자동차 연료별 장단점(휘발유/경유/LPG)

 

안녕하세요. EnerTravel입니다. 

오늘의 EnergyTok 주제는 '자동차 연료 별 장단점(휘발유/경유/LPG)'입니다.

 

 

내연기관 자동차 연료 비교

 

우리가 일상생활에서 목격하는 자동차들은 각각의 다른 종류의 엔진을 사용하기에 필요한 연료도 상이합니다. 또한 자동차는 연료의 형태와 차량의 모델에 따라 연비도 달라지게 되는데 그 이유는 바로 휘발유(가솔린), 경유(디젤), LPG 연료가 가지고 있는 각각의 장단점이 다르기 때문입니다. 내연기관 차량에 사용되는 연료, 즉 석유제품은 석유정제 과정 중 분별되어 증류하는 온도의 차이를 이용하여 정유공정에서 생산되며, 기화되는 온도 차이를 이용하기 때문에 서로 다른 엔진구동 방식을 사용하게 됩니다. 

1) 휘발유 : 끓는점 35~180도  

휘발유는 끓는점 35~180도에서 원료를 얻을 수 있으며 부드러운 고속주행이 가능한 연료인데요. 가속성이 좋고 진동이 적기 때문에 안정감 있는 승차감을 느낄 수 있으며 정숙하고 원만한 주행성능과 함께 타 유종 대비 마력이 좋은 편이라 내연기관 차종 중 가장 큰 인기를 끌고 있습니다. 휘발유 연료는 공기와 연료를 섞은 혼합기 속에 불꽃을 터트려 인공적으로 폭발하게 하는 발화 방식을 사용합니다.

 

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2) 경유 : 끓는점 240도 ~ 350도  

경유는 끓는점 240도 ~ 350도 사이에서 기화가 되는데요. 상압증류탑에서 원유를 최대 250도까지 가열하면 경유 엔진의 원료인 LGO(Light Gasoil)이 생산되고 이를 수첨탈황하여 우리가 일상생활에서 사용하는 경유 유분이 탄생하게 되는 것입니다.

 

경유는 압축되어 있는 공기에 연료를 분사하여 자체적으로 폭발하도록 유도하여 효율을 좋게 만듭니다. 경유를 연료로 쓰는 자동차 즉, 디젤 자동차의 장점으로는 아무래도 연비를 손꼽을 수 있는데요. 휘발유와 디젤 LPG 중 연비가 제일 좋은 것은 경유입니다. 자동차 계기판만 보더라도 휘발유와 LPG는 RPM을 보았을 때 8까지 있는 방면 디젤은 RPM이 6까지 있는데요. 이러한 차이의 의미는 경유엔진이 적은 회전으로 더욱 많은 힘을 낸다는 것을 뜻하는 것으로 통상적으로 경유차량은 휘발유와 LPG를 연료로 쓰는 차량에 비해 토크가 높은 편입니다. 토크가 높다는 것은 액셀을 밟았을 때 그 힘이 더욱 충분하다는 의미로 이와 같이 경유엔진은 순간적으로 폭발하는 힘이 좋아 SUV, 캠핑카, 트럭, 탱크로리 등에 주로 사용되고 있습니다. 

 

디젤엔진의 단점으로는 일단 특유의 달달 거리는 진동과 소음이 휘발유 LPG에 비해 심하다는 점입니다 이뿐만 아니라 기타 소모품에서 휘발유 차량에 비해 더욱 가격이 높은 것을 느끼실 수 있으실 텐데요. 연료 값과 연비가 좋지만 기타 소모품에서는 디젤 차량이 가솔린 차량보다 값이 더욱 비싼 편입니다.

 

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3) LPG : 끓는점 -42 ~ -1도 

LPG의 끓는점은 -42 ~ -1도로, 분사할 때 기체상태이기 때문에 온도에 따라 부피가 달라지는데요. 기체라 제어가 어려운 부분이 있어 요즘에는 LPI 엔진을 사용하는 추세이기도 합니다. LPG 차량이 다소 연비가 좋지 않고 겨울철 시동이 걸리지 않는 문제들이 생겨나면서 이를 보완하고자 탄생한 것이 LPI인데요. LPI는 LPG 차량에 사용되는 엔진 시스템의 진화된 버전이라고 생각하시면 됩니다. 우리가 차량용 연료로 사용하는 LPG는 C4(부탄, Butane)으로 상대적으로 연료 가격이 저렴하고 휘발유 엔진만큼이나 연소과정이 정숙하고 조용하다는 장점이 있지만, 일반 주유소 대비 LPG 충전소가 적다는 단점이 있습니다. 

 

또한 LPG는 연료가 상대적으로 저렴한 것은 맞지만 연비는 예상을 깨고 전혀 좋지 않습니다. 연비 그 자체만으로는 휘발유/경유/LPG 중에는 가장 좋지 않지만 제품 가격과 제세금 비용이 압도적으로 저렴하기에 서민 연료로서의 이미지를 갖고 있습니다.  

