현재 자동차에 사용되고 있는 연료는 화학적 조성에 따라 배출가스의 청정성이 나타나고 있지만 향후 적용기술에 따라서 저공해성능이 차별화될 것이다.

가스상 연료로서 분자구조가 단순한 수소, 천연가스, LPG 등은 비교적 완전연소가 가능해 청정한 배기특성을 나타낸다.
또한 휘발유, 경유 등의 액상연료는 이용에 간편하지만 연소과정의 복잡성 때문에 배출가스 중에 유해물질이 다량 포함되어 있을 수 있다.

특히 경유차량은 매연 및 질소산화물이 다른 연료에 비해 다량 배출되고 있는 실정이다.
향후에도 이와 같은 연료의 청정성만을 가지고 기술개발 없이 저공해자동차란 혜택을 받을 수 있을 것인가?

정답은 그렇게 간단치가 않다는 것이다.
자동차 엔진의 연소시스템은 매우 복잡해서 다양한 기술의 적용이 가능하다.
이렇게 되는 이유는 연료가 갖는 단점을 얼마든지 극복할 수 있기 때문이다. 

그런 면에서 보면 현재 청정성이 가장 떨어지는 경유자동차 기술이 가장 빠르게 진보하고 있는 것이 당연하다고 할 수 있다.
유럽이나 일본 등 경유자동차 기술 선진국에서는 2010년 이내에 초저공해자동차 수준의 배출가스 기준을 마련해놓고 기술개발에 총력을 다하고 있다.

경유자동차의 미세먼지입자 및 질소산화물의 양을 지금에 비교하면 거의 제로수준으로 저감하는 다양한 연구가 수행되고 있기 때문이다.
우선 연소과정에서 연료의 분사압력을 최대로 높이고 (1800기압) 배기가스재순환시스템을 적용하여 연소최고온도를 낮춘다.

그렇게 함으로써 미세먼지입자와 질소산화물의 원천적인 배출을 낮추는 전처리기술과 후처리장치를 부착하여 유해물을 완전히 제거하는 후처리기술 전략이다.
진보된 후처리장치에서는 미세먼지 중에 포함된 화학물질을 산화시키게 된다.

그런 후 매연입자는 포집 연소하여 제거하고 질소산화물은 환원하여 무해한 질소와 산소로 분해 배출시키는 기술이 적용된다.
휘발유 자동차 기술은 1980년대 적용된 삼원촉매의 기술로서 획기적인 배출가스 저감을 실현하여 한동안 기술발전의 답보상태에 있었다.

그러나 냉시동시에 배출되는 미연소 탄소수소를 저감하기 위한 기술과 연비향상을 위한 다양한 기술들이 연구되고 있다.
냉시동시 수소를 활용하는 기술과 연료의 압력을 높여서 실린더 내로 직접 분사하는 가솔린직접분사기술들이 적용되면 타 연료자동차에 비해 충분한 경쟁력을 가질 수 있을 것으로 예상된다.

반면에 현재 청정한 연료로 알려져 있는 가스상 연료인 천연가스와 LPG는 상대적으로 기술발전의 속도가 매우 느리게 진행되어 왔다.
연료가 가지고 있는 완전연소 특성 때문에 액상연료에 비해 상대적으로 유해 배기가스 농도가 낮다.

그렇지만 현재의 적용되는 기술로서는 앞서 언급한 경유자동차나 휘발유 자동차 기술개발 속도에 견줄 때 추월당할 가능성이 있다.
가스상 연료는 액상연료에 비해 점성과 기밀성이 현저히 낮다.

그렇기 때문에 고압화가 어렵고 분사량 제어도 쉽지 않은 단점을 가지고 있다.
이와 같은 현상에 액상연료와 동일한 기술을 적용하기 위해서는 더 많은 연구개발이 필요하다. 따라서 가스상 연료에서는 연료시스템의 고도화 연구가 필수적이다.

그렇지만 휘발류 자동차의 연료시스템이 발전해온 것에 비하면 20년 이상 낙후된 기술이 적용되고 있어서 부진하다고 할 수 있다.
최근에 국내에서도 LPG자동차에 이십년 이상 적용되던 믹서방식의 기술을 액상분사방식(LPLi)으로 제3세대 연료시스템을 개발하여 엔진출력 향상 및 유해배출가스 양을 획기적으로 저감했다.

그간 운전자들의 불만사항이던 차량의 가속성 부족과 겨울철 시동성 불량문제도 완전히 해결되었다.
이로 인해 휘발류 자동차와 구분이 어려울 정도로 성능 및 편의성이 개선되었다.

여전히 연료의 고압화 문제 및 기밀성 문제 등이 해결할 과제로 남아 있지만 추가연구로 기술을 진보시킬 수 있다고 본다.
천연가스 자동차 기술은 단점분사에서 다점분사시스템으로 기술진보를 통해 응답성 및 저공해성을 크게 개선시키고 있다.

또한 지금까지 연료의 이동성에 큰 장해요인이던 연료의 저장성을 액상으로 하는 LNG방식의 차량기술이 개발되고 있다.
이것들로 인해 편의성이 크게 개선될 전망이다.
수소 자동차의 연료시스템기술은 다른 가스상 연료에 비해 위험하고 고도의 기술이 요구되고 있다.

그렇지만 연료전지 자동차기술에 대한 시너지효과로 연료분사방법과 저장시스템에 대해 많은 연구가 진행되고 있다.
차량정지 시 연료분사기에 남아있는 연료의 누설방지에 대한 문제도 해결된 전망이다.

자동차 이용자의 편의성과 경제성을 만족시키고 국가가 요구하는 초저공해 성능을 구현하기 위해서 사실상 자동차 연료간 무한한 기술경쟁이 벌어지고 있는 것이다.
엔진 연소실내에서 배출가스를 원천적으로 저감시키지 못하면 추가로 후처리장치를 부착해야 한다.

그러면 차량가격이 상승하게 되기 때문에 현재 청정연료로 알려진 가스상 연료가 유리한 것은 사실이다.
그렇지만 편의성이 떨어지는 단점도 있기 때문에 향후 우열을 예측하기 어렵다.

정부에서 청정연료에 대해 주어지던 세금감면 등의 어려가지 혜택들도 휘발유 자동차나 경유자동차의 기술이 발전하여 성능의 차별화가 어려운 상황에서는 더 이상 유지하기가 어려울 것이다.

그런 면에서 자동차 제작사에서도 시장규모가 적어 소홀히 취급되고 있는 청정연료인 가스상 연료시스템 고도화에 대한 연구가 지속적이고 체계적으로 이뤄질 수 있도록 분위기를 조성해야 할 것이다.