으로만 구성되도록 요구함
(나) 첨가제의 등록은 미국환경보호청에 공인시험기관에서 수행한 시험자료를 제시하면 우선 등록을 할 수 있으나 등록후 지속적으로 차량 또는 엔진의 유효사용기간의 일정비율만큼의 거리 또는 기간을 계속 주기적으로 시험을 하며 모니터링하여 매년 3월까지 보고하도록 함
(다) 등록신청 및 보고 시에 첨부서류는 시험결과와 함께 무게비 0.1%이상의 불순물의 최대, 최소, 평균값을 제시하여야 하며 다음의 자료를 제시해야 함
1) 첨가제의 작용원리
2) 첨가제와 연료의 상호작용
3) 연료에 사용될 ? 첨가제의 배출산물 측정법과 확인
4) 모든 배출산물에 대한 첨가제의 영향
5) 첨가제의 배출산물의 공공건강과 복리 및 독성에 대한 영향
6) 배출가스방지장치/시스템에 대한 첨가제 배출산물의 영향
(라) 제출된 자료에 대한 화학독성, 환경Database에 대한 조사를 통하여 충분히 제시하지 않았을 지 모르는 유해성에 대한 검증을 함
(2) 시험
(가) 배출가스시험
차대동력계(chassis dynamometer)를 이용한 CVS-75모드에 의한 배기가스 및 엔진동력계를 이용한 시험을 자동차 및 엔진의 유효사용기간의 일정거리 또는 일정기간동안 주기적으로 계속 시험하여 자료를 보관하고 매년 보고함
1) 정기적인 배기측정(HC, CO, NOx, 입자상물질)
2) 증발가스 시험
3) 기준 : 단계적으로 첨가후에도 Tier 0, Tier 1, Tier 2, Tier 3 기준에 적합할 것.
(나) 유해물질시험
주기적으로 계속 배출가스 시험에서 발생하는 배출물질에 대해 유해물질화학분석, 동물 및 미생물에 대한 돌연변이성과 유해성시험을 함.
1) 화학분석 및 생물학적 시험을 위한 입자상물질
2) 화학분석 및 생물학적 시험을 위한 semi-volatile phase
3) PAH(Polycyclic Aromatic Hydrocarbon)
4) 입자상 및 반 휘발성 추출물에 대한 동물 및 미생물에 대한 돌연변이성과 유해성시험
(3) 연료첨가제 문제의 발생과 대응
휘발유에 첨가되는 옥탄가 향상제인 MTBE가 일부 휘발유 보관시설에 보관중 누출된 휘발유와 함께 지하수에 유입되어 발견됨. 함산소화합물(Oxygenates)은 대기질 개선을 위해 사용되었으나 지하수가 휘발유에 오염되면서 지하수를 섭취하는 인간이나 동물에게 암을 유발할 수 있는 물질로 인체유해성에 대한 연구가 활발히 진행되었음. 게다가 미국 Alaska지역에서 대기중 CO농도를 감소시키기 위해 휘발유 조성중 MTBE를 15 %이상 증가시켰던 그 기간동안 가솔린 노출 작업자의 혈중 MTBE농도를, 이 기간이 끝난 이후와 비교한 결과, 각각 1.8 ㎍/ℓ, 0.24 ㎍/ℓ로 유의한 차이가 있었음. MTBE의 조성을 증가시킨 기간중 작업자들에게 두통, 눈 자극, 메스꺼움 등의 건강장해가 있는 것으로 조사되어 현재 미국에서는, MTBE에 관한 유해성 평가가 진행 중이며 대기오염을 감소시켜 주는 효과가 있고, 다른 옥탄가 향상제인 벤젠보다 독성이 낮으므로 MTBE의 사용을 권장해야 한다는 주장과, 연구조사에서 MTBE사용으로 인한 건강장해가 확실시되었고 발암물질임이 규명되었으므로 이의 사용을 금지해야 한다는 주장이 대립.