 

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연료에 따른 자동차 엔진 특성  

1) 휘발유 엔진
휘발유 엔진은 불꽃 점화식 기관으로 공기에 연료 입자를 섞은 다음 엔진 내부에서 1/10로 압축합니다. 그런 후 점화플러그에서 전기 불꽃을 발생시켜 엔진을 점화하게 되는데요. 이때 발생하는 가스의 압력으로 피스톤을 움직여 동력을 발생시키는데 경유 엔진에 비해 진동과 소음이 적어 승용차용으로 많이 사용되고 있습니다. 단, 연료비가 많이 든다는 단점이 있고 경유 엔진 보다 불이 천천히 붙고 폭발력과 압축하는 힘이 적습니다. 가솔린 엔진은 점화가 전파되는 속도가 느려 실린더 크기를 키우기 힘들기 때문에 엔진 크기를 키우기가 어려워 세단 위주의 승용차에 적합합니다. 물론 실린더의 수를 늘릴 수 있지만, 엔진 설계도 힘들고 엔진 생산 비용도 많이 비싸집니다. 

 

2) 디젤(경유) 엔진 

디젤(경유) 엔진은 압축 착화식 기관을 의미하며 다른 엔진과는 달리 내부에 점화플러그가 없고, 압축한 공기를 연료를 빠르게 분사한 후 온도와 압력에 의해 연료가 스스로 폭발하게 하는 자연발화 방식을 사용합니다. 이때 공기를 1/20로 압축하면 바로 이 압축열로 인해 자연스럽게 불이 붙게 되고 폭발을 하게 되는 것인데요. 순간적으로 폭발하는 힘이 강하고 리터당 연비가 휘발유 차보다 좋아 일반 승용차뿐만 아니라 대부분의 화물 및 배달 트럭, 기차, 버스, 보트, 농기계, 건설 및 군용 차량 등 다양하게 쓰이고 있는데요. 이는 바로 디젤엔진은 실린더 크기를 키우기에 용이하기 때문입니다.

무거운 짐을 싣는 트럭 등 상용차량/군용 차량은 몇 시간 동안 도로를 빠르게 달리려면 폭발적인 에너지를 방출하여 내연기관의 회전력을 극대화시킬 수 있는 엔진의 구조 및 크기가 필요합니다.

 

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이처럼 상용차, 군용 차량 등 전 세계 육상수송 네트워크를 책임지고 있는 디젤 엔진이  경유를 연료로 사용하다보니 경유(Diesel)은 말 그대로 국가의 주요 에너지원으로서 관리되고 있으며, 우리나라 정부에서는 세수부족에도 불구하고 2023년 1월에 이어, 5월 한번 더 경유(Diesel)의 유류세 인하폭을 존치하며 물가 안정을 도모하고 있습니다. 

 

한편, 경제성과 효율성으로 많은 사랑을 받던 디젤엔진은 오염물질 배출이 상대적으로 많은 탓에 많은 비판과 도전에 직면하고 있습니다. 각국의 미세먼지 배출기준 강화에 따라 전세계 경유차량 대부분에는 매연여과장치 DPF를 달게 되었고, 특히 유럽연합(EU)에서는 환경보호를 위해 배출가스 기준을 유로 6으로 상향하며, 미세먼지 배출기준은 물론 ‘질소산화물’의 배출량까지 배기가스 재순환장치, 또는 LNT, SCR 같은 촉매를 통해 대폭 개선하며 오늘날에는 휘발유 차량과 거의 대등한 수준을 충족해야지만 시장에서 판매될 수 있도록 개선되었습니다.

 

 

3) LPG 엔진 

LPG 엔진은 기본적으로 휘발유 엔진과 전체적인 구동방식이 비슷합니다. 하지만 일부 압축비율과 밸브시트, 점화플러그 등에서 차이가 나는데요. LPG 엔진은 액화석유가스를 감압기화장치를 통해 엔진 기관에 흡수시키는 원리를 사용하며 휘발유 엔진에 비해 연료비가 저렴하고 유해물질의 발생량도 적으며 수명이 길다는 장점이 있습니다. 또한, 배기가스에 포함된 일산화탄소의 양도 적기 때문에 환경적인 면에서 이점이 있어 저공해차량으로 분류되기도 합니다. 다만 휘발유 엔진보다도 힘이 부족한 편이라, 일부 스포티한 드라이빙을 선호하시는 차주들에게는 맞지 않는 차량이기도 합니다.

 

4) 연료 별 장단점 정리  

휘발유, 경유, LPG는 연료의 형태에 따라 서로 다른 엔진구동방식을 사용하기 때문에 각각이 가지고 있는 장단점이 있으니 아래 표 속 정리내용을 꼭 확인하신 후 차량 구매를 고민하시는 것을 추천드립니다~! 

연료 유형	장점	단점
휘발유	- 진동과 소음이 적다 - 승차감이 좋다 - 가속이 부드럽다	- 연비가 나쁘다 - 점화 장치 고장이 잦다 - 탄소 배출량이 높다
경유	- 연비가 좋다 - 힘(토크)가 좋다	- 진동과 소음이 크다 - 차량 가격이 비싸다
LPG	- 연료가 저렴하다 - 연료계통의 수명이 길다 - 친환경적이다	- 충전소가 적다 - 힘이 좋지 않다 - 연비가 좋지 않다

 

오늘은 '자동차 연료별 장단점(휘발유/경유/LPG)'에 대하여 알아보았습니다!
다음 글에서는 '중질유(Bunker Oil, 벙커씨유)'에 대해 알아보도록 하겠습니다~