천연가스 엔진이 장착된 차량으로 전환하는 데에는 연료 및 차량 비용 절감, 운영 비용을 예측하는 능력 향상, 추운 날씨 문제 방지 등 여러 가지 이유가 있습니다.

많은 차량 운용사가 압축 천연가스(CNG) 차량에 투자하는 또 다른 주된 이유는 배출가스를 획기적으로 낮출 수 있기 때문입니다. 실제로 2022년 지속 가능한 차량 보고서(State of Sustainable Fleets Report)에 따르면 조사 대상 CNG 사용자 중 96%가 CNG 차량이 디젤 및 가솔린 엔진보다 배출가스 감소에 동등하거나 낫다고 답했습니다.

배출가스를 줄이는 것이 왜 중요합니까?

자동차는 여러 기업에서 필수 불가결한 도구입니다. 불행히도 대기 오염을 유발하고 기후 변화에 기여할 수 있습니다. 올바른 업그레이드를 통해 온실 가스와 일반적인 오염 물질의 배출을 줄일 수 있으며, 이는 현지의 대기 질에 영향을 미칩니다.

일부 기업의 경우, 배출량을 줄이는 것은 고객의 요구에 응답하는 문제입니다. 예를 들어, 쓰레기 수거 업체는 더 깨끗하고 조용한 트럭을 운영함으로써 지역 사회의 평판을 향상시킬 수 있습니다. 계약 학교 버스 회사는 픽업 시간에 학교 주변의 대기 오염을 일으키지 않는 버스를 운영하여 차별화할 수 있습니다.

일부 기업들은 또한 배출가스 감축을 포함한 광범위한 환경, 사회 및 거버넌스 목표를 가지고 있습니다. 배출가스 저감 업그레이드에는 비용이 들지만, 많은 공기업들은 ESG의 발전이 장기적으로 주주 가치를 높인다는 견해를 공유하고 있습니다.

경우에 따라 배출가스 감소는 환경 규칙 준수의 문제입니다. 예를 들어 로스앤젤레스 항구에는 항구에 운행하는 트럭을 반드시 준수해야 하는 엄격한 배출 기준이 있습니다.

차량 배기가스를 줄이기 위해 천연가스를 선택하는 이유는 무엇입니까?

차량의 온실 가스 배출을 줄이는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 예를 들어 바이오연료를 사용하는 것은 차량의 운행을 탄소 중립화로 만드는 좋은 방법입니다.

NOx, 분진 및 기타 오염 물질에서 차량의 배기가스를 청소하는 다른 방법도 있습니다. 예를 들어, 분진 필터와 촉매 변환기가 장착된 디젤 차량은 최소한의 배출가스로 작동할 수 있습니다. 천연가스 엔진으로 전환하면 둘 다 수행할 수 있습니다.

천연가스 차량은 수십 년 동안 검증된 기술입니다. 미국에서는 매년 제작하는 전체 대중교통 버스의 약 3분의 1이 천연가스를 이용합니다. 대중교통 버스 이외에도 트럭과 버스에는 천연가스 엔진의 다른 많은 예가 있습니다.

운송에는 천연가스 엔진의 여러 이점이 있습니다. 차량대의 일반적인 오염 물질 배출을 줄이고 온실 가스 수준을 줄일 수 있습니다. 또한 천연가스는 석유 연료보다 훨씬 저렴한 경향이 있으므로 천연가스 엔진을 채택할 때 즉각적인 경제적 이점이 있습니다.

2021년 내내 CNG는 디젤의 가격 변동성과 비교할 때 분명한 비용 이점과 상대적 가격 안정성을 유지했습니다. CNG는 공공 연료 충전소에서 평균적으로 약 3%의 가격 인상을 보인 반면, 디젤 가격은 전국적으로 거의 19% 증가했으며 평균적으로 DGE(디젤 갤런 등가물) 기준 CNG 가격보다 평균적으로 25% 더 높았습니다. 결과적으로, 연례 지속 가능한 차량대 설문조사에서 연료 비용은 CNG 사용자의 주요 이점이었습니다. 응답자의 79%가 낮은 비용을 이점으로 보고했습니다.