(가) 대응방법에 대한 논의 급증
캘리포니아에서 1998년말 MTBE의 사용을 점진적으로 중단할 것을 의결함에 따라 1998년말 연방정부는 MTBE의 위해성과 대기질 개선효과 및 전체 석유산업의 여건을 고려하여 대응방안을 검토시작
(나) 대응방안의 제시
1999년 7월 미국 대통령과학자문위원회(Blue Ribbon Panel)는 대안을 제시하며 함산소화합물의 점진적인 사용억제와 함께 오염수준의 모니터링 실시 및 현재와 장래에 사용될 물질에 대한 철저한 검토를 할 수 있는 기관의 신설을 의회와 EPA(미국환경청)에 권고함
1) EPA는 연방과 주의 지하저장탱크를 주요하게 향상시키기 위해 다음의 행동을 취해야 함
가) 1998년 12월 22일 연방에서 요구한 기존의 탱크를 개선하여 교체를 서둘러 시행함
나) 결함 있는 지역에서 누출이나 방출을 최소화하기 위해 시스템을 개선하고 현재 시스템 설계에 대한 요구조건들과 기술의 현장운영에 대해 평가
다) 이전의 유출에 대한 검출을 강화시키고 빠른 복원과 회복을 위해 유출 검출 요구사항들을 강화함
라) 지하저장탱크의 모든 방출지점에서 MTBE와 다른 에테르들에 대해 감시하고 기록
마) 음용수공급지가 근접되거나 그러한 공급지에 잠재적인 충격을 줄 수 있는 경우 토지 이용계획을 고려하고, 새로운 지하 저장탱크 설치나, 석유 파이프라인에 대한 지점 결정을 승인하는데 있어서 심사숙고함
바) 개인적인 관리와 지하저장탱크 시스템을 승인하고 감독하는 프로그램을 개정· 확장하고 조사하기 위해 의회와의 협력 강화
2) EPA는 주와 지방의 물공급자들과 맑은 물을 공급하기 위해 연방과 주의 음용수법을 개정
3) EPA는 놀이용 선박, 특히 오래된 모타를 가진 선박의 이용을 제한하여 음용수공급지로서 제공되는 저수지와 호수들을 보호하기 위해 주와 지역과 협력함
4) 제한되지 않는 개별적인 우물 사용자들을 보호하기 위해 확장된 프로그램의 개정을 위해 민간과 주 그리고 연방조직이 협력
5) 가솔린의 적당한 사용과 처리 수준을 위해서 공공 교육프로그램을 확장하고 공공과 민간이 협조하여 실행
6) 가솔린과 함산소물질들의 지하수에서의 행동들에 대한 축적된 현장조사 프로그램을 실행 하고 발전시킴
7) EPA는 MTBE로 오염된 음용수 공급지 처리를 자본을 유용하게 하는 자본을 늘리기 위해 의회와 협력
8) 가솔린의 다른 성분들과 비교하여 지하수에서 MTBE는 다르게 행동하므로 RFG와
Oxyfuel지역은 음용수공급지와 인접한 지하저장탱크에 우선적인 치유를 진행시키기 위해 재조사 해야만 함
9) 비용·효과 측면에서 물공급 처리 및 치유기술을 실행하고 발전시키기 위해 실험실과 현장연구, 파일럿 프로젝트 등을 가속화시키고 다른 이면의 공공/개인과 관계된 노력를 조 화롭게 해나감
10) Blue Ribbon Panel은 만약 의회가 산소함유에 대한 요구를 없애는 권고를 조치한다면 의회는 다른 국가적이고 정책적인 관심사(에너지의 안정성과 다양성, 농업정책 등)를 충 족시키기 위해 다른 법제정 메카니즘을 찾아 검토해야 함
11) 이를 달성하기 위해 지금 수행하는 프로그램에서 사용하는 질량에 기초한 운영요구를 향 상시키고 동시에 다른 배출물질들이 그들의 다양한 잠재력이 크기 때문에 공중보건에 미 치는 위험도 다양하므로, Panel은 EPA가 가장 큰 위험에 놓여 있는 그러한 물질들의 감 소를 위해서 동등하고 개선된 공중보건을 달성하기 위한 매카니즘을 실행하고 연구할 것 을 촉구함
12) Panel은 음용수의 장래 위협과 현재의 위협을 최소화하기 위해 MTBE의 사용은 실제적 으로 감소되어야 한다고 동의했으며, 몇몇 회원들은 MTBE의 사용이 점차적으로 없어져 야 한다고 믿음. Panel은 빨리 의회가 주나 연방정부에게 음용수 공급에 위협을 주는 가 솔린 첨가제의 사용을 제거하고 규정하도록 조치해야 한다고 권고. MTBE사용을 감소 키기 위한 초기 노력은 10의 권고(2% 산소요구의 제거)에 따라 즉시 시작되어야 하며, 연료공급과 연료가륢의 파괴없이 가솔린의 MTBE의 사용이 없어진다면 4년까지 충분한 기획에서 실시까지의 준비기간이 요구됨.
