하이브리드 및 전기자동차 성능시험 및 환경성평가 방법...

발간등록번호

11-1480523-001284-01

NIER NO

NIER-SP2012-321

최종 보고서 / 2012. 12. 5.

하이브리드 및 전기자동차

성능시험 및 환경성평가 방법

조사연구

제 출 문

본 보고서를 “하이브리드 및 전기자동차 성능시험 및 환경성평가 방법 조사연구”

용역의 최종보고서로 제출합니다.

2012. 12. 5.

연 구 기 관 : 한양대학교산학협력단 (주관기관)

자동차부품연구원 (위탁기관)

연 구 수 행 기 간 : 2012. 4. 6. ~ 2012. 12. 5.

연 구 책 임 자 : 이 창 식 (책임연구원)

서 영 호 (책임연구원)

연 구 원 : 박 성 욱 (연구원)

노 현 구 (연구원)

권 석 주 (연구보조원)

최 민 기 (연구보조원)

최 용 준 (연구조원)

강 은 정 (연구조원)

목 차

제 1 장. 배경 및 목적 1

제 2 장. 연구 과제의 범위 4

제 3 장. 세부과제 수행내용 6

제 1 절. 국내외 하이브리드 및 전기자동차 배출가스 시험방법 조사 6

제 2 절. SAE J1711의 하이브리드 및 전기자동차 시험절차 12

제 3 절. 하이브리드 자동차 (HEV)의 시험방법 및 주행조건이

오염물질 및 이산화탄소 배출에 미치는 영향 평가 48

제 4 절. 전기자동차 (EV)의 시험방법 및 주행조건이

일충전주행거리 및 전기에너지소비효율에 미치는 영향 평가 50

제 5 절. HEV 및 EV의 시험을 위하여 위탁기관인

자동차부품연구원의 시험장비 53

제 4 장. 과제 시험결과 56

제 1 절. 하이브리드자동차의 연비 및 배출가스 시험결과 56

제 2 절. 전기자동차의 연비 및 배출가스 시험결과 60

제 3 절. 전기자동차의 외기 온도조건 (상온, 저온)의 영향 평가 67

제 4 절. HEV 및 EV에 대한 에어컨 작동여부의 영향성 판단 69

제 5 절. EV와 경유 및 휘발유 자동차와의 환경성 평가 72

제 5 장. 연구 기대효과 및 활용방안 76

제 1 절. 기술적 기대효과 76

제 2 절. 경제적 기대효과 76

제 3 절. 정책적 활용방안 77

제 4 절. 기술적 활용방안 77

제 6 장. 향후 추진 계획 78

제 1 절. 향후 그린카 전망분석 78

제 2 절. 향후 과제분석 80

1

제 1 장. 배경 및 목적

❍ 다량의 배기가스로 인한 지구온난화가 전 세계적으로 기상이변을 빈번히

발생하고 있음. 이러한 상황에서 세계 주요 선진국 (미국, 일본, 유럽)들

은 IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) 기후변화 협약

을 통해 이산화탄소 (CO2) 배출 감축 목표 규제를 설정하였다. 전 세계

에너지 소비 관련 온실가스 배출을 조사한 결과 수송부문이 차지하는 비

율이 약 23%로 기록되고 있으며, 일본자동차공업협회 (JAMA, Japan

Automobile Manufacturers Association)는 2030년 수송부문 온실가스 배

출량이 2008년보다 60% 이상 증가할 것으로 전망하고 있다.

❍ 미국, 일본, 그리고 유럽 등 세계 주요 선진국들은 수송부분에서의 연비

및 CO2 온실가스 배출제한 규제에 효과적으로 대응하기 위하여 기존의

내연기관을 대체하기 위하여 하이브리드 자동차 (HEV) 및 전기자동차

(EV)와 같은 진일보한 형태의 환경 친화적 자동차의 도입이 시급하다고

판단하고 있다.

❍ 최근 세계화에 발맞추어 강화되는 수송부문의 연료 소모율 연비규제 및

CO2 온실가스 배출규제를 만족시키기 위한 각국의 투자와 자동차 산업

의 기술개발 노력이 치열하게 맞물려져 친환경 자동차의 시장이 성장하

고 있다. HEV 및 EV 등의 하이브리드 및 전기자동차 보급을 위한 기술

개발 투자 및 경쟁력의 확보 또한 활발히 진행되고 있다. (2004년 기준,

IPCC The Fourth Assessment Report – AR4)

❍ 미국 오바마 행정부는 2009년에 미국 내에서 운행하는 자동차의 평균 연

비를 현행 10.6km/l에서 2016년까지 15.1km/l로 상향 조정하고, 승용차

의 경우 연비를 2012년부터 단계적으로 높여 16.6km/l까지 강화하는 강

도 높은 자동차 연비규제 방안을 발표하였다. 과거의 연비 및 배기규제

는 제작社에게 권고사항으로 제안되었다면, 현재 및 향후의 규제방안들

2

의 특성으로는 그 기준에 미달하는 자동차의 판매를 제한하는 등 더욱

강력한 연료소비율 연비규제 및 CO2 온실가스 배출규제를 추진할 예정

이다. 일본은 2015년까지 연비를 2004년 대비 20% 개선하도록 의무화한

다고 발표하고, 유럽은 2012년까지 CO2 배출량을 130g/km로 규제한다

고 발표하였다.

❍ 아래의 [그림 1] 에서 우리나라의 배출 전망을 살펴보면 1990년에 298백

만 톤에서 2020년 813백만 톤의 배출전망이 예상된다. 하지만 정부차원

의 지원 및 제작사 기술 개선을 통하여 2020년까지 배출량을 569백만 톤

으로 감축을 목표로 한다. CO2 온실가스 배출량을 감축하는 세계화에 발

맞추어 동일년도 배출전망대비 30%의 감소를 목표로 하고 있으며, 이는

2005년과 비교하여 4% 감소를 목표로 하는 최종안을 수립하였다. 추가적

으로 2012년부터 자동차에 대한 연료소비율 연비규제 및 CO2 온실가스

배출규제를 실시하기로 협의하였다.

[그림 1] 주요국 온실가스 감축 추진 목표

(출처 : 기술표준원 기술보고서 제 25호, 2010)

❍ 국내뿐만이 아니라 세계 자동차시장 전망을 살펴보면, 하이브리드 (HEV)

및 전기자동차 (EV) 등으로 대표되는 친환경자동차 시장규모는 2010년

이후 기존의 내연기관자동차 시장을 대체하기 시작하였으며 2035년경 신

3

규차량 전량을 차지할 것으로 예상되고 있다. 아울러 세계 친환경자동차

의 시장규모는 2015년에는 400만대를 넘어설 것으로 전망되고 있다. 따

라서 하이브리드 (HEV) 및 전기자동차 (EV)의 국내 시장 확대와 국제

경쟁력 강화를 위해서는 보급 활성화가 요구되며 이에 따른 관련 기반,

기술 및 정책 등의 개발이 시급한 실정이다.

❍ 전기에너지를 사용하는 하이브리드 및 전기자동차는 기존의 온실가스 측

정 방식으로는 정확한 온실가스 배출량 측정이 어려우므로 이에 대한 대

책이 필요하다. 또한 하이브리드 및 전기자동차의 경우, 주위환경 및 운

행조건 (온도 조건, 에어컨 가동, 그리고 주행모드 등)이 차량성능 및 배

출가스에 미치는 영향이 크나, 이에 대한 분석 자료가 미비한 실정이다.

❍ 미국과 유럽을 중심으로 하이브리드 및 전기자동차의 성능측정 및 환경

성 평가방법에 대한 표준화 연구가 진행되고 있다. 유럽에서는 친환경

자동차의 종류를 Off Vehicle Charge Vehicle 및 Not Off Vehicle

Charge Vehicle로 분류하고 연료소비율 및 배기 배출물 표준화 측정절차

를 제정하고 있다.

❍ 따라서, 국내에서도 하이브리드 및 전기자동차에 적용된 회생제동장치

및 배터리 성능 시험방법 개선을 위한 관련 규정 조사 및 시험이 요구되

고 있다. 온도조건 및 공조기작동이 하이브리드 및 전기자동차의 배출가

스 특성에 미치는 영향에 대한 조사가 필요하다.

4

제 2 장. 연구 과제의 범위

❍ 선진국 자료조사

- 국제환경인증표준화 활동에 기반한 국내외 하이브리드 및 전기자동차

배출가스 시험방법 조사

❍ 하이브리드 및 전기자동차의 환경성 평가

- 하이브리드 자동차의 시험방법 및 주행조건이 오염물질 및 이산화탄소

배출에 미치는 영향 평가

- 전기자동차의 시험방법 및 주행조건이 일충전주행거리에 미치는 영향

평가

- 친환경자동차의 온실가스 및 대기오염 저감효과에 대한 연구결과 조사

- 경유 및 휘발유 자동차와의 환경성 평가

(세부연구내용)

❍ 하이브리드 및 전기자동차 배출가스 시험방법 자료조사

- 국제환경인증표준화 활동에 기반한 국내외 하이브리드 및 전기자동차

배출가스 시험방법 조사

❍ 하이브리드 자동차의 시험방법 및 주행조건이 오염물질 및 이산화탄소

배출에 미치는 영향 평가

- 주행모드 (CVS-75 3 Bag, CVS-75 4 Bag, HWFET)의 영향 평가

- 온도조건 (상온, 저온)의 영향 평가

- 에어컨 작동여부의 영향 평가

❍ 전기자동차의 시험방법 및 주행조건이 일충전주행거리에 미치는 영향

평가

- 주행모드 (UDDS, HWFET)의 영향 평가

5

- 온도조건 (상온, 저온)의 영향 평가

- 공조기 (에어컨 또는 히터) 작동여부의 영향 평가

❍ 하이브리드 및 전기자동차 환경성 평가

- 친환경자동차의 온실가스 및 대기오염 저감효과에 대한 연구결과 조사

- 경유 및 휘발유 자동차와의 환경성 평가

6

제 3 장. 세부과제 수행내용

제 1 절. 국내외 하이브리드 및 전기자동차 배출가스 시험방법 조사

❍ 하이브리드 차량의 연비시험 및 CO2 온실가스 배출규제를 위하여 일반

적으로 시간 대 속도가 나타나 있는 특정 모드를 실내 다이나모미터에서

모의 주행하여 배출되는 배기가스와 주행거리를 계산하여 연비를 취득한

다. 대표적인 주행모드로는 도시간 주행을 뜻하는 CVS-75 (Constant

Volume Sampling), 고속도로 주행을 뜻하는 HWFET (HighWay Fuel

Economy Test)로 구성되어 있다.

❍ 전기자동차의 국내 규격으로는 KS R 1133, KS R 1134, KS R 1135 규격

이 있으며, 전기 자동차 주행 시험방법 통칙, 타행시험 방법, 에너지 소

비율 및 일 충전 주행거리 시험 방법에 관련한 내용을 포함한다.

- KS R 1133 : 전기자동차 주행 시험 방법 통칙

- KS R 1134 : 전기자동차 타행 시험 방법

- KS R 1135 : 전기자동차 에너지 소비율 및 일 충전 주행 거리 시험 방법

❍ 전기자동차 에너지소비효율 측정 방법과 관련된 시험 규격으로는 KSR

ISO 8713, KSR ISO 8714, KSR ISO 8715 등이 있으며, 이들은 전기 도로

차량의 용어 및 도로 주행 특성과 기준 에너지 소모량 및 일 충전 주행

거리 등에 관련한 내용을 포함하고 있다.

