친환경 자동차 하이브리드차·플러그인하이브리드차·전기차·수소차

생활 속에서 접하게 되는 먼지들은 호흡과정에서 코털, 기관지섬모 등에서 걸러지는 크기의 것들이 많다. 그러나 자동차에서 배출된 미세먼지(특히, PM2.5)는 입자가 매우 작아서 폐를 거쳐 혈관 또는 혈액까지 침투하기도 한다. 미세먼지는 기도 점막을 자극하고 염증을 유발한다. 정상인에게도 기침·가래 등의 호흡기 증상을 유발하지만, 특히 호흡기질환, 천식 등 알레르기질환이나 심혈관질환의 증상을 악화시키는 것으로 알려져 있다. 세계보건기구(WHO) 산하 국제암연구소(IARC)는 2012년 6월 12일 디젤 배기가스를 2A등급에서 1등급 발암물질로 바꾸어 지정하였다. IARC는 발암물질을 5개 등급으로 나눠 암 발생에 충분한 증거가 있는 물질을 1등급, 발암 개연성이 있는 물질을 2A등급, 발암 가능성이 있는 물질을 2B등급으로 분류하고 있는데, 1등급에는 석면, 비소, 담배, 알코올, 카드뮴, 수은 등 100여 종이 있으며, 가솔린(휘발유)엔진 배기가스는 2B등급으로 분류되어 있다. 장기간 미세먼지에 노출되면 면역력이 급격히 저하되어 감기, 기관지염 등의 호흡기질환을 악화시킨다. 성인의 경우 미세먼지에 노출되면 폐 기능의 감소속도가 빨라진다. 질병관리본부의 연구(정성환, 2014년)에 의하면 초미세먼지(PM2.5) 농도가 10㎍/㎥ 증가할수록 폐암 발생이 9% 증가하고, 미세먼지(PM10) 농도가 10㎍/㎥ 증가할수록 만성폐쇄성폐질환 관련 입원이 2.7%, 만성폐쇄성폐질환 관련 사망은 1.1% 증가되는 것으로 나타났다. 미세먼지에 단기적으로 심하게 노출되면 폐, 혈액, 심혈관계 등 전신 순환계에 미세먼지가 순차적으로 침투하여 심근경색, 심부전 등 심혈관질환의 발생 위험을 높이게 된다. 이외에도 미세먼지는 혈압을 높이거나 교감 신경계를 활성화시켜 심박수변동성, 부정맥을 증가시킬 수 있다. 이러한 영향은 건강한 정상인 보다 고령인 사람(75세 이상), 기존 심혈관질환을 가지고 있는 환자, 당뇨, 비만 등 감수성이 높은 환자에게서 더 크게 나타난다. 미세먼지로 인한 심혈관질환 영향에 관한 질병관리본부의 연구결과(정보영,2014년)는 다음과 같다 전체 오존(O3)의 약 90%는 지상 20~40km 사이의 성층권에 존재하면서 태양광선 중 생명체에 해로운 자외선을 흡수하여 지상의 생물들을 보호하는 ‘좋은 오존’이다. 반면, 나머지 10%는 지상 10km 이내의 대류권에 존재하여 지표 오존이라고도 하는데 호흡기나 눈을 자극하는 ‘나쁜 오존’이라 할 수 있다. 지표 오존은 가정, 자동차, 사업장 등에서 대기중으로 직접 배출되는 오염물질이 아니라, 질소산화물(NOx), 탄화수소(HC), 메탄(CH4), 일산화탄소(CO) 등과 같은 대기오염물질들이 햇빛에 의해 광화학 반응을 일으켜 생성되는 2차 오염물질이다. 특히, 질소산화물(NO, NO2)과 휘발성유기화합물(VOCs)이 오존의 주요한 원인물질이다. 대기 중에 벤젠(C6H6), 톨루엔(C6H5CH3) 등 휘발성유기화합물이 없이 질소산화물만이 존재하는 경우라면 먼저 일산화질소(NO)가 이산화질소(NO2)로 산화되고, 이산화질소가 햇빛(자외선 중의 장파와 가시광선 중의 단파에너지, hν*)에 의해 산소원자(O)와 NO로 광분해된다. 자동차에 사용되는 엔진은 작동방식에 따라 ‘2행정 엔진’과 ‘4행정 엔진’으로 구분된다. 2행정 엔진은 크랭크축의 1회전(피스톤의 1회 상하운동을 ‘1행정’이라하며, 2행정 마다 크랭크축이 1회전을 함) 마다 폭발이 일어나기 때문에 비교적 엔진 구조가 간단하고 출력이 크다. 다만 저속회전에서는 배기·흡기가 완전히 행해지지 않아 회전이 불안정하고 연료가 배기에 섞여 나오는 문제가 있어 오늘날 이륜차에서만 사용되고 있다. 4행정 엔진은 크랭크축의 2회전마다 1회의 폭발이 일어나기 때문에 비교적 회전력이 균일하고 저속회전도 안정적이다. 또한 연료 경제성도 높아서 오늘날 대부분의 자동차에 사용되는 엔진이다. 가솔린 엔진은 가솔린(휘발유)을 연료로 사용한다. 공기와 연료가 섞인 혼합기를 실린더 내에 유입시킨 후 점화플러그에서 전기 불꽃을 튀어서 혼합기를 연소시킴으로써 동력을 얻는다. 가솔린 엔진에서 압축비는 8~11:1로 디젤 엔진보다 낮다. 가솔린 엔진은 매연 발생이 극히 적고, 후처리 장치로 배출가스 정화가 상대적으로 용이하다. 하이브리드차는 엔진과 모터동력을 조합하여 구동하는 자동차이다. 출발과 저속 주행시에는 엔진 가동 없이 모터동력만으로 주행한다. 또한 배터리 충전은 ‘회생제동’이라는 방식으로 이루어지는데, 그 원리는 감속시 브레이크를 밟으면 모터가 발전기로 전환되어 전기를 생성하여 배터리에 충전하는 방식이다. 이 때문에 연비가 기존의 내연기관차 보다 40% 이상 높고 배기가스는 저감된다. 또한 엔진출력에 모터출력이 추가되어 큰 구동력이 필요한 오르막길 등에서도 가속성능이 좋고 정숙한 승차감을 갖는 장점이 있다. 연료 소모는 최소화하면서 주행 성능은 극대화하기 위해 출발과 저속주행, 가속주행, 고속주행, 감속주행, 정지 등 5가지 주행 형태별로 모터주행과 엔진주행을 적절히 조합한 주행모드로 주행한다. 수소차는 수소와 공기중의 산소를 직접 반응시켜 전기를 생산하는 연료전지를 이용하는 자동차로서 물 이외의 배출가스를 발생시키지 않기 때문에 각종 유해물질이나 온실가스에 의한 환경피해를 해결할 수 있는 환경친화적 자동차이다. 수소가 연료전지에 공급되면 전자와 수소이온으로 분리되고 이 때 발생한 전자들은 외부 회로로 전달되어 연료전지 자동차의 모터를 구성하는 동력원인 전기 에너지로 사용된다. 또한 수소에서 분리된 수소이온들은 전해질 막을 통과해 막 반대편의 연료전지에 공급된 공기중의 산소와 반응하여 물을 생성하게 된다. 이 때 생성된 물은 수소차의 유일한 배출물로서 남은 공기와 함께 대기 중으로 배출된다. 수소차는 내연기관차와 달리 엔진이 없으며, 전기차와 달리 전기공급 없이 내부에서 전기를 생산한다.