13) 다른 에테르류(즉 ETBE, TAME 및 DIPE)는 덜 폭넓게 사용되고, MTBE보다는 덜 연 구 되었으므로 연구된 범위에서 이러한 물질들이 광범위하게 쓰이기 전에 보건상 미치는 효과와 지하수에 대한 특성에 대한 연구를 가속화해야 한다고 권고. EPA와 다른 사람들 은 모든 함산소물질과 MTBE가 제거되었을 때 증가하게 될 여러 가지 화합물들에 환경 에서의 행동과 방출전 이 부산물들의 흡입과 섭취시 보건상의 영향을 연구해야 하며 이 는 가솔린에 포함되는 것 뿐만 아니라 에탄올, 알킬화물들, 방향족류에 대한 연구를 포함
14) 어떤 물질사용의 감소가 물공급을 보호하기에 적당한지 확인하기 위해 Panel은 USGS, 농 림부, 에너지, 산업 그리고 물공급자들과 함께 연계하여 신속히 다음의 조치를 해야 함
가) 짧은 기간 모델링 분석과 미래의 오염 위협이나 현재 평가된 자료에 기초한 다른 연구 를 행함
나) 적어도 매년 다음과 같은 자료를 모으고, 공표함
① MTBE, 다른 에테르, 그리고 에탄올의 사용
② 지하수, 표층수, 음용수에서 발견되는 석유화학물질과 에탄올, MTBE의 수준
③ 지하수, 표층수, 음용수에서 발견되는 석유화학물질과 에탄올, MTBE의 검출 경향
다) 현재와 미래의 잠재적인 오염될 주를 충분히 보조하기 위해 필요한 추가 자료를 수집 확인함
15) 대도시 지역과 영향을 받는 지역에서 유용한 편리함과 유지 수단을 제공하는 한 위에서 기술된 연방과 주정부의 명시가 음용수의 위협을 주는 가솔린 첨가제의 사용을 폐지하고 규정하는데 필요하다고 가정한다면 Panel은 겨울철 Oxyfuel 프로그램은 계속되어야 한다 고 권고함
16) 미래에 유사한 사건들을 막기 위해 개질휘발유에 관한 프로그램의 충격과 효과를 평가하 기 위해 EPA는 아래와 같이 해야 함
가) 새로운 가솔린 첨가제가 도입되기 전에 다양한 매질(대기, 토양, 물에서의 효과)에 충 분히 검토되어야 함
나) 실제의 개질휘발유 성분에 접근하기 위해 유효한 방법을 일상적으로 통계적으로 만들 어야 함(대기질 기여도, 최대 가능한도, 현장감시, 배출물질에 대한 다양한 혼합물질들 의 "real world" 효과에 접근하기 위한 배출특성기술 등)
다) 개질휘발유에 의한 대기질의 결과들을 기록한 매년에 대기질 경향 기록과정을 만듦
라) 공공보건과 환경에 가솔린형태의 변화로 인한 충격을 측정하기 위해 환경보건 감시기 구(시스템)을 만듦
사. 프랑스의 연료첨가제 관리 현황
프랑스는 유럽내에서 연료첨가제를 승인하는 시스템이 가장 갖추어짐
(1) 첨가제 투입 승인절차
(가) 정유사가 자동차용 경유 또는 휘발유에 첨가제 첨가를 희망할 경우 정부기관인 DRIRE(동력자원성, Direction Generale deI'Energie et des Matieres Premieres Direction des Hydrocarburees)으로부터 승인이 필요.