- KSR ISO 8713 : Electric road vehicles - Vocabulary

- KSR ISO 8714 : Electric road vehicles - Reference energy

consumption and range - Test procedures for

passenger cars and light commercial vehicles

- KSR ISO 8715 : Electric road vehicles - Road operating characteristics

7

❍ 기본의 내연기관에서 연비시험 및 CO2 온실가스로 사용되는 도심주행

CVS-75의 경우는 다음과 같다. 시험이 진행되는 동안 시험실의 온도는

20 ~ 30oC, 습도는 30 ~ 70R.H.%를 유지하여야 한다. 동력계상에서의 자

동차 운전은 휘발유 및 가스, 경유 자동차의 경우는 3단계 (3 Bag 시험)

로 나누어진 주행계획에 의해 운전되며, 하이브리드 자동차의 경우는 한

주행주기가 추가된 4단계 (4 Bag 시험)로 나누어진 주행계획에 의해 운

전된다. 이때의 배출가스 분석은 각 단계에서 배출되는 가스를 배출가스

시료주머니와 희석 가스 시료주머니에 각각 포집하여 배출가스분석기로

측정한다. 아래의 [표 1]과 [그림 2]에 보다 자세한 하이브리드 자동차의

CVS-75 주행모드 속도 프로파일과 주행계획을 설명한다.

[표 1] 하이브리드 자동차의 주행계획

단 계 (CVS-75 4 Bag) 시간 [초] 거리 [km] 비 고

저온시동시험 초기단계

저온시동시험 안전단계

주 차

고온시동시험 초기단계

고온시동시험 안정단계

505

865

9~11분

505

862

5.78

6.29

-

5.78

6.29

저온시동

고온시동

계 57분 24.14

0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 33000

30

60

90

120

150

? ? ? ? ? ?? ? ? ?

2480 - 3346s

? ? ? ? ? ?? ? ? ?

1974 - 2479s

Soaking Time1374 - 1973s

? ? ? ? ? ?? ? ? ?

506 - 1373s

??

??

[km

/h]

? ? ? ? [sec.]

CVS-75 profile? ? ? ? ? ?

? ? ? ?0 - 505s

[그림 2] 하이브리드 자동차의 CVS-75 속도 프로파일

8

❍ 고속도로 주행시험주기 (HWFET, HighWay Fuel Economy Test)는 예비

주행 주기와 배출가스 측정을 위한 주행주기로 이루어져 있다. 각각의

시험주기는 동일한 속도 대 시간 관계를 갖는 주행 계획의 2회 반복으로

주행거리는 16.4km 이며 평균 속도 78.2km/h, 최대속도 96.5km/h로 비

시가지에서 주행하는 것을 모사하도록 되어 있다. 기본적으로 CVS-75 모

드 시험 직후에 실시되도록 설계되었고, 3시간 이내에 수행될 수 있는

경우 시가지 동력계 주행계획 (UDDS)의 한 주기 동안 동력계 상에서 예

비 주행된다. 아래의 [표 2]와 [그림 3]에 HWFET 주행모드의 속도 프로

파일과 주행계획을 설명한다.

[표 2] HWFET 모드의 주행계획

단 계 (HWFET) 시간 [초] 거리 [km] 비 고

예비주행단계

안정단계

측정주행단계

765

15

765

16.4

-

16.4

2회 반복

계 1,545 32.8

0 200 400 6000

20

40

60

80

100

120

??

??

[km

/h]

? ? ? ? [sec.]

HWFET profile

? ? ? : 16.5km? ? ? : 765?? ? ? ? : 96.4km/h? ? ? ? : 77.7km/h

[그림 3] HWFET 모드의 속도 프로파일

9

❍ 하이브리드 차량의 연료소비율 및 CO2 배출가스 특성을 알아보기 위하

여 기존의 내연기관에서 시행되는 CVS-75 및 HWFET 주행모드와 더불

어 NEDC (New European Driving Cycle) 모드에서 비교분석하였다.

NEDC 모드는 1970년에 제정된 ECE 15 UDC (Urban Driving Cycles)와

1990년에 제정된 EUDC (Extra-Urban Driving Cycle)를 혼합하여 만든

유럽연합 기준 주행 사이클이다. 최고속도 50km/h인 3번의 도시 사이클

과 최고속도 120km/h인 1번의 고속도로 사이클로 구성된다. 아래의 [표

3]과 [그림 4]에 EUDC 주행모드에 대한 시간대 속도 프로파일이 나타나

있다.

[표 3] ECE, EUDC, NEDC의 특징 비교

특징 단위 ECE 15 EUDC NEDC

거리 km 4 x 1.013 = 4.052 6.955 11.007

지속시간 s 4 x 195 = 780 400 1180

평균 속도 km/h 18.7 (아이들링 포함) 62.6 33.6

최고 속도 km/h 50 120 120

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 11000

20406080

100120140160180

EUDC Cycle0 - 195s x 4 times

Veh

icle

spe

ed [k

m/h

]

Experiment time [sec.]

NEDC profile

ECE 15 Cycles0 - 195s x 4 times

[그림 4] NEDC 주행모드의 시간대 속도 프로파일 개략도

10

❍ HEV 및 EV 국외 연비측정 시험방법 정리

- SAE J1711 : “미국 자동차공학회 (SAE)에서 발간하는 시험표준규격”

기존의 EV 및 HEV에 대한 연비, 배출가스 측정뿐만 아니

라 CD 운행구간과 CS 운전구간을 동시에 내포하고 있는

PHEV의 일충전주행거리, 에너지소비효율, 배출가스 측정

절차 및 방법을 설명하고 있다.

- ISO 23274 : “HEV 에너지소비효율 측정과 관련한 국제표준”

Part Ⅰ과 Part Ⅱ로 나뉘어 표준안 심의가 통과 되었으며

본 과제에 대한 자료수집과 검토 예정이다.

- ECE R101 Annex 7, 8, 9 :

“전기자동차의 에너지소비량 측정방법표준” 일충전주행거리를 측정

하지 않고 유럽 주행모드의 2회 운전을 실시하고 충전량을 측정하여

에너지소비율을 계산함. Annex 9에는 에너지소비율과 별도로 전기

에너지주행거리에 대한 측정법이 규정된다.

❍ 아래의 [표 4]에는 하이브리드 및 전기자동차에 대한 국제표준의 주행모

드 및 에너지측정 계싼비교표를 나타내었다.

11

[표 4] 국제표준의 주행모드 및 에너지측정 계산비교

항목 SAE J1711 ISO 23274 ECE R 101(Annex 7, 8, 9)

주행 모드

- 도시 동력계 주행 사이클(UDDS, Urban Dynamometer Driving Schedule)

- 고속도로 연비 주행 스케줄(HWFET, Highway Fuel Economy Driving Scheduel)

- US06- SC03- “냉 시동” 도시 동력계 주행 사이클

(-7oC "Cold" UDDS)

- HEV 모드- 내연기관 (ICEV) 모드- 전기주행 (EV) 모드

- 도시 사이클(ECE 15 Urban Driving Cycle)

- 추가도시 사이클(EUDC, Extra-Urban Driving Cycle)

시험 종료 판단 기준

- 실험의 끝 : 알맞은 실험 종료 기준에 충족 후 차량이 휴식 (속도 값이 0)상태까지 감속되는 지점 (시간과 거리적 개념)

- Full Charge Test에서 End-of-Test기준 : 최종 사이클 동안 누적된 NEC가 전체 소비된 연료의 1% 미만일 때 종결

- 대안 (alternative) Full Charge Test에서 End Of Test기준 : 전체 소진된 용량 또는 NEC 허용 오차 중 큰 값이 최종 사이클에서의 SOC 변화량의 절대값 보다 2% 미만 일 때 종결

- 사전준비 후, 운전 사이클은 24초 동안 아이들링 운전으로 시작한다. 그후 10-mode 운행을 연속으로 3회 반복하고, 15-mode 운전을 1회 수행

- 배출 가스 샘플링은 24초 동안의 아이들링 시작 전 또는 초기에 시작하고, 15-mode 운전의 마지막 아이들링 구간의 끝에서 종료

- 샘플링은 차량시동절차의 초기 또는 전에 시작하고 (BS), 도시 외 주행 사이클의 마지막 아이들링 구간의 끝에서 종료

- 샘플링은 차량 시동 절차의 초기 혹은 전에 시작하고, 반복 시험 사이클을 넘어 지속한다. 배터리가 최소 SOC에 도달할 때 까지 첫 번째 도시 외 사이클 (Part Two)의 마지막 아이들링 구간의 끝에서 종료

에너지 측정 및

기준 에너지 소모량계산

- CD 유틸리티 분율 사용 계산법을 활용하기 위해서 AC 에너지는 각각의 사이클에서 소비된 에너지의 총량과 비례하는 FCT의 개별 사이클로 설명

·

- 축전지 RESS를 장착한 HEV의 경우, 다음 일반식이 최대 및 최소 허용되는 최종 축전지 충전 상태 (SOC)를 계산할 때 전기적-, 연료-에너지에 대해 각각 사용

∆ ×

×

- 조건 A : 완전 충전된 전기 에너지/동력 저장 장치로 시험이 수행

- 조건 B : 최소 충전상태 (SOC) (최대 방전상태)의 전기적 에너지/동력 저장 장치로 시험 수행

·

12

제 2 절. SAE J1711의 하이브리드 및 전기자동차 시험절차

❍ 시험계측 : 40 CFR Part 86.106를 참조하며 배기가스 분석 시스템을 포

함하는 장비는 적절한 배기측정이 요구된다. 모든 측정들은 NIST

(National Institute of Standards and Technology)를 만족할 수 있어야

한다. 추가적으로 필요하거나 필요한 사용량에 따라 권장되는 기기는 다

음과 같다.

1) 광 대역 DC 전압, 전류, 전력을 분석하는 전력량계 (Watt-hour meter):

전력량계를 사용하여 RESS의 전압과 전류를 직접 측정한다. 전력계는

RESS의 전류 입력단과 출력단의 모든 전류를 측정하기 위해 설치한

다. 적산 기술 (Integration technique)을 사용한 전류량계 (Ampere

-hour meter)는 갑작스런 전류변화를 조절하기 위하여 0.05초 이하의

적산 기간 (Integration period)을 가진다. 전류 측정 총 정확도는 ±

1% 이다. 사이클 동안 매우 작은 전류의 간극 (offset)은 사이클을 사

이클 동안 적산될 것이며 잘못된 NEC 결과를 제공하기 때문에, 장치

는 전류 측정의 오류를 차감하기 때문에 계산이 쉽지 않을 것이다.

2) 광 대역 DC 전류량계 : 만약 전압 측정이 불가능 하다면 직접 전압

측정 없이 임의로 암페어-시 (Ampere-hour)를 측정해야 한다. 이 경우

에는 전압은 차량 네트워크 데이터에서 모니터링 된다.