천연가스 엔진은 어떤 결과를 기대해야 합니까?

구형 차량을 업그레이드할 때 온실 가스 배출가스 감소를 기대할 수 있습니다.

예를 들어, 커민스 L9N 천연가스 엔진이 장착된 새로운 대중교통 버스는 일반적으로 구형 디젤 버스보다 휠당 온실가스 배출량이 11% 적습니다. (구형 버스가 새로운 버스로 대체되고 L9N 엔진의 디젤 버전으로 대체된다면 배출량은 6% 감소할 것입니다. 100대의 대중교통 버스로 구성된 중형 차량을 CNG 버스로 대체하면 평균적으로 연간 약 1,300톤의 CO2 배출을 제거할 수 있습니다. 이는 280대의 차량을 도로에서 벗어나는 것과 같습니다.

재생 천연가스(RNG)를 사용하면 온실 가스 배출량 감소가 더욱 클 수 있습니다. 재생 가능한 천연가스는 주로 유기 폐기물의 분해에서 비롯된 메탄을 사용하여 제조됩니다. 여기에는 폐수 처리 시설에서 포획된 매립지 가스 또는 메탄 또는 농업 폐기물이 포함될 수 있습니다.

RNG를 사용하면 총 탄소 강도 점수가 낮아집니다. RNG는 그렇지 않으면 가스에서 벗어났을 메탄으로 만들어지기 때문입니다. 이러한 가스를 포집하면 대기권에 진입하는 것을 방지하고 총 유정-휠 점수가 크게 감소합니다. RNG 공급원료에 따라 탄소 강도를 0 이하로 낮출 수도 있습니다. 재생형 천연가스는 화석 자원에서 얻은 천연가스와 기능적으로 동일합니다. 화석 천연가스와 소량의 RNG를 혼합하면 즉각적인 환경적 이점을 얻을 수 있습니다. 또한 매년 RNG는 북미 지역에서 사용되는 모든 CNG의 더 큰 비율이 되어 천연 가스가 재생 가능한 미래에 중요한 역할을 하는 데 기여합니다.

천연가스 차량을 차량에 통합하는 것을 고려하고 있는 이유는 중요하지 않습니다. 커민스는 가장 까다로운 작업을 수행할 수 있는 다양한 CNG 엔진 옵션을 보유하고 있습니다.

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상용 차량 공간에서 차량의 전반적인 운송 배출량을 줄이는 데 도움이 될 수 있는 선택의 폭이 늘어나고 있습니다. 선단이 엄격한 배출가스 규정을 준수하려고 하든 기업 ESG 및 지속 가능성 목표를 달성하든 탐색하기가 어려운 공간일 수 있습니다. 저탄소 연료 유형 통합, 운전자 교육, 새로운 서비스 요구 사항 학습 또는 대체 연료 채택의 정치적 불확실성을 극복하는 것에 대한 복잡성은 압도적이고 혼란스러울 수 있습니다.

하지만 가장 중요한 것은, 플릿이 비즈니스 모델에 큰 차질을 빚지 않는다는 것입니다. 디젤 엔진에서 얻는 것과 유사한 성능과 범위를 유지하여 비즈니스를 효과적으로 운영하는 동시에 더 깨끗하고 효율적으로 실행하기 위한 조치를 취해야 합니다. 이것이 바로 커민스가 도울 수 있는 부분입니다.

커민스는 다양한 저탄소 솔루션을 개발하여 선단이 비즈니스의 일상적인 운영에 큰 지장을 주지 않고 제로 배출로의 여정을 시작하도록 돕고 있습니다. 커민스는 배터리 전기(BEV) 및 수소 연료 전지와 같이 테일파이프 배출량이 전혀 없는 제품을 보유하고 있습니다. 또한 프로판, 수소, 천연가스와 같은 제로에 가까운 내연 제품을 생산합니다.

이 문서에서는 현재 사용 가능한 가장 성숙하고 검증되었으며 가장 파괴력이 낮은 저탄소 차량 유형 중 하나인 압축 천연가스(CNG) 엔진 및 차량에 특히 초점을 춥니다.