(나) 정유사는 관련 사항을 기재하여 DRIRE(동력 자원성)에 서류를 제출하여 신고하면 제출된 서류에 이상이 없을시 첨가제를 사용할 수 있는 승인서를 교부받음
※ DRIRE(동력 자원성)의 첨가제 첨가 규정은 또 다른 첨가제 투입관리체계를 운영하고 있는 UTA(프랑스 운수성 기술자문위원회, Union Technique de I'Automobie, du Motocycle et du Cycle)규정보다 덜 엄격한 조건임
(다) 제출서류 기재사항
1) 첨가제명
2) 성분조성
3) 투입량 및 투입량을 확인할 수 있는 방법
4) 첨가제 공급자의 성명 및 주소
5) MSDS(물질안전 데이터 쉬트)
6) 첨가방법
(2) 시험
(가) 기계적(엔진) 성능시험(휘발유)
1) 카브레타 청정성(Carburetor cleanliness) : clean-up
2) 시험방법 : CEC F-03-T-81(Renault 5)
3) 기준
o 성능시험 : 1.5 rating 이상 clean-up
o 손상시험 : clean-up 운전 전후의 rating에서 차 없을 것
4) 인젝터 오염성(Injector fouling)
가) 시험기준 : GFC TAEI-87(Peugeot 205 GTI)
나) 기준
o 성능시험 : 유속손실 4%이하
o 손상시험 : 유속손실 4%이하
5) 흡기밸브 퇴적물(Intake valve deposit) : dirty-up/clean-up
가) 시험방법 : CEC F-05-A-93(MB M102E)
나) 기준
o 성능시험 : 퇴적물 50% 이상 clean-up(단위 : ㎎)
o 손상시험 : clean-up 운전 전후의 rating에서 차 없을 것
6) 옥탄가 요구치 증가(Octane Requirement Increase)
가) 시험방법 : CEC PF-028(Renault F3N)
나) 기준
o 성능시험 : 4°KSLA 이하
o 손상시험 : 4°KSLA 이하
7) 부식방지(Corrosiom Protection)
가) 시험방법 : ASTM D 665 A-modified(증류수)
나) 기준 : moderate rating 이하
(나) 기계적(엔진) 성능시험(경유) : 인젝터 세정성(Injector Detergency)
1) 시험방법 : CEC PF-023(Peugeot XUD9)
2) 기준 : 0.1mm needle lift에서 85% 오염 이후
(다) 환경성능시험
1) 배기가스(HC, CO, NOx, 입자상 물질)
가) 시험방법
① 유럽강령(ECE-25 + EUPE,, ECE R49)
② 기타방법기능, 단 결과 및 시험방법은 UTAC(운수성 기술자문위원회)전문가와 협의
나) 기준 : 배기가스 감소 또는 부작용이 없을 것
2) 유기금속을 함유하는 첨가제의 촉매 및 λ-센서의 효율성에 대한 영향
가) 시험방법 : 유럽강령(ECE 70/220-modified)
나) 기준 : negative 부작용이 없을 것
3) 소음 및 매연에 대한 영향
가) 시험방법
① Geneva의 51 and 24.03 regulation
② 기타 방법가능, 단 결과 및 시험방법은 UTAC(운수성기술자문위원회) 전문가와 협의 필요
나) 기준 : 보고(기준 미설정)
(라) 다른 첨가제와의 혼화성 : 작업현장에서 다른첨가제와 혼합, 또한 착색제(염료)와 혼합되어야 함
- 시험방법 : 미규정
(마) 기타 특성에 대한 영향
첨가제가 다른 물성(세탄, 저온유동성)을 향상시킨다면, 첨가제를 사용하려는 정유사로부터 대표시료를 채취하여 시험을 수행하여야 함
- 시험방법 : 미규정
아. 스웨덴의 연료첨가제 관리 현황
(1) 관리현황
(가) 스웨덴은 EU 국가중 청정제의 사용이 공식화된 유일한 국가
(나) 청정제의 첨가는 MK2a 가솔린에 규정, 그러나 성능은 정부조직에 의해 검사되지 않음.
(다) MK2a 가솔린의 첨가제 기준은 다음과 같음
1) 첨가제는 회분 형성물질을 함유하고 있지 않은 것.
2) 흡기밸브 퇴적물(Intake valve deposit) : Keep-clean
가) 시험방법 : CEC F-05-A-93(MB M102E)
나) 기준 : 9 rating 이상
3) 인젝터 오염성(Injector Fouling)
가) 시험방법 : CFC TAEI-87(Peugeot 205 GTI)
나) 기준 : 유속손실 4% 이하
(2) 투입 승인절차
(가) 정유사가 자동차용 경유 또는 휘발유에 첨가제 첨가를 희망할 경우 스웨덴 환경보호청(SwEPA) : Swedish Environmental Protection Agecy)의 승인이 필요
(나) 정유사가 조사 및 분석을 위해 첨가제 시료와 시험 기준연료(base fuel)을 제출하여 시험기관에서 시험 수행.