3) 배터리 전압을 측정하기 위한 기구 (해당되는 경우에만)

4) 전기 플라이 휠 회전 속도를 측정하기 위한 기구 (해당되는 경우에만)

5) AC 재충전 에너지 측정을 위한 AC 전력량계 (해당되는 경우에만) :

충전기의 입력단과 출력단의 모든 AC 전기 에너지 측정을 위하여 설

치된다. AC 전력량계의 총 정확도는 1% 이다.

6) 최초 엔진 시동 이전에 동력계 이동거리 결정을 위한 엔진 운전의 증

명과 기록을 위한 수단이 필요하다.

7) 사용량에 따라 필요한 전압계 전류계 (추천)

8) US06 동력계 부하 조정을 위한 스로틀 페달 위치 측정을 위한 기구

(또는 운전자의 가속 요구의 등가 지표, 해당되는 경우에만)

- 각 기구의 정확도는 40 CFR Part 86과 SAE J1634에 기술되어 있음. 코

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스트다운 측정을 위한 기구 정확도는 SAE J2263과 SAE J2264에 따름.

❍ 배출물 및 연비 시험

: 이 표준에는 두 가지 기본적인 배기 배출과 연비 시험이 기술된다. 하

나는 HEV의 CS 모드를 위한 시험이고 이는 충전-지속 시험 (CST,

Charge-Sustaining Test)이라 한다. 그리고 다른 하나는 PHEV의 CD 모

드를 위하여 완전히 충전된 배터리를 이용한 시험이며 이를 완전 충전

시험 (FCT, Full Charging Test)이라 한다.

1) CS 운전모드를 위한 CST : CST는 PHEV를 포함한 HEV를 관리한다.

2) CD 운전모드를 위한 FCT : FCT는 PHEV를 포함한 EV를 관리한다.

❍ 시험절차 해석을 위한 용어정의

SOCu : UDDS 동안의 SOC 값을 나타낸다.

SOCh : HWFET 동안의 SOC 값을 나타낸다.

SOC6 : US06 주행 스케줄 동안의 SOC 값을 나타낸다.

SOC3 : SC03 주행 스케줄 동안의 SOC 값을 나타낸다.

SOCcu : 저온 UDDS 동안의 SOC 값을 나타낸다.

SOCuinitial : 충전-유지 시험(CST)에서 첫 번째 UDDS의 시작에서 SOC

나타내며, CST의 더 자세한 설명은 4.3을 참조한다.

SOCufinal : CST에서 두 번째 UDDS의 끝에서의 SOC를 나타낸다.

SOChinitial : CST에서 첫 번째 HWFET의 시작에서의 SOC를 나타낸다.

SOChpause : CST에서 두 번째 HWFET의 시작에서의 SOC를 나타낸다.

"pause"란 용어는 첫 번째 HWFET와 두 번째 HWFET 사

이에서 15초의 정지를 뜻한다.

SOChfinal : CST에서 두 번째 HWFET의 끝에서의 SOC를 나타낸다.

SOC6initial : CST에서 첫 번째 US06의 시작에서의 SOC를 나타낸다.

SOC6pause : CST에서 두 번째 US06의 시작에서의 SOC를 나타낸다.

"pause"란 표현은 첫 번째 US06과 두 번째 US06 사이에서

1에서 2분의 정지를 뜻한다.

SOC6final : CST에서 두 번째 US06의 끝에서의 SOC를 나타낸다.

14

SOC3initial : CST에서 첫 번째 SC03의 시작에서의 SOC를 나타낸다.

SOC3pause : CST에서 두 번째 SC03의 시작에서의 SOC를 나타낸다.

"pause"란 표현은 첫 번째 SC03와 두 번째 SC03 사이에서

10분간 소크(soak)를 뜻한다.

SOC3final : CST에서 두 번째 SC03의 끝에서의 SOC를 나타낸다.

SOCcuinitial : CST에서 한랭 연방 시험 절차(FTP)의 시작에서의 SOC를

나타낸다.

SOCcufinal : CST에서 세 번째 단계(the "505")의 끝에서의 SOC를 나타

낸다.

❍ UDDS 충전지속 시험 (CST) 절차

: 이 시험의 시험조건 및 시험기기 요구조건은 SAE J1711을 바탕으로 서

술되어 있다. UDDS CST의 추가적인 절차 요건은 40 CFR Part 86,

Subpart B에 기술되어 있다.

1) 차량 사전점검 : 차량은 운전자가 선택한 운전모드에서 시험할 수 있

도록 사전에 준비가 필요하다. 사전준비는 40 CFR Part 86.132의 요구

조건에 따른다. 40 CFR Part 86.132는 UDDS에 따라서 연료 탱크의

연료배출 및 충전, 증발 캐니스터 배출 및 투입, 12~36시간 차량 소크

(soak)을 포함한다. 하나 혹은 여러 개의 사전준비 사이클들은 NEC

허용 기준을 만족시키기 위해서 같은 방식으로 수행해야 한다.

2) 최초 SOC : 차량 사전점검 후와 차량 소크 전에, 배터리의 SOC는

SOCuinitial에 의해서 조정된다. SOCuinitial과 SOCufinal이 동일하도록 한

다. 그러나 만약 차량의 운전에 의해서만 SOC를 조정할 수 있거나, 사

전점검을 할 때 원하는 SOCuinitial을 얻지 못하면, 사전점검 후에 추가

적인 SOC 조정을 한다. 그리고 소크 기간은 조정 후 즉시 시작한다.

3) 시험위치로의 차량 이동 : 12 ~ 36시간의 소크 후 그리고 적절히 SOC

조정 후에 차량은 동력계 위로 옮겨진다. 단, 차량 이동 시 차량의 동

력을 사용하지 않고 외부 힘으로 밀거나 끌어서 이동하도록 한다. 시

험 시작 시에 드라이브 트레인 (drive train)은 “저온” 상태를 유지한

다. 그러므로 차량은 소크 기간의 끝과 시험 시작 간에 1.6 km(1 mile)

15

이상 주행되면 안 된다.

4) 시험 장소 조건 : 주변 온도 수준은 20oC (68°F)이상 ~ 30°C (86°C)이

하가 되도록 한다. 40 CFR Part 86. 135-94에 기술된 바에 따라서 동

력계의 주행 동안 모든 자동차의 부품들이 비활성화 되어야 하고 고정

속도 냉각 팬은 차량을 직접 냉각한다.

5) 추진 시스템 가동과 재가동 : 차량 추진시스템은 제조업자가 권고한

가동 절차에 따라서 가동한다. 40 CFR Part 86.136-90(c-e)의 요구조건

은 가동과 재가동시에 적용된다. 그러나 “엔진”이라는 단어를 대신하

여 “추진시스템”을 사용한다.

6) 동력계 운전 절차 : 차량 추진시스템이 가동되자마자, 차량은 두 개의

UDDS 사이의 10분 ± 1분 키-오프 (key-off) 소크 기간과 함께 두 개

의 UDDS에 의해서 운전한다. 각 UDDS에서 배기관 배출물들은 수집

된다.

7) 시험 중 일시 중지 (Intra-Test Pause) : 총 2회 중 1회 UDDS모드가

끝난 뒤 차량의 키를 “off”에 놓고, 후드 (hood)를 잠그고, 시험 셀의

팬을 끄고, 제동 페달이 감소되지 않게 하고, 배터리는 외부 전원으로

부터 재충전 시키지 않은 상태에서 10분 ± 1분 동안 소킹 (soaking)

한다. SOC 측정기기는 시험 중 일시 중지기간 동안 끄거나 0으로 재

설정 하면 안 된다. 적산 전류계 측정의 경우에는 시험 동안 내내 측

정이 활성화 되어야 한다.

8) 측정과 배기 샘플링 : 배기 배출물들과 동력계 회전 표면에 의한 실제

주행 거리는 두 UDDS 동안 모두 측정된다. 비록 기존차량을 위한

UDDS 동안 두 샘플의 CVS (Constant Volume Sampler) 혹은 BMD

(Bag mini diluter) 백 세트 (bag set)가 사용될 지라도 그것은

CST-HEV위해 한 개의 샘플 백 세트를 사용하기 위해서 그리고

CST-HEV를 규정된 용량을 가진 장소에서 수행하기 위해서 추천 된

다. 각 UDDS동안 두 개의 샘플 백 세트를 사용하는 것은 CST-HEV에

대한 허용 옵션이 있으나 샘플 가방 배출량을 분석하거나 세척하기 위

한 시간은 내부 시험 일시 중지 요구 사항 위반을 필요로 하지 않는

다.

16

9) 시험 종료 : 이 시험은 두 번째 UDDS가 완료된 시점에 종료된다.

10) 시험 확인 : 이 시험은 SOCuinitial과 SOCufinal의 차이가 SOC NEC 허

용의 기준을 만족시키지 못 하면 무효화 된다.

11) 재충전 후 시험 (Post-Test Recharging) : 이 시험에서는 필요 없다.

❍ HWFET 충전-유지 시험 (CST) 절차


술하고 있으며, HWFET CST의 추가적인 절차 요건은 40 CFR Part 86,

Subpart B에 기술되어 있다.

1) 차량 사전점검 : 차량은 운전자가 선택한 운전모드에서 시험 할 수 있

도록 사전에 준비가 필요하다. 사전준비는 40 CFR Part 600.111-80 (e)

(1, 2)의 요구조건에 따른다. 40 CFR Part 86.132는 UDDS에 따라서 0

~ 3시간 차량 소킹을 포함한다. 하나 혹은 여러 개의 사전준비 사이클

들은 NEC 허용 기준을 최고로 만족시키기 위해서 같은 방식으로 수

행해야 한다.

2) 최초 SOC : 차량 사전점검 후에 배터리의 SOC는 SOChinitial에 의해서

조정된다. SOChfinal과 SOChpause를 동일 하도록 한다. 차량의 운전에

의한 SOC를 조정은 수용 가능하다. SOC레벨을 유지하기 위한 노력은

SOChinitial의 정확한 값을 선택하기 위한 것이다. 그러나 두 번째

HWFET 시작 전에 엔진 운전을 통해 차량의 정확한 사전점검을 하기

위한 의도이다. 그러므로 최초 SOC는 첫 번째 HWFET동안 차량 추진

시스템에 대한 배터리의 기여도를 최소화하는 것을 확실히 하기 위해

서 SOChinitial을 SOChpause과 동일하거나 SOChpause이하로 하는 것을 추

천한다.

3) 시험위치로의 차량 이동 : 차량의 드라이브 휠은 동력계 위에 위치한

다. 그리고 차량을 구속한다.

4) 시험 장소 조건 : 주변 온도는 20°C (68°F) 이상 ~ 30°C (86°C) 이하가

되도록 한다. 40 CFR Part 86.135-94에 기술된 바에 따라서 동력계 운

전 시 모든 차량의 부속품은 비활성화 되어야 하고 한다. 그리고 고정

속도 냉각 팬은 차량을 직접 냉각한다.

17


가동 절차에 따라서 가동한다. 40 CFR Part 600.111-93(g)의 요구조건

은 가동과 재가동에 적용된다. 그러나 “엔진”이라는 단어를 대신하여

“추진시스템”을 사용한다.


HWFET에 따라서 운전된다.