천연가스 엔진과 차량의 이점은 무엇입니까?

천연가스 엔진과 차량(또는 NGV)은 수십 년 동안 계속되어 왔습니다. 커민스는 30년 이상 거슬러 올라가는 CNG 엔진 제조 역사를 가지고 있습니다. 커민스는 그 당시 85,000대 이상의 천연가스 엔진을 제작했습니다. 이 엔진은 현재 테스트, 검증 및 사용 가능합니다.

천연가스는 글로벌 오일 시장에 연결되지 않는 풍부한 국내 연료 공급원입니다. 즉, 연료가 널리 공급되고 디젤과 가솔린 가격보다 가격이 더 안정적이고 저렴하다는 것을 의미합니다.

천연가스는 또한 차량에 사용되는 디젤 엔진과 유사한 출력과 토크 정격을 제공할 수 있으므로 CNG 차량을 차량에 통합하거나 구형 디젤 트럭을 쉽게 교체할 수 있습니다. 차량이 운반할 수 있는 총 탑재하중 또는 주행 범위에 대해 큰 양보를 하지 않고도 쉽게 차량을 교체할 수 있습니다. 이는 대중교통 버스, 장거리 운송, 쓰레기 수거, 픽업/배송 같은 응용 분야에 특히 중요합니다. CNG 차량은 수백 마일을 주행하고 대부분의 시간 동안 최대 부하로 작동할 것으로 예상됩니다.

운송 분야에서 천연가스의 또 다른 주요 이점은 재생 가능한 천연가스(RNG)를 통해 아제로 탄소 배출량을 달성할 수 있다는 것입니다. 재생 가능한 천연가스는 주로 유기 폐기물의 분해에서 비롯된 메탄을 사용하여 제조됩니다. 여기에는 폐수 처리 시설 또는 농업 폐기물에서 포획된 매립지 가스 또는 메탄이 포함됩니다.

RNG를 사용하면 총 탄소 강도 점수가 낮아집니다. RNG는 그렇지 않으면 가스에서 벗어났을 메탄으로 만들어지기 때문입니다. 이러한 가스를 포집하면 대기권으로 진입하는 것을 방지하고 RNG 차량의 총 유정 점수가 현저히 감소하여 RNG 공급원유에 따라 차량 생성 탄소 강도를 0 이하로 낮출 수 있습니다. 재생형 천연가스는 또한 화석 자원에서 얻은 천연가스와 기능적으로 동일합니다. 화석 천연가스와 소량의 RNG를 혼합하면 즉각적인 환경적 이점을 얻을 수 있습니다. 그리고 매년 RNG는 북미 지역에서 사용되는 모든 CNG의 더 큰 비율이 되어 천연 가스가 재생 가능한 미래에 어떤 역할을 할 것인지에 기여합니다.

RNG의 탄소 강도가 크게 감소한 것도 폐기물 관리, UPS, 베르너 트럭 같은 기업들이 천연가스 트럭에 투자하는 이유 중 하나입니다.

이 회사들은 혼자가 아닙니다. 2022년 지속 가능한 차량 보고서(State of Sustainable Fleets Report)에 따르면 RNG 엔진을 탑재한 트럭을 탑재한 차량은 지속적으로 천연가스 차량의 주요 이점으로 배출량 감소를 꼽고 있습니다. 2021년 캘리포니아 저탄소 연료 표준(LCFS)에서 보고된 모든 천연가스의 평균 탄소 농도가 0 미만이었으며, NGV는 차량 대를 위한 유일한 탄소 음수 운송 옵션이었습니다.

천연가스 엔진으로 전환할 때 어떤 경제적 영향이 있습니까?

2021년 내내 압축 천연가스는 변동성이 더 큰 디젤에 비해 분명한 비용 이점과 상대적 가격 안정성을 유지했습니다. 청정 연료는 그 가치를 계속 증명했으며, CNG의 가격은 2020에 비해 공공 연료 스테이션에서 평균 약 3% 증가했습니다.