(다) 데이터에 이상이 없으면 첨가제 사용에 관한 승인서를 교부 받음
(3) 성능시험
(가) 차대동력계(chassis dynamometer)를 이용한 배기가스
1) 정기적인 배기측정(HC, CO, NOx, 입자상물질)
2) 비정기적 배기측정
가) 화학분석 및 생물학적 시험을 위한 입자상물질
나) 화학분석 및 생물학적 시험을 위한 semi-volatile phase
다) PAH(Polycyclic Aromatic Hydrocarbon)
(나) 생분석(bio assays)
1) 입자상 및 반 휘발성 추출물에 대한 돌연변이성
2) 입자상 및 반휘발성 추출물에 대한 TCDD-receptor binding assay (dioxin)
자. 독일의 연료첨가제 관리 현황
(1) 첨가제에 사용되는 화학물질이 화학물질관련 법규에 의해 EINECS에 등재되어있는 물질인 경우 등록/시험절차없이 판매가능함
(2) 첨가제에 사용되는 화학물질이 화학물질관련 법규에 의해 유럽목록(EINECS)에 등재되어 있지 않은 신규물질인 경우 심사받은 유럽목록(ELINCS)에 등록절차가 까다로움
차. 일본의 연료첨가제 관리 현황
유해물질 관리법에 의한 관리되고 있으나 첨가제 관리 및 규제에 대한 강화 검토
표 6.13.1. 각국의 연료첨가제 관리와 시험현황
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국가
구분
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한국
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프랑스
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스웨덴
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미국
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독일
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일본
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관리법규
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대기환경보전법
유해물질관리법산업안전보건법
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첨가제
관련법
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첨가제
관련법
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첨가제
관련법
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유해물질
관리법
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유해물질
관리법
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조 사
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화학독성,환경 Database에
대한 조사
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화학독성, 환경 Database에
대한 조사
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시 험
항 목
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배출가스시험
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배출가스시험
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배출가스시험
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배출가스시험
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Bio Assays
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Bio Assays
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유해화학
물질시험
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유해화학
물질시험
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유해화학
물질시험
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성능시험
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성능시험
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성능시험
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카. 현행 연료첨가제 등록 및 시험검사의 문제점과 개선방안
(1) 현황 및 문제점
(가) '91년부터 대기환경보전법 제 41조 및 제 42조의 규정에 의거 연료첨가제에 대한 배출가스 영향검사 및 유해독성물질에 대한 시험을 통해 합격하였을 경우 등록증을 교부해 왔음.
(나) 매연억제제 (경유용)을 제외하고는 대부분의 첨가제가 연료의 특성 및 엔진의 상태를 좋게하는 것으로 정유과정중 연료에 하나 또는 그 이상 혼합되어 있음.
(다) 이미 첨가제를 혼합하여 판매하고 있는 시중의 연료에 다시 개개의 첨가제를 첨가하여 배출가스 저감효과를 측정하는 것은 의미가 없음.
(라) 현재 연료첨가제에 대한 배출가스 저감효과를 평가하는 기준이 배출가스가 10% 이상 증가하는 항목이 없어야 한다는 규정만 있고 배출가스가 저감되어야 한다는 조건이 없기 때문에 다목적 첨가제로서의 성능이 떨어지는 첨가제가 등록되어 판매될 수 있는 소지가 있음.
(2) 개선방안
(가) 규제가 강한 선진국의 목적을 경제적이고 효과적으로 달성하기 위해 간접적인 시험을 확대 ː 부분적으로 성능시험이 가능한 연료품질시험 추가 활용함
(나) 첨가제의 정의에 따라 각 용도별 종류별로 시험 및 등록절차를 세분화하여야 함.
(다) 첨가제 관련 규제에 대한 선진국의 현황을 정확하게 파악하고 이를 우리 나라의 기준제정 및 관리에 효율적으로 적용시키기 위하여 이 분야에 대한 조사연구, 전문가의 협의체 구성 및 관계자의 선진국 현지 방문조사가 요구됨.
(라) 사용되는 첨가제 중 특히 필요하다고 인정되는 첨가제에 대해서는 선별적으로 배출가스 및 동물 또는 인체에 대한 유해성 등을 정밀하게 검사하는 시험방법을 도입함
(마) 첨가제의 환경유해성 등을 조사하고 검토할 수 있는 인력과 예산을 확장하고 첨가제의 조성 등 분석방법을 개발하여 첨가제 조성 사후관리 방안 수립함
참고문헌
1. 석유품질검사소, 석유와 윤활, 가솔린첨가제의 종류와 작용효과.
2. 석유품질검사소, 석유와 윤활, 첨가유 첨가제의 종류와 용도.
3. 석유품질검사소, 석유와 윤활, 최근의 연료유첨가제 동향.
4. Gasoline and Diesel Additives, (1994), Associated Octel.
5. Ranney, M.W., (1974), Fuel Additives, Noyes Data Corporation.
6. Petroleum Additives, (1994), Associated Octel.
7. Whitcomb, R.M., (1975), Non-Lead Antiknock Agents for Motor Fuels, Noyes Data
Corporation.
8. Bitting, W.H., (1996), Texaco Fuels and Lubricants Research.
작성자 : 자동차공해연구소 환경연구사 황순홍(공학석사)
이 자료는 국립환경연구원에서 발간한 환경자료집(1999년판)을 이용하여 만들었으므로 법령기준등은 현재와 차이나는 경우가 많이 있습니다.
일반적인 사항이 아닌 법령등은 홈페이지 법령란의 자료를 참고하시기 바랍니다.
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