7) 시험 중 일시 중지 : 총 2회 중 1회 HWFET 모드가 끝난 뒤 15 초의

중지 시간이 있고 이때 속도는 0이 되며, 차량의 키는 “on”에 상태이

며, 제동 페달은 감소되며, 배터리는 외부 전원으로부터 재충전 시키지

않은 상태이다. SOC 측정기기는 시험 중 일시 중지 동안 끄거나 0으

로 재설정 하면 안 된다. 적산 전류계 측정의 경우에는 시험 내내 측

정이 활성화 되어야 한다.

8) 측정과 배기 샘플링: 배기 배출물들과 동력계에 의한 실제 주행 거리

는 두 번째 HWFET 동안만 측정한다. 첫 번째 HWFET는 추가적인 차

량 사전점검을 위해 수행한다.

9) 시험 종료 : 이 시험은 두 번째 HWFET가 완료된 시점에 종료된다.

10) 시험 확인 : 이 시험은 SOCfinal과 SOCpause의 차이가 SOC NEC 허용

의 기준을 만족시키지 못 하면 무효화 된다.

11) 재충전 후 시험 : 이 시험에서는 필요 없다.

❍ US06 CST 절차


술하고 있다. 그러나 이 문서에서 자세히 설명되지 않은 적절한 절차 요

건은 40 CFR Part 86-159에 기술되어 있다.

1) 차량 사전점검 : (1) 만약 차량이 72 시간 내에 동일한 드라이버가 선

택한 (driver-selected) 운영 모드로 US06에서 시험 절차의 CS 모드 사

이클 (어떠한 다른 주행 스케줄을 포함하지 않으며)을 주행하거나 (2)

차량이 여전히 주변 시험실 조건에 있지 않을 때는 소비 할 수 있는

연료를 배출하고 연료탱크를 재충전해야 한다. US06 시험 절차를 위

한 차량 사전점검은 필요 없다.

18

2) 최초 SOC : 차량 사전점검 후에 배터리의 SOC는 SOC6initial에 의해서

조정된다. SOC6final과 SOC6pause를 동일하도록 한다. 차량의 운전에 의

한 SOC를 조정은 수용 가능하다. SOC 레벨을 유지하기 위한 노력은

SOChinitial의 정확한 값을 선택하기 위한 것이다. 그러나 두 번째

HWFET 시작 전에 엔진 운전을 통해 차량의 정확한 사전점검을 하기

위한 의도이다. 그러므로 최초 SOC는 첫 번째 US06 동안 차량 추진

시스템에 대한 배터리의 기여도를 최소화하는 것을 확실히 하기 위해

서 SOC6initial을 SOC6pause과 동일하거나 SOC6pause이하로 하는 것을 추

천한다.

3) 시험위치로의 차량 이동 : 차량의 드라이브 휠은 동력계 위에 위치하

며 차량을 구속한다.

4) 시험 장소 조건 : 주변 온도는 20°C (68°F)이상 ~ 30°C (86°C)이하가

되도록 한다. 40 CFR Part 86. 159-00(b)(9)에 기술된 바에 따라서 동력

계의 주행 동안 모든 자동차의 부품들이 비활성화 되어야 하고 고정

속도 냉각 팬은 차량에 공기를 직접 냉각한다. 40 CFR Part

86.108-00(b)(2)(ii)에 따라서 저 전력 (low-power) 차량을 위한 동력계

부하 감소를 수행한다.






US06에 따라서 운전된다.

7) 시험 중 일시 중지 : 총 2회 중 1회 US06모드가 끝난 뒤 90초 ± 30초

의 공회전 (idle) 상태가 있고 이때 속도는 0이 되며, 차량의 키는

“on”에 상태이며, 제동 페달은 감소되며, 배터리는 외부 전원으로부터

재충전 시키지 않은 상태이다. SOC 측정기기는 시험 중 일시 중지동

안 끄거나 재설정을 하면 안 된다. 적산 전류계 측정의 경우에는 시험

내내 측정이 활성화 되어야 한다.

8) 측정과 배기 샘플링: 배기 배출물들과 동력계에 의한 실제 주행 거리

19

는 두 번째 US06 동안만 측정한다. 첫 번째 US06는 추가적인 차량 사

전점검을 위해 수행한다.

9) 시험 종료 : 이 시험은 두 번째 US06이 완료된 시점에 종료된다.

10) 시험 확인 : 이 시험은 SOC6final과 SOC6pause의 차이가 SOC NEC 허


11) 재충전 후 시험: 이 시험에서는 필요 없다.

❍ SC03 CST 절차


술됨. 그러나 이 문서에서 자세히 설명되지 않은 적절한 절차 요건은 40

CFR Part 86. 160에 기술되어 있다.

1) 차량 사전점검 : (1) 만약 차량이 72 시간 내에 동일한 운전자가 선택

한 (driver-selected) 운영 모드로 SC03에서 시험 절차의 CS 모드 사이

클 (어떠한 다른 주행 스케줄을 포함하지 않으며)을 주행하거나 (2) 차

량이 시험에 필요한 조건 하에 있지 않으면, 소비 할 수 있는 연료를

배출하고 연료탱크를 재충전해야 한다. SC03 시험 절차를 위한 차량

사전점검은 필요 없다.

2) 최초 SOC : 차량 사전점검 후에 배터리의 SOC는 SOC3initial에 의해서

조정된다. SOC3final과 SOC3pause를 동일하도록 한다. 차량의 운전에 의

한 SOC 조정은 허용한다. 두 번째 SC03동안 SOC 레벨을 유지해야 하

는 조건을 만족 시키는데 난점은 SOC3initial의 올바른 값을 설정 하는

것이다. 그러나 이 작업은 두 번째 SC03 시작 전에 엔진 운전을 통해

차량의 정확한 사전점검을 하기 위한 의도이다. 그러므로 최초 SOC는

첫 번째 SC03 동안 차량 추진시스템에 대한 배터리의 기여도를 최소

화하는 것을 확실히 하기 위해서 SOC3initial을 SOC3pause과 동일하거나

SOC3pause이하로 하는 것을 추천한다. 그러나 만약 SOC3initial의 설정에

의해서만 SOC3final과 SOC3pause를 동일하게 할 수 있다면 PCT-HEV의

UDDS 시험 절차로부터 SOC3initial은 SOCuinitial과 같거나 SOCuinitial이

하로 설정 될 것이다. 이 경우에는 단락 j에서 정의된 바대로 SOC

NEC 허용은 적용되지 않는다.

20

3) 시험위치로의 차량 이동 : 차량의 드라이브 휠은 동력계 위에 위치시

키고 차량을 구동한다.

4) 시험 장소 조건 : 전체 시험은 FEC (40 CFR Part 86.161 참조)또는

FEC의 시뮬레이션 시험 조건 (40 CFR Part 86.162 참조) 하에서 수행

한다. FEC 시험을 위하여 다음의 주변 시험 조건이 다음과 같이 제공

된다.

- 35°C (95°F) 대기온도

- 100 그레인의 Water/pound of dry air, solar heat load intensity

- 태양열 하중 강도 (850 W/m2)

- 차량 속도에 비례하는 냉각공기

더욱이 FEC 시험을 위하여 모든 차량의 창문을 닫는다. 그리고 40

CFR Part 86.160-00(c)(6)에 기술된 바에 따라 에어컨 시스템을 가동한

다.


가동 절차에 따라서 가동한다. 40 CFR Part 86.136-90 (c-e)의 요구조건




SC03에 따라서 운전된다.

7) 시험 중 일시 중지 : 총 2회 중 1회 SC03모드가 끝난 뒤 차량의 키를

“off”에 놓고, 후드를 잠그고, 시험 셀의 팬을 끄고, 제동 페달이 감소

되지 않게 하고, 배터리는 외부 전원으로부터 재충전 시키지 않은 상

태에서 10분 ± 1분 동안 소킹한다. SOC 측정기기는 시험 중 일시 중

지 동안 끄거나 재설정을 하면 안 된다. 적산 전류계 측정의 경우에는

시험 내내 측정이 활성화 되어야 한다.

8) 측정과 배기 샘플링 : 배기 배출물들과 동력계에 의한 실제 주행 거리

는 두 번째 SC03 동안만 측정한다. 첫 번째 SC03는 추가적인 차량 사

전점검을 위해 수행한다.

9) 시험 종료 : 이 시험은 두 번째 SC03이 완료된 시점에 종료된다.

10) 시험 확인 : 이 시험은 SOC3final과 SOC3pause의 차이가 SOC NEC 허

21



❍ 저온 UDDS CST 절차


술된다. 그러나 이 문서에서 자세히 설명되지 않은 적절한 절차 요건은

40 CFR Part 86, Subpart C에 기술되어 있다.


도록 사전에 준비가 필요하다. 연료 상세 제원은 11.5 ± 0.33의 RVP와

함께 40 CFR Part 86.213의 요구사항에 따른다. 사전준비는 40 CFR

Part 86.232의 요구조건에 따른다. 40 CFR Part 86.232는 UDDS에 따

라서 연료 탱크의 소모 및 충전, 출발 온도는 -7°C ± 1.7°C (20°F ±

3°F)임을 포함한다. 사전 준비 동안 주변 온도는 -7°C ± 2.8°C (20°F ±

5°F)이고 - 14°C (10°F)에서 - 1°C (30°F) 사이이다. 습도는 동력계 회

전부에서 응결을 예방하기 위해서 낮게 세팅한다. 같은 주변 조건하에

서 12 ~ 36 시간의 차량 소킹을 한다. 한 개 혹은 여러 개의 사전준비

사이클들은 충전-균형 (charge-balance) 운전을 최고로 만족시키기 위

해서 같은 방식으로 수행해야 한다.

2) 최초 SOC : 차량 사전점검 후와 차량 소킹을 하기 전에, 배터리의

SOC는 SOCcuinitial에 의해서 조정된다. SOCcuinitial과 SOCcufinal이 동일

하도록 한다. 배터리의 SOC를 초기에 총 변화량 (net change)가 0과

같거나 0보다 크게 설정함으로써 충전-균형 운전을 만족시킨다. 만일,

사전 점검 동안 SOC 변화량이 발생한다면 가능한 변화량을 최소화 한

다. 그러나 만약 차량의 운전에 의해서만 SOC를 조정할 수 있거나, 사

전 점검을 할 때 원하는 SOCcuinitial을 얻지 못하면, 사전 점검 후에 추

가적인 SOC 조정을 한다. 그리고 소크 기간은 위 조건이 만족되는 즉

시 시작한다.

3) 시험위치로의 차량 이동 : 12 ~ 36시간의 소크 이후 그리고 적절한

SOC 조정 후에 차량은 동력계 위로 이동하고 구속한다. 단, 차량 이동

시 차량의 동력을 사용하지 않고 외부 힘으로 밀거나 끌어서 이동하도

22

록 한다. 시험 시작 시에 드라이브 트레인 (drive train)은 “저온” 상태

를 유지한다. 그러므로 차량은 소크 기간의 끝과 시험 시작 간에

1.6km (1mile) 이상 주행되면 안 된다.

4) 시험 장소 조건 : 주변 온도는 출발 시에 -7°C ± 1.7°C (20°F ± 3°F)가

되어야 한다. 시험 동안 평균 온도는 반드시 -7°C ± 2.8°C (20°F ±

5°F)가 되어야 한다. 온도의 최대 변화는 -12.2°C (10°F)에서 - 1.1°C

(30°F) 사이이다. 3분 지속 최대 변화는 -9.4°C (15°F)에서 -3.9°C (25°F)

사이이다. 40CFR Part 86.135-94에 따르는 동력계 운전 시 고정 속도

냉각 팬은 차량을 직접 냉각한다.