디젤 가격은 전국적으로 거의 19% 증가했으며, 평균적으로 DGE(디젤 갤런 등가물) 기준 CNG 가격보다 평균적으로 25% 높았습니다. 연례 지속 가능한 차량대(State of Sustainable Fleets) 설문조사에서 연료 비용은 CNG 사용자의 주요 이점이며, 응답자의 79%가 낮은 비용을 이점으로 보고했습니다.

천연가스 엔진에 적합한 응용 분야는 무엇입니까? 

대부분의 상업용 응용 분야는 천연가스에 적합합니다. 트럭과 버스에는 천연가스 엔진의 많은 예가 있습니다. NGV 채택을 선도하는 차량에는 쓰레기, 지역 운송, 대중교통 버스, 화물, 도시 및 공공 유틸리티 응용 분야를 포함하는 차량이 포함됩니다. 디젤 차량과 마찬가지로, 이 차량들은 더 쉬운 충전을 위해 현장에 설치된 CNG 급유 지점에서 연료를 보급하기 위해 매일 "기지로 귀환"합니다.

중장거리 트럭의 경우 급유가 더 어렵습니다. 장거리 트럭은 주요 고속도로를 따라 공공 급유 스테이션에 의존합니다. 현재 공공 CNG 펌프의 수는 디젤 펌프의 수로 인해 난장판이 되고 있지만 커민스와 여러 운송 업계 파트너들은 이를 변경하기 위해 진전하고 있습니다. 이 회사는 최근 러브스 트래블 스톱(Love's Travel Stops) 및 트릴리움(Trillium)과 협력하여 저탄소 및 제로 탄소 연료 및 파워트레인 솔루션을 강화하기 위한 계획을 발표했습니다.

커민스는 또한 최근 클래스 8 장거리 응용 분야를 위해 설계된 15리터 천연가스 엔진 X15N을 개발할 계획을 발표했습니다. X15N에 대한 소식은 이미 북미 중장비 트럭 시장에 상당한 관심과 흥분을 불러 일으키고 있습니다. 그 결과 중장비 트럭(HDT)이 선정한 2022년 상위 20대 신제품 중 하나로 선정되었습니다.

천연가스 엔진으로 전환하는 것이 언제 합리적일까요?

결론은 천연가스 엔진으로 전환할 때 개별 차량의 특정 듀티 사이클 및 임무 프로필에 따라 비즈니스 결정을 내린다는 것입니다. 운영 및 재정적 영향을 주의 깊게 평가해야 합니다. 점점 더 많은 기업들이 NGV가 제공하는 이점을 인식하고 있지만 각 상황은 다릅니다.

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상용 차량을 관리하는 경우 수소 엔진과 수소 연료 전지에 대해 읽거나 들어보셨을 것입니다. 연료 전지는 지난 몇 년 동안 먼 길을 왔으며 밝은 미래를 가지고 있습니다. 수소 엔진과 수소 연료 전지는 각각 현재와 수십 년 전에 상업 운송 부문의 탈탄소화에 중요한 역할을 합니다. 수소 엔진에는 신뢰성과 내구성 외에도 고려해야 할 다른 중요한 인사이트가 있습니다.

수소 엔진은 친숙한 기술입니다

차량에 수소 엔진을 탑재하는 것은 일반 내연기관에 수소를 펌핑하는 것 만큼이나 친숙합니다.

음, 거의 규칙적.

수소 엔진은 안전하고 효율적으로 작동하려면 약간의 수정이 필요합니다. 예를 들어, 점화 시스템은 점화 전 및 엔진 압착과 같은 문제를 피하기 위해 수소를 위해 특별히 설계되어야 합니다. 그러나 전체 엔진 및 드라이브 트레인 구조와 수소 엔진의 작동 방식은 디젤 엔진과 거의 동일하게 유지됩니다. 한 가지 예외는 연료 시스템입니다. 수소는 매우 높은 압력을 견딜 수 있도록 특별히 설계된 가스 실린더에 저장됩니다. 교육은 정비 중에 안전한 수소 처리 관행을 배우는 것이 좋습니다.