5) 히터와 서리 제거 장치 : 시험을 시작 시 수동 제어방식의 기후 제어

시스템은 최적 서리 제거 (defrosting)를 위하여 전면유리로 직접 공기

흐름이 가도록 하고, 이 공기흐름은 외부로 배출되도록 설정하고, 팬의

속도는 0 혹은 낮게 설정한다. 그리고 공기 온도는 가장 뜨겁게 설정

한다. 두 번째 2분간 수행할 공회전 (idle) 시험에서는 팬 속도가 최대

가 된다. 시험 중 6번째 공회전 상태에서는 대략 505초 동안 시험을

하고 팬 속도는 공기흐름을 유지 할 수 있는 수준에서 가장 낮게 설정

한다. 또한, 온도설정은 가장 높은 온도로 설정한다. 이 설정들은 10분

의 소킹 다음에 두 백 (two bags)을 포함한 나머지 시험을 위한 것이

다. 자동 온도 제어 시스템에서 제조자는 시스템을 수동으로 조작 할

수 있고 수동시스템을 위한 구체적 절차에 맞춰 사용할 수 있다. 그렇

지 않으면 그 시스템 사용자는 히터와 서리제거 모드를 설정하거나 그

리고 온도를 반드시 72 °F로 설정해야 한다. 다 영역 기후 제어시스템

을 탑재한 차량에서는 동일한 팬과 온도 설정을 해야 한다. 그리고 수

동과 자동 모두의 내부 온도 제어시스템을 위한 모든 영역에서 동일한

팬과 온도 세팅이 설정을 해야 한다. 추가적인 정보는 아래를 참조하

라.

"Fuel Economy Labeling of Motor Vehicles: Revisions to Improve

Calculation of Fuel Economy Estimates" in 40CFR Part 86 and

volume71 number 248


23


은 가동과 재가동에 적용된다.

7) 동력계 운전 절차 : 차량 추진시스템이 가동되자마자, 차량은 3단계의

FTP에 따라서 운전된다. 3단계는 저온 UDDS (1단계, 2단계) 그리고

10분간의 소킹을 위한 엔진 정지 (shutdown)와 추진시스템의 출발

505초 이상의 운전 (hot start 혹은 3단계)한다.

8) 시험 중 일시 중지 : 총 2회 중 1회 UDDS모드가 끝난 뒤 차량의 키를



태에서 10분 ± 1분 동안 소킹한다. SOC 측정기기는 시험 중 일시 중

지 동안 끄거나 0으로 재설정을 하면 안 된다. 적산 전류계 측정의 경

우에는 시험 내내 측정이 활성화 되어야 한다.

9) 측정과 배기 샘플링 : 배기 배출물과 동력계에 의한 실제 주행 거리는

3단계의 시험 동안 모두 측정된다. 3개의 샘플 CVS (Constant

Volume Sampler) 혹은 BMD (Bag mini diluter) bag은 시험에서 배기

배출물을 모으기 위해서 사용된다.

10) 시험 종료 : 이 시험은 3단계의 시험이 완료된 시점에 종료된다.

11) 시험 확인 : 이 시험은 방전상태에서 SOCcuinitial과 SOCcufinal의 차이

가 SOC NEC 허용의 기준을 만족시키지 못 하면 무효화 된다. 만약

NEC 허용치 이상에서 NEC를 배터리 충전에 반영하면 유효하다.


❍ UDDS 완전 충전 시험 (FCT) 절차


술됨. 그러나 이 표준에서 자세히 설명되지 않은 적절한 절차 요건은 40

CFR Part 600, Sub part B에 기술되어 있다.


도록 사전에 준비가 필요하다. 사전준비는 UDDS에 따라서 연료 탱크

의 소모 및 충전, 12 ~ 36시간의 차량 소킹을 포함하는 40 CFR Part

86.132의 요구조건에 따른다.

24

2) 배터리 충전/차량 소킹 : 사전점검 후와 차량을 소킹하는 동안, 배터

리는 충전 요구사항에 따라 완전 충전이 된다. 최소한 12 시간동안 충

전을 유지한 후 적절한 시간에 AC 코드의 자동타이머 혹은 플러그 제

거로 의해 충전기는 자동적으로 차단된다. 그러나 만약 12 시간 후에

충전 사이클이 종료되지 않으면 그때 충전기는 완전 충전이 될 때까지

차량을 충전하도록 한다. 충전이 종료된 후에 총 AC Wh를 기록한다.

만약 제조자의 지시로 전체 소킹시간 (또는 그 일부) 내내 충전기를

유지 한다면, 충전기는 그리드에 연결되어 유지된다. 모든 AC Wh 에

너지는 반드시 에너지 소비로 간주한다. 그러나 비제어 환경

(uncontrolled circumstances)에 의한 방해는 충전시간의 최초 12 시간

동안 허용한다. 총 충전시간은 최소 12 시간이고 소킹 중 다른 조건을

변동해서는 안 된다.

3) 시험위치로의 차량 이동 : 12 ~ 36시간의 소크와 배터리를 전부 충전

한 후에 차량은 동력계 위로 이동한다. 단, 차량 이동시 차량의 동력을

사용하지 않고 외부 힘으로 밀거나 끌어서 이동하도록 한다. 시험 시

작 시에 차량 동력전달장치는 “저온” 상태를 유지한다. 그러므로 차량

은 소크 기간의 끝과 시험 시작 간에 1.6km (1mile)이상 운행되면 안

된다.

4) 시험 장소 조건 : 시험이 시작할 때 대기온도 (주변 온도)는 20°C 이상

(68°F) ~ 30°C (86°F)이하가 되도록 한다. 40 CFR Part 86.135-94에 기

술된 바에 따라서 동력계의 주행 동안 모든 자동차의 부품들이 비활성

화 되어야 하고 고정 속도 냉각 팬은 차량을 직접 냉각한다.



은 가동과 재가동에 적용된다. 그러나 "엔진"이라는 단어를 대신하여


6) 동력계 운전 절차 : 차량 추진시스템이 가동되자마자, 차량은 여러 개

의 연속적인 CD UDDS사이클에 따라 주행하고, 하나 혹은 하나이상

의 CS UDDS 사이클에 따라 시험 종료 기준 (EOT)을 만족할 때까지

주행한다. 배기관 배출물들은 하나의 CVS (Constant Volume

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Sampler) 혹은 BMD (Bag mini diluter) 배기 샘플 백에 채운다. 최초

SOC와 최종 SOC, DC Wh는 각 사이클마다 기록한다.

[그림 5] UDDS FCT의 예

7) 시험 중 일시 중지 : 총 2회 중 1회 UDDS모드가 끝난 뒤 차량을 키를



태에서 10분 ± 1분 동안 소킹 (soaking) 한다. SOC 측정기기는 시험

중 일시 중지기간동안 끄거나 0으로 재설정하면 안 된다. 적산 전류계

측정의 경우에는 FCT 시험 내내 측정이 활성화되어야 한다. 그러나

데이터 취득 혹은 시험 설정을 위한 2 ~ 4사이클 후에 많은 시험 시

설들은 긴 휴식이 꼭 필요한 S/W나 H/W를 가지고 있다. 이 경우에

는 시험 중 일시 중지기간에서 10 ~ 30 분의 지속 윈도우 (duration

window)을 허용한다. 시험을 중지를 하기 위해서 적절한 기술적 판단

이 필요하다. 소킹기간은 가능한 10분에 맞춘다. 소킹기간 동안 키를



태에서 한다.

26

[그림 6] 시험 중 긴 소크 기간을 필요하는 시험 옵션의 예

8) 측정과 배기 샘플링 : 배기 배출물과 동력계에 의한 실제 주행 거리는

두 UDDS 동안 모두 측정된다. 비록 기존차량을 위한 UDDS 동안 두

샘플의 CVS (Constant Volume Sampler) 혹은 BMD (Bag mini

diluter) 백 세트 (bag set)가 사용될 지라도 그것은 CST-HEV위해 한

개의 샘플 백 세트를 사용하기 위해서 그리고 CST-HEV를 규정된 용

량을 가진 장소에서 수행하기 위해서 권고된다.

9) 시험 종료 : 이 시험은 차량이 시험 종료기준에 따른 CS 운전에 도달

하면 종료한다.

10) 시험 확인 : 만약 시험 동안 어떤 순간이라도 배터리의 에너지가 너

무 낮아서 차량 추진이 불가하거나 차량에 의해서 주행이 멈추면 그

시험은 무효이다.

11) 재충전 후 시험 : 시험이 끝나고 3시간 이내에 시작할 때, 배터리는

27

충전 요구사항에 따라 완전 충전이여야 한다. 최소한 12 시간동안 충

전을 유지한 후 적절한 시간에 자동타이머 혹은 AC 코드의 플러그를

제거하여 충전기를 차단한다. 그러나 만약 12시간 후에 충전 사이클

이 종료되지 않으면 그때 충전기는 완전 충전이 될 때까지 차량을 충

전하도록 한다. 충전이 종료된 후에 총 AC Wh를 기록한다. 만약 제

조자의 지시로 전체 소킹시간 내내 충전기를 유지 한다면, 충전기는

그리드에 연결한다. 모든 AC Wh 에너지는 반드시 에너지 소비로 간

주한다. 그러나 비제어 환경에 의한 방해는 충전시간의 최초 12시간

동안 허용한다. 총 충전시간은 최소 12시간이고 소킹기간 중 다른 조

건을 변동해서는 안 된다.

❍ HWFET 완전 충전 시험 (FCT) 절차



CFR Part 86, Subpart B에 기술되어 있다.

1) 차량 사전점검 : 40 CFR Part 86.132에 기술된 바에 따라 차량은 운전

자가 선택한 운전모드에서 시험 할 수 있도록 사전 준비가 필요하다.

만약 차량이 (1) 72시간 내에 CST 시험 절차 (혹은 다른 주행 스케줄)

를 이용한 CS 모드 사이클을 주행하거나 (2) 차량이 여전히 시험조건

하에 있을 때, 연료의 배출과 연료탱크는 재충전될 필요가 없다. 하나

혹은 그 이상의 UDDS, HWFET 혹은 여러개의 US06 사이클로 구성된

사전점검 사이클은 FCT이전 36시간 이내에서 수행한다. 차량은 충전

하기 전에 CS SOC 레벨으로 설정한다.

2) 배터리 충전/차량 소킹 : 사전점검 후와 차량을 소킹 (40CFR Part

86.132에 주어진 20°C ~ 30°C)하는 동안, 배터리는 충전 요구사항에

따라 완전 충전이 되어야 한다. 최소한 12시간동안 충전을 유지한 후

적절한 시간에 자동타이머 혹은 AC 코드의 플러그를 제거하여 충전기

를 차단한다. 그러나 만약 12시간 후에 충전 사이클이 종료되지 않으

면 그때 충전기는 완전 충전이 될 때까지 차량을 충전하도록 한다. 충

전이 종료된 후에 총 AC Wh를 기록한다. 만약 제조자의 지시로 전체

28

소킹시간 (또는 그 일부) 내내 충전기를 유지 한다면, 충전기는 그리드

에 연결되어 유지해야 한다. 모든 AC Wh 에너지는 반드시 에너지 소

비로 간주한다. 그러나 비제어 환경에 의한 방해는 충전시간의 최초

12시간동안 허용한다. 총 충전시간은 최소 12시간이고 소킹 기간 중

다른 조건을 변동해서는 안 된다.


한 후에 차량은 동력계 위로 이동한다. 단, 차량 이동시 차량의 동력을

사용하지 않고 외부 힘으로 밀거나 끌어서 이동하도록 한다. 시험 시

작 시에 차량 동력전달장치는 “저온” 상태를 유지한다. 그러므로 차량

은 소크 기간의 끝과 시험 시작 간에 1.6km (1mile)이상 운행되면 안

된다.

4) 시험 장소 조건 : 대기온도 (주변 온도)는 20°C 이상 (68°F) ~ 30°C

(86°F)이하가 되도록 한다. 40 CFR Part 86.135-94에 기술된 바에 따라

서 동력계의 주행 동안 모든 자동차의 부품들이 비활성화 되어야 하고

고정 속도 냉각 팬은 차량을 직접 냉각한다.


가동 절차에 따라서 가동한다. 40 CFR Part 600.111-93(g)의 요구조건



6) 동력계 운전 절차 : 기존 차량과 CS HEV용 HWFET 시험과는 달리

이 시험은 배터리의 완전 충전시키고 "냉간 시동"으로 시작한다. 차량

추진시스템이 가동되자마자, 차량을 하나 혹은 여러 개의 CS HWFET

사이클에 따라 여러 개의 연속적인 CD HWFET에서 EOT 기준을 만

족시킬 때까지 운전한다. 각 HWFET 사이클을 위한 배기관의 배출물

은 하나의 CVS 혹은 BMD 배기 샘플 백에 채운다. 초기 SOC와 최종

SOC 그리고 DC Wh를 기록한다.

7) CS 스위치 옵션과 동력계 운전 절차 : 기존의 HWFET 시험은 2회가

한 세트로 구성되어 있다. 첫 번째 HWFET는 두 번째 HWFET의 사전

점검용이다. 만일, 시험차량에 CS스위치가 설치되어 있고, 시험이

HWFET FCT에서 냉간 시동을 사용하지 않는 경우라면 시험 절차의

29

옵션 중 첫 번째 고속주행사이클 동안 CS모드를 사용하도록 선택한다.

CS모드를 사용하는 이유는 각 사이클마다 웝업 동안 배터리를 완전

충전 상태로 유지하기 위함이다. 기존 HWFET사이클 차량 시험에서

첫 번째 사이클운행의 목적은 차량을 웝업하기 위함에 있다. 기존 차

량 시험에서 첫 번째 사이클의 결과는 계산에 포함하지 않는다. 배터

리의 완전 충전을 유지하는 것을 확실히 하기 위해서 첫 번째 고속도

로 사이클에서 CS 스위치를 사용하여 유효 공차를 만족시키도록 한다.

첫 번째 고속도로 사이클 주행과 차량이 공회전 (idle)상태가 되자마자

그리고 두번째 사이클이 시작되기 전에 CD 운전을 초기화하기 위해서

CS 모드는 꺼진다. 시험 중 일시 정지를 위한 옵션은 스위치를 사용했

을 때 동일하다. 차량은 하나 혹은 여러 개의 CS HWFET 사이클에

따라 여러 개의 연속적인 CD HWFET에서 EOT 기준을 만족시킬 때

까지 운전된다. 각 HWFET 사이클을 위한 tailpipe 배기는 하나의

CVS 혹은 BMD 배기 샘플 백에 채운다. 초기 SOC와 최종 SOC 그리

고 DC Wh를 기록한다. 이러한 부가적인 방법은 PHEV에 관계없이

사용한다.

8) 시험 중 일시 중지 : 설비용량이 허용된다면 차량은 CS 모드로 여러

회에 걸쳐 HWFET 사이클을 따라 운행되며, 각 사이클 간에 15초 동

안 정지상태가 아닌 공회전 (Idle) 상태를 유지해야 한다. 만약 시험

중지 및 시험 시스템 재초기화를 위해 시험 일시 중지가 필요하면, 이

시험 일시 중지 시간은 30분 이하가 되어야 한다. 시험 중 일시정지

상태는 대부분 시동이 켜진채로 15초간 공회전상태를 유지 할 것을 추

천한다. 가능하다면, 0 ~ 30분의 소킹 시간을 가진 4회의 HWFET사이

클을 따라 연속적으로 차량을 주행 할 것을 권한다. 많은 배기관련 시

험실은 CVS 혹은 BMD 샘플링 시스템에 관한 4개의 사이클을 운영할

수 있다. 0 ~ 30분의 소킹 기간은 4개의 백을 읽고 배출하고, 제거하

기 위함이고 새로운 시험의 초기화를 위한 것이다. 적절한 기술적 판

단에 의해서 시험의 일시 중지를 수행하여 시험 절차 방해를 최소화한

다. 모든 시험의 일시 중지 동안, 차량의 속도는 '0'이고, 차량을 키를


30

되지 않게 하고, 배터리는 외부 전원으로부터 재충전 시키지 않는다.

몇 가지 예시는 [그림 7]에서 나타내었다. SOC 측정기기는 시험 중 일

시 중지동안 끄거나 재설정을 하면 안 된다. 적산 전류계 측정의 경우

에는 FCT 시험 내내 측정이 활성화 되어야 한다.

9) 측정과 배기샘플링 : 배기 배출물과 동력계에 의한 실제 주행 거리는

두 번째 HWFET 동안만 측정한다. 첫 번째 HWFET는 차량 사전점검

을 위해 수행한다.

10) 시험 종료 : 이 시험은 차량이 EOT (end of test) 기준에 따른 CS운

전에 도달하면 종료한다.

11) 시험 확인 : 만약 시험 동안 어떤 순간에라도 배터리의 에너지가 너

무 낮아서 차량 추진이 불가하거나 운전자가 차량에 의해서 주행이

멈추면 그 시험은 무효이다

[그림 7] HWFET FCT의 예

31

12) 재충전 후 시험 : 시험이 끝나고 3시간 이내에 시작하는 배터리는 충

전 요구사항에 따라 완전 충전이 된다. 최소한 12시간동안 충전을 유

지한 후 적절한 시간에 자동타이머 혹은 AC 코드의 플러그를 제거하

여 충전기를 차단한다. 그러나 만약 12시간 후에 충전 사이클이 종료

되지 않으면 그때 충전기는 완전 충전이 될 때까지 차량을 충전하도

록 한다. 충전이 종료된 후에 총 Ah를 기록한다. 만약 제조자의 지시

로 전체 소킹시간 내내 충전기를 유지 한다면, 충전기는 그리드에 연

결한다. 모든 AC Wh 에너지는 반드시 에너지 소비로 간주한다. 그러

나 비제어 환경에 의한 방해는 충전시간의 최초 12시간동안 허용한

다. 총 충전시간은 최소 12시간이고 소킹 기간 중 다른 조건을 변동

해서는 안 된다.

❍ US06 완전충전 시험 (FCT) 절차



CFR Part 86.159-00에 기술되어 있다.

1) 차량 사전점검 : 40 CFR Part 86.159-00에 기술된 바에 따라 차량은 운

전자가 선택한 운전모드에서 시험 할 수 있도록 사전 준비가 필요하

다. 만약 차량이 (1) 72시간 내에 CST 시험 절차 (혹은 다른 주행 스

케줄)를 이용한 CS 모드 사이클을 주행하거나 (2) 차량이 여전히 시험

조건 하에 있지 않으면, 소비 할 수 있는 연료를 배출하고 연료탱크를

재충전해야 한다. 하나 혹은 그 이상의 UDDS, HWFET 혹은 여러개의

US06 사이클로 구성된 사전점검 사이클은 FCT이전 36 시간 이내에서

수행한다. 차량은 충전하기 전에 CS SOC 레벨으로 설정한다.


리 충전 요구사항에 따라 완전 충전한다. 최소한 12시간동안 충전을

유지한 후 적절한 시간에 자동타이머 혹은 AC 코드의 플러그를 제거

하여 충전기를 차단한다. 그러나 만약 12시간 후에 충전 사이클이 종

료되지 않으면 그때 충전기는 완전 충전이 될 때까지 차량을 충전하도

32

록 한다. 충전이 종료된 후에 총 AC Wh를 기록한다. 만약 제조자의

지시로 전체 소킹시간 내내 충전기를 유지 한다면, 충전기는 그리드에

연결한다. 모든 AC Wh 에너지는 반드시 에너지 소비로 간주한다. 그

러나 비제어 환경에 의한 방해는 충전시간의 최초 12시간동안 허용한

다. 총 충전시간은 최소 12시간이고 소킹 기간 중 다른 조건은 변동해

서는 안 된다.

3) 시험위치로의 차량 이동 : 12 ~ 36시간의 소크와 및 배터리를 전부 충

전한 후에 차량은 동력계 위로 이동한다. 시험 시작 시에 차량 동력전

달장치는 “저온” 상태를 유지한다. 그러므로 차량은 소크 기간의 끝과

시험 시작 간에 1.6km (1mile)이상 운행되면 안 된다.

4) 시험 장소 조건 : 대기온도 (주변 온도)는 20°C (68°F) 이상 ~ 30°C

(86°F)이하가 되도록 한다. 40 CFR Part 86.159-00에 기술된 바에 따라

서 동력계의 주행 동안 모든 자동차의 부품들이 비활성화 되어야 하고

고정 속도 냉각 팬은 차량을 직접 냉각한다. 40 CFR Part

86.108-00(b)(2)(ii)에 따라서 저 전원 차량을 위한 동력계 부하 감소가

사용된다.

5) 엔진 가동과 재가동 : 차량 추진시스템은 제조업자가 권고한 가동 절

차에 따라서 가동한다. 40 CFR Part 86.136-90(c-e)의 요구조건은 가동

과 재가동에 적용된다.

6) 동력계 운전 절차 : US06 시험과는 달리 이 시험은 배터리의 완전 충

전시키고 “냉간 시동”으로 시작한다. 차량이 출발하자마자, 차량은 하

나 혹은 여러 개의 CS US06D에 따른 여러 개의 연속적인 CD US06

사이클에서 EOT 기준을 만족시킬 때까지 운전한다. 각 US06 사이클

을 위한 배기관의 배출물은 하나의 CVS 혹은 BMD 배기 샘플 백에

채운다. 초기 SOC와 최종 SOC 그리고 DC Wh를 기록한다.