수소 내연 엔진(ICEs)은 매우 효율적일 수 있으며 다른 제로 탄소 연료 솔루션에 비해 총 운영 비용이 매우 흡사합니다. 커민스 스파크 점화 기술과 연료 불가지론 엔진 플랫폼을 통해 당사는 오늘날의 천연가스 엔진 효율을 초과하는 브레이크 열 효율(BTE)을 달성할 수 있습니다. 더욱 정교해짐에 따라 디젤과 같은 효율성도 달성할 수 있습니다. 하이브리드 파워 트레인에 ICE 수소를 결합하고 커민스의 ADEPT 시스템과 같은 고급 기능을 사용하여 효율성을 더욱 높일 수 있습니다.

수소 엔진은 배출가스를 낮추고 탈탄소화할 수 있는 효과적인 방법입니다.

중요한 것은, 수소 엔진 차량은 윤활유 연소로 인한 미량 외에 CO2을 방출하지 않습니다. 녹색 수소를 사용하더라도 탄소 배출이 발생하지 않습니다.

하지만 제로에 가까운 배출가스 차량을 운영하는 데는 대가가 따른다. 모든 저탄소 기술도 마찬가지입니다. 그러나 특정 응용 분야에서는 대형 트럭과 같이 수소 엔진의 예가 더 널리 퍼질 가능성이 높습니다.

귀사의 비즈니스에 적합한 수소 엔진 차량은 언제입니까?

따라서 비즈니스가 온실 가스 배출을 줄여야 한다고 가정해 봅시다. 수소 엔진 차량은 언제 올바른 해결책일까요?

첫째, 연료 공급 전략이 필요합니다. 매일 밤 차량이 중앙 창고로 "이동"하는 차량은 좋은 후보자입니다. 중앙 창고에 수소 연료 지점을 설치할 수 있습니다. 이러한 유형의 연료 공급 전략은 많은 CNG 차량 운영자에게 친숙할 것입니다.

차량이 서로 수백 마일 이내의 물류 센터 사이를 오가는 경향이 있다면 유사한 급유 시스템이 작동할 수 있습니다.

고정 경로에서 장거리 트럭을 운영하는 경우, 수소 연료 지점이 경로에 설치되는 한 수소 엔진도 합리적일 수 있습니다. 여러 기업과 정부 기관이 이러한 목적을 위해 수소 통로를 건설하고 있습니다.

하루 2~300마일 이상을 주행하는 중형 및 중장비 차량은 오늘날 배터리 전기 기술보다 수소 엔진이 더 좋을 것입니다. 트럭은 많은 전력을 사용하므로 전기 트럭에는 대형 배터리가 필요합니다. 이론상으로는 더 큰 배터리가 전기 트럭의 범위를 확장할 수 있습니다. 그러나 이는 화물 공간 손실, 충전 시간 손실 증가, 자본 비용 증가 등의 측면에서 가격이 책정됩니다. 대조적으로 수소 엔진 차량은 몇 분 안에 연료를 보급할 수 있으며 범위에 대한 탑재하중 용량을 거래하지 않고도 디젤 차량과 유사한 범위를 달성할 수 있습니다.

커민스는 6.7리터와 15리터 엔진을 포함한 일련의 수소 엔진을 개발하고 있습니다. 이러한 엔진을 완전히 테스트하고 검증하면 차량 제조업체가 사용할 수 있습니다. 커민스는 주요 운송 및 물류 회사인 베르너 엔터프라이즈(Werner Enterprise)와 협력하여 새로운 15리터 천연가스 및 수소 엔진의 검증을 진행하고 있습니다. 수소 엔진은 기존 엔진을 거의 교체할 수 있으므로 가장 좋아하는 트럭의 수소 엔진 버전이 향후 몇 년 내에 공급될 수 있습니다.

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트럭 또는 이미 수소 연료 전지 프로그램을 갖고 있는 버스 제조업체인 경우 고객을 위한 옵션으로 수소 내연 기관(ICE)이 있는 차량 라인을 제공하는 것을 고려해야 합니다.