7) CS 스위치 옵션과 동력계 운전 절차 : 기존의 US06 시험은 2회가 한

세트로 구성되어 있다. 첫 번째 US06는 두 번째 US06의 사전점검용

이다. 만일, 시험차량에 CS 스위치가 설치되어 있고 시험이 US06 FCT

에서 냉간 시동을 사용하지 않는 경우라면 시험절차의 옵션 중 첫 번

째 고속 주행 사이클 동안 CS 모드를 사용하도록 선택한다. CS 모드

33

를 사용하는 이유는 각 사이클마다 웝업동안 배터리를 완전 충전상태

로 유지하기 위함이다. 기존 US06 사이클 차량시험에서 첫 번째 사이

클 운행의 목적은 차량을 웜업하기 위함에 있다. 기존 차량시험에서

첫 번째 사이클의 결과는 계산에 포함하지 않는다. 배터리의 완전 충

전을 유지하는 것을 확실히 하기 위해서 첫 번째 고속도로 사이클에서

CS 스위치를 사용하여 NET Tolerance를 만족시키도록 한다. 첫 번째

고속도로 사이클 주행과 차량이 공회전 (idle)상태가 되자마자 그리고

두 번째 사이클이 시작되기 전에 CD 운전을 초기화하기 위해서 CS

모드는 꺼진다. 시험 중 일시 정지를 위한 옵션은 스위치를 사용했을

때 동일하다. 차량은 하나 혹은 여러 개의 CS US06 사이클에 따라 여

러 개의 연속적인 CD US06에서 시험 종료기준 (EOT)을 만족시킬 때

까지 운행된다. 각 HWFET 사이클을 위한 배기관 배기는 하나의 CVS

혹은 BMD 배기 샘플 백에 채운다. 초기 SOC와 최종 SOC 그리고

DC Wh를 기록한다. 이 부가적인 방법은 PHEV에 관계없이 사용한다.

8) 시험 중 일시 중지 : 설비용량이 허용된다면 차량은 CS 모드로 다수

US06 사이클을 따라 운행하고 각 사이클 간에 1 ~ 2분 동안 정지상태

가 아닌 공회전 상태를 유지해야 한다. 만약 시험 중지 및 시험 시스

템 재초기화를 위해 시험 일시 중지가 필요하면, 이 시험 일시 중지는

30분 이하가 되어야 한다. 시험 중 일시 중지 상태는 대부분 시동이

켜진 채로 90초간 공회전 상태를 유지 할 것을 추천한다. 많은 배기관

련 시험실은 CVS 혹은 BMD 샘플링 시스템에 관한 4개의 사이클을

운영할 수 있다. 0 ~ 30분의 소킹 기간은 4개의 BAGS을 읽고 배출하

고, 제거하기 위함이고 새로운 시험의 초기화를 위한 것이다. 적절한

기술적 판단에 의해서 시험의 일시 중지를 수행하여 시험 절차 방해를

최소화한다. 모든 시험의 일시 중지 동안, 차량의 속도는 '0'이고, 차량

을 키를 off에 놓고, 후드는 닫혀있어야 한다. 그리고 시험 셀의 팬을

끄고, 제동 페달이 감소되지 않게 하고, 배터리는 외부 전원으로부터

재충전 시키지 않는다. SOC 측정기기는 내부 시험 일시 중지동안 끄

거나 재설정을 하면 안 된다. 적산 전류계 측정의 경우에는 FCT 시험

내내 측정이 활성화 되어야 한다. 몇 가지 예시는 [그림 8]에서 나타내

34

었다.

[그림 8] US06 시험의 예

9) 측정과 배기샘플링 : 배기 배출물들과 동력계에 의한 실제 주행 거리

는 각 US06 사이클 동안 측정한다.

10) 시험 종료 : 이 시험은 차량이 시험 종료기준 (EOT)에 따른 CS 운전

에 도달하면 종료한다.


무 낮아서 차량 추진이 불가하거나 운전자가 차량에 의해서 주행이

멈추면 그 시험은 무효이다

12) 재충전 후 시험 : 시험이 끝나고 3시간 이내에 시작하는 배터리는 충

전 요구사항에 따라 완전 충전이 된다. 최소한 12시간동안 충전을 유

35

지한 후 적절한 시간에 자동타이머 혹은 AC 코드의 플러그를 제거하

여 충전기를 차단한다. 그러나 만약 12시간 후에 충전 사이클이 종료

되지 않으면 그때 충전기는 완전 충전이 될 때까지 차량을 충전하도

록 한다. 충전이 종료된 후에 총 Ah를 기록한다. 만약 제조자의 지시

로 전체 소킹시간 내내 충전기를 유지 한다면, 충전기는 그리드에 연

결한다. 모든 AC Wh 에너지는 반드시 에너지 소비로 간주한다. 그러

나 비제어 환경에 의한 방해는 충전시간의 최초 12시간동안 허용한

다. 총 충전시간은 최소 12시간이고 소킹 기간 중 다른 조건을 변동

해서는 안 된다.

❍ SC03 완전충전 시험 (FCT) 절차



CFR Part 86-160에 기술되어 있다.

1) 차량 사전점검 : 40 CFR Part 86-132에 기술된 바에 따라 사전 준비가

필요하다. 만약 차량이 (1) 72시간 내에 CST 시험 절차 (혹은 다른 주

행 스케줄)를 이용한 CS 모드 사이클을 주행하거나 (2) 차량이 여전히

시험 조건 하에 있지 않으면, 연료를 배출하고 연료탱크를 재충전해야

한다. 하나 혹은 그 이상의 UDDS, HWFET 혹은 여러개의 US06 사이

클로 구성된 사전점검 사이클은 FCT이전 36 시간 이내에서 수행한다.

차량은 충전하기 전에 CS SOC 레벨으로 설정한다.


리의 충전 요구사항에 따라 완전 충전이 된다. 최소한 12시간동안 충

전을 유지한 후 적절한 시간에 자동타이머 혹은 AC 코드의 플러그를

제거하여 충전기를 차단한다. 그러나 만약 12시간 후에 충전 사이클이

종료되지 않으면 그때 충전기는 완전 충전이 될 때까지 차량을 충전하

도록 한다. 충전이 종료된 후에 총 AC Wh를 기록한다. 만약 제조자

의 지시로 전체 소킹시간 내내 충전기를 유지 한다면, 충전기는 그리

드에 연결한다. 모든 AC Wh 에너지는 반드시 에너지 소비로 간주한

다. 그러나 비제어 환경에 의한 방해는 충전시간의 최초 12시간동안

36

허용한다. 총 충전시간은 최소 12시간이고 소킹 기간 중 다른 조건을

변동해서는 안 된다

3) 시험위치로의 차량 이동 : 12 ~ 36시간의 소크 및 배터리를 전부 충전

한 후에 차량은 동력계 위로 이동한다. 시험 시작 시에 차량 동력전달

장치는 “저온” 상태를 유지한다. 그러므로 차량은 소크 기간의 끝과

시험 시작 사이에 1.6km (1mile)이상 운행 되면 안 된다. 차량의 구동

바퀴들은 동력계상에 위치하고 차량을 구속한다. 차량은 FCT 시작 전

에 최소 30분 동안 동력계에 있어야 한다.

4) 시험 장소 조건: 전체 시험은 전체 환경 체임버 (Full Environmental

Chamber, FEC)와 FEC의 시뮬레이션 시험 조건에서 수행한다. FEC 시

험을 위하여 다음의 주변 시험 조건이 다음과 같이 제공된다.

- 35°C (95°F) 공기 온도

- 100 그레인의 Water/pound of dry air

- 태양 열 하중 강도 (850 W/m2)

- 차량 속도에 비례하는 냉각공기

5) A/C 운전 : FEC 시험 시 모든 차량의 창문은 닫는다. 차량의 공조시

스템은 40 CFR Part 86.160.00(c)(6)에 기술된 바에 따라 작동한다.

FEC에서 시험을 시뮬레이션을 위한 조건에서 시험을 위해서 40 CFR

Part 86.162-00의 기술된 데로 시험이 적용된다. 수동 온도 제어설정

기능을 가진 차량을 위해서 두 번째 SC03 사이클이 완료된 후에 팬의

속도는 운전자가 불쾌감을 느끼는 정도까지 냉각되는 것을 방지하기

위해 최소값으로 설정한다.

6) 엔진 가동과 재가동 : 차량 추진시스템은 제조업자가 권고한 가동 절

차에 따라서 가동한다. 요구조건은 40 CFR Part 86.136-90(c-e)에 기술

된 바에 따라서 가동과 재가동에 적용된다.

7) 동력계 운전 절차 : SCO3 CST 시험과 달리, 이 시험은 사전 사이클과

완충의 배터리 시험이 없다. 차량 추진시스템이 가동되자마자 차량은

하나 혹은 여러 개의 CS SC03 사이클에 따른 여러 개의 연속적인 CD

SC03 사이클에 따라서 시험 종료기준 (ETC)을 만족할 때까지 운행된

다. 배기관 배기는 각 SC03사이클마다 하나의 CVS 혹은 BMD 배기

37

샘플백에 채운다. 초기 SOC와 최종 SOC를 각 사이클마다 기록한다.

시험차량은 여러차례에 걸쳐 CDSC03 사이클에 따라 주행이 되는데

각 사이클 사이에 10분 ± 1분의 소킹 시간을 갖는다. 소킹이 이루어지

는 동안 키 (key)는 off 상태를 유지하며, 시험차량은 충전-지속

(charge-sustaining)상태에 도달한다. 만약 PHEV가 완전 충전된 배터리

유지를 위한 CS 스위치가 없으면, 첫번째 SC03에서 냉간시동이 이루

어져야 한다. 차량이 시험 종료 기준(ETC)을 만족시킬 때까지 추가적

인 SC03에 따라서 연속적으로 운전한다. 각 사이클마다 초기 SOC와

최종 SOC와 DC Wh를 기록한다.

8) CS 스위치 옵션과 동력계 운전 절차 : 기존의 SC03 시험은 2회의 시

험이 한 세트로 구성되어진다. 첫 번째 US06는 두 번째 US06의 사전

점검용이다. 만일 시험차량에 CS 스위치가 설치되어 있다면, 차량 추

진시스템이 가동되자마자 CS 스위치는 배터리의 완전충전상태를 유지

하기 위해서 초기 SC03사이클 동안 꺼둔다. 첫 번째 SC03 사이클이

차량을 사전에 웜업 하기 위함이다. 기존 차량 시험에서 첫번째 사이

클의 결과는 계산에 포함되지 않는다. 배터리의 완전 충전을 유지하는

것을 확실히 하기 위해서 첫 번째 SC03 사이클에서 CS 스위치를 눌러

서 1 % 유효 공차를 만족시키도록 한다. 첫 번째 SC03 사이클 주행과

차량이 공회전 상태가 되자마자 그리고 두 번째 사이클이 시작되기 전

에 CD 운전을 초기화하기 위해서 CS 모드는 꺼진다. 차량은 시험 종

료기준(EOT)의 기준을 만족시킬 때까지 추가적인 SC03에 따라서 운전

한다. 초기 및 최종 SOC를 각 사이클마다 기록한다.

38

[그림 9] SC03 시험의 예

9) 시험 중 일시 중지 : 총 2회중 1회 SC03 모드가 끝난 뒤 차량을 키를

“off”에 놓고, 후드를 잠그고, 시험 셀의 팬을 그대로 둔다. 제동 페달

을 밟지 않고, 배터리는 외부 전원으로부터 재충전 시키지 않은 상태

에서 10분 ± 1분 동안 소킹 (soaking) 한다.

10) 측정과 배기샘플링 : 배기 배출물들과 동력계에 의한 실제 주행 거리

는 모든 SC03 사이클 동안 측정한다.

11) 시험 종료 : 이 시험은 차량이 시험 종료기준 (EOT)에 따른 CS운전

에 도달하면 종료한다.