왜? 이유는 간단합니다. 디젤 엔진을 수소 엔진으로 교체하는 것이 다른 기술을 중심으로 차량을 설계하는 것보다 더 쉽습니다. 또한 연료 전지 차량 구매에 관심이 있는 고객은 연료 전지 기술이 계속 발전하는 동안 수소 ICES로 구동되는 차량을 구매하는 데 관심이 있을 수 있습니다. 하지만 현재의 엔진 기술에 대한 친숙함은 두 가지 이유의 핵심입니다.

수소 내연 엔진이 친숙해 보입니다

기존 장비 제조사(OEM)의 경우, 최소한의 노력으로 현재 차량을 수소 엔진을 수용할 수 있도록 재설계할 수 있습니다. 종종 드라이브라인, 변속기, 브레이크 또는 트럭 섀시에 큰 변화가 필요하지 않습니다. 재설계 단계에서 차량 아키텍처를 가장 집중적으로 수정한 것은 수소 연료 시스템의 추가일 수 있습니다. 그러나 커민스는 수소 저장 시스템의 선두 주자인 NPROXX와의 합작 투자로 이러한 수정을 가능한 한 마찰 없이 만드는 데 도움을 주고 있습니다. 커민스는 종단단 수소 시스템을 제공함으로써 OEM 업체들이 수소 엔진 차량을 쉽게 설계할 수 있게 해줍니다. 이 같은 접근 방식은 수소 엔진에 관심이 있는 차량 운용사에게도 관련이 있습니다.

수소 엔진이 작업을 완료하고 탈탄소화에 도움을 줍니다. 

ICE 수소 차량을 소유하고 운영하는 최종 고객 경험은 압축 천연가스(CNG) 차량을 소유하고 운영하는 것과 유사합니다.

수소 엔진이 장착된 차량은 가장 힘든 작업을 수행할 수 있는 동력을 제공합니다. 운전자들은 수소 엔진이 천연가스 엔진과 동일한 성능을 제공하고, 이를 위해 디젤 엔진과 비슷한 성능을 제공한다는 것을 알게 될 것입니다. 정비 관리자들은 기존의 가솔린 또는 디젤 엔진을 사용할 자격을 갖춘 대부분의 정비사가 수소 엔진을 유지할 수 있음을 알게 될 것입니다. CNG 연료 지점을 사업소에 설치한 고객은 수소 연료 공급 지점을 운영하는 것도 크게 다르지 않다는 것을 알게 될 수도 있습니다.

수소는 탄소가 없는 연료이기도 합니다. ICE 수소 소유자는 탈탄소화 목표를 더 빨리 달성할 수 있습니다. 수소 엔진은 차량 차량에서 발생하는 전반적인 상용 운송 배출량을 줄여 회사의 전반적인 탄소 발자국을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

연료 전지 차량의 길을 열어주는 수소 엔진

그렇다면 연료 전지 프로그램과 수소 엔진은 어떻게 서로를 보완할 수 있을까요? 수소 엔진과 수소 연료 전지는 선택 사항이 아닙니다. 반대로, 수소 엔진의 채택은 연료 전지의 광범위한 채택을 촉진하는 데 도움이 될 가능성이 높습니다.

커민스가 2027년에 대규모 수소 엔진 생산을 할 예정임을 고려할 때, 향후 더 많은 고객이 수소 엔진으로 트럭을 운행할 것으로 예상할 수 있습니다.

더 많은 수소 차량이 진입하기 시작함에 따라 수소 인프라를 위한 수소 엔진의 이점은 더욱 분명해질 것입니다. 고객은 수소를 조달하는 것이 더 쉽고 저렴합니다. 또한, 수소를 연료로 사용하면 전반적으로 더 편안하게 사용할 수 있습니다. 수소 저장 기술도 더욱 성숙해졌고 더 큰 규모로 사용될 것입니다. 이렇게 하면 결국 연료 전지 차량의 채택이 더 쉬워질 것입니다.

더 많은 것을 배우고 싶으시다면, 수소 엔진과 관련하여 자주 묻는 질문에 대한 답변을 확인하는 것을 잊지 마세요.

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