시험은 무효이다

39

13) 재충전 후 시험 : 시험이 끝나고 3시간 이내에 시험이 재시작될 때

배터리는 충전 요구사항에 따라 완전 충전이 된다. 최소한 12시간 동

안 충전상태를 유지한 후 적절한 시간에 자동타이머 혹은 AC 코드의

플러그를 제거하여 충전기를 차단한다. 그러나 만약 12시간 후에 충

전 사이클이 종료되지 않으면 그때 충전기는 완전 충전이 될 때까지

차량을 충전하도록 한다. 충전이 종료된 후에 총 AC Wh를 기록한다.

만약 제조자의 지시로 전체 소킹시간 내내 충전기를 유지 한다면, 충

전기는 그리드에 연결한다. 모든 AC Wh 에너지는 반드시 에너지 소

비로 간주한다. 그러나 비제어 환경에 의한 방해는 충전시간의 최초

12시간 동안 허용한다. 총 충전시간은 최소 12시간이고 소킹 기간 중

다른 조건을 변동해서는 안 된다.

❍ 저온 UDDS 완전충전 시험 (FCT) 절차



CFR Part 86, Subpart C에 기술되어 있다.


도록 사전에 준비가 필요하다. 연료 상세사양은 40 CFR Part 86.213에

요구사항에 따른다. 사전준비는 40 CFR Part 86.232의 요구조건에 따

른다. 40 CFR Part 86.232는 UDDS에 따라서 연료 탱크의 소모 및 충

전, 출발 온도는 -7°C ± 1.7°C 임을 포함한다. 사전 준비 동안 주변 온

도는 -7°C ± 2.8°C (20°F ± 5°F)이고 -14°C (10°F)에서 -1°C (30°F) 사

이이다. 습도는 동력계 회전부에서 응결을 예방하기 위해서 낮게 설정

한다. 같은 주변 조건하에서 12 ~ 36시간의 차량 소킹을 한다. 한 개

혹은 여러 개의 사전준비 사이클들은 충전-균형 (charge-balance) 운전

을 최고로 만족시키기 위해서 같은 방식으로 수행해야 한다.

2) 배터리 충전/차량 소킹 : 사전점검 후와 -7°C ± 1.7°C (20°F ± 3°F)의

온도조건에서 차량을 소킹하는 동안, 배터리는 충전 요구사항에 따라

완전 충전이 된다. 최소한 12시간동안 충전을 유지한 후 적절한 시간

에 자동타이머 혹은 AC 코드의 플러그를 제거하여 충전기를 차단한

40

다. 그러나 만약 12시간 후에 충전 사이클이 종료되지 않으면 그때 충

전기는 완전 충전이 될 때까지 차량을 충전하도록 한다. 충전이 종료

된 후에 총 AC Wh를 기록한다. 만약 제조자의 지시로 전체 소킹시간

내내 충전기를 유지 한다면, 충전기는 그리드에 연결한다. 모든 AC

Wh 에너지는 반드시 에너지 소비로 간주한다. 그러나 비제어 환경에

의한 방해는 충전시간의 최초 12시간 동안 허용한다. 총 충전시간은

최소 12시간이고 소킹 기간 중 다른 조건을 변동해서는 안 된다.


한 후에 차량은 동력계 위로 이동한다. 시험 시작 시에 차량 동력전달

장치는 “저온” 상태를 유지한다. 그러므로 차량은 소크 기간의 끝과

시험 시작 간에 1.6km (1mile)이상 운행되면 안 된다.

4) 시험 장소 조건 : 주변 온도는 출발 시에 -7°C ± 1.7°C (20°F ± 3°F)

가 되어야 한다. 시험동안 평균 온도는 반드시 -7°C ± 2.8°C (20°F ±

5 °F)가 되어야 한다. 온도의 최대 변화 (excursion)은 -12.2°C (10°F)에

서 -1.1°C (30°F) 사이이다. 3분 지속 최대 변화는 -9.4°C (15°F)에서 -

3.9°C (25°F) 사이이다. 40 CFR Part 86.135-94에 따르는 동력계 운전

시 고정 속도 냉각 팬은 차량을 직접 냉각한다.

5) 히터와 서리 제거 장치 : 시험을 시작시 수동 제어방식의 기후 제어

시스템은 최적 서리 제거 (defrosting)를 위하여 전면유리로 직접 공기

흐름 (airflow)이 가도록 하고, 이 공기흐름은 외부로 배출 되도록 설

정하고, 팬의 속도는 '0' 혹은 낮게 설정한다. 그리고 공기 온도는 가

장 뜨겁게 설정한다. 두 번째 2분간 수행할 공회전 (idle) 시험에서는

팬 속도가 최대가 된다. 시험 중 6번째 공회전 상태에서는 대략 505초

동안 시험을 하고 팬 속도는 공기흐름을 유지 할 수 있는 수준에서 가

장 낮게 설정한다. 또한 온도설정은 가장 높은 온도로 설정한다. 이 설

정들은 10분의 소킹 다음에 두 백 (two bags)을 포함한 나머지 시험을

위한 것이다. 자동 온도 제어 시스템에서 제조자는 시스템을 수동으로

조작 할 수 있고 수동시스템을 위한 구체적 절차에 맞춰 사용 할 수

있다. 그렇지 않으면 그 시스템 사용자는 히터와 서리제거 모드를 설

정하거나 그리고 온도를 반드시 72°F로 설정해야 한다. 다 영역 기후

41

제어시스템을 탑재한 차량에서는 동일한 팬과 온도 설정을 해야 한다

그리고 수동과 자동 모두의 내부 온도 제어시스템을 모든 영역에서 동

일한 팬과 온도 세팅이 설정을 해야 한다.



은 가동과 재가동에 적용된다.

7) 동력계 운전 절차 : 차량 추진시스템이 가동되자마자, 차량은 시험 종

료 기준(EOT)을 만족시킬 때까지 여러 개의 연속적인 CD UDDS 사이

클에 따라서 운전한다. 배기관의 배출물은 각 UDDS 사이클마다 하나

의 CVS 혹은 BMD 배기 샘플 백에 채운다. 초기 SOC와 최종 SOC,

DC Wh는 각 사이클마다 기록한다. [그림 10]은 저온 (-7°C) UDDS

FCT의 예제를 나타낸다.

[그림 10] 냉 UDDS 충전 소진 FCT에 대한 권장 시험 레이아웃

8) 시험 중 일시 중지 : 총 2회 중 1회 UDDS 모드가 끝난 뒤 차량의 키

를 “off”에 놓고, 후드를 잠그고, 시험 셀의 팬을 끄고, 제동 페달을 밟

지 않고, 배터리는 외부 전원으로부터 재충전 시키지 않은 상태에서

10분 ± 1분 동안 소킹한다. SOC 측정기기는 시험 중 일시 중지동안

끄거나 0으로 재설정을 하면 안 된다. 적산 전류계 측정의 경우에는

시험 내내 측정이 활성화되어야 한다. 만약 시험장치가 백업 분석을

위하여 긴 시간이 필요하다면 아래의 그림과 같은 방법으로 10 ~ 30

분추가 소킹 시간을 가진다.

42

[그림 11] 긴 소크 기간을 사용하는 백업 시험 옵션의 예

9) 측정과 배기 샘플링 : 배기 배출물들과 동력계에 의한 실제 주행 거리

는 각 UDDS 사이클 동안 측정된다. 기존 차량을 위한 UDDS에서 두

개의 샘플 백 샘플을 연속적으로 사용함에도 불구하고 FCT에서 각

UDDS 사이클 동안 오직 한 개의 샘플 백을 사용하는 것이 필요하고

규정된 용량의 시험 장소에서 FCT를 수행하는 것이 필요하다. 각

UDDS 동안 두 개의 샘플 백 세트를 사용하는 것은 CST-HEV에 대한

허용 옵션이 있으나 샘플 가방 배출량을 분석하거나 새척하기 위한 시

간은 10분 ± 1분의 내부 시험 일시 중지 요구 사항 위반을 필요로 하

지 않는다.

10) 시험 종료 : 이 시험은 차량이 시험 종료 기준 (EOT)에 따른 CS 운

전에 도달하면 종료한다.


43


시험은 무효이다.

12) 재충전 후 시험 : 시험이 끝나고 3시간 이내에 시작하는 배터리는 저

온 소크 영역 (cold soak area)으로 -7°C ± 1.7°C (20°F ± 3°F) 다시

이동하며 충전 요구사항에 따라 완전 충전이 된다. 그 후 최소한 12

시간동안 충전을 유지한 후 적절한 시간에 자동타이머 혹은 AC 코드

의 플러그를 제거하여 충전기를 차단한다. 그러나 만약 12시간 후에

충전 사이클이 종료되지 않는다면 그때 충전기는 완전 충전이 될 때

까지 차량을 충전하도록 한다. 충전이 종료된 후에 총 AC Wh를 기

록한다. 만약 제조자의 지시로 전체 소킹 시간 내내 충전기를 유지

한다면, 충전기는 그리드에 연결한다. 모든 AC Wh 에너지는 반드시

에너지 소비로 간주한다. 그러나 비제어 환경에 의한 방해는 충전시

간의 최초 12시간동안 허용한다. 총 충전시간은 최소 12시간이고 소

킹 기간 중 다른 조건을 변동해서는 안 된다.

❍ CS HEV의 UDDS 배출물

: CS HEV를 시험하기 위하여 오직 CST만 고려됨. (식 1)에서처럼 첫 번

째 UDDS로부터 CST 배기 배출물 데이터는 두 번째 UDDS의 결과와 다

른 가중치가 적용됨 (CFR 86 144-94 참조).

(식 1)

여기에서, = 특정 측정 가스 (예 : HC, CO, NOx, CO2)의 가중 질

량 배출물, CS 모드에서 g/mile

= 첫 번째 UDDS 기간 동안 측정 질량, g

= 첫 번째 UDDS 기간 동안 측정 운전거리, mile

= 두 번째 UDDS 기간 동안 측정된 질량 배출물, g

44

= 두 번째 UDDS 기간 동안 측정된 운전거리, mile

❍ CS HEV의 HWFET 배출물

: CS HEV를 시험하기 위하여 오직 CST만 고려됨. (식 2)에서처럼 배기

배출물 계산에 두 번째 HWFET의 데이터는 사용되나 첫 번째 HWFET

의 결과는 사용되지 않음.

(식 2)



= 첫 번째 HWFET 기간 동안 측정 질량, g

= 첫 번째 HWFET 기간 동안 측정 운전거리, mile

= 두 번째 HWFET 기간 동안 측정된 질량 배출물, g

= 두 번째 HWFET 기간 동안 측정된 운전거리, mile

❍ CS HEV의 US06 배출물


배출물 계산에 두 번째 US06의 데이터는 사용되나 첫 번째 US06의 결과

는 사용되지 않음.

(식 3)



45

= 첫 번째 US06 기간 동안 측정 질량, g

= 첫 번째 US06 기간 동안 측정 운전거리, mile

= 두 번째 US06 기간 동안 측정된 질량 배출물, g

= 두 번째 US06 기간 동안 측정된 운전거리, mile

❍ CS HEV의 SC03 배출물


배출물 계산에 두 번째 SC03의 데이터는 사용되나 첫 번째 SC03의 결과

는 사용되지 않음.

(식 4)



= 첫 번째 SC03 기간 동안 측정 질량, g

= 첫 번째 SC03 기간 동안 측정 운전거리, mile

= 두 번째 SC03 기간 동안 측정된 질량 배출물, g

= 두 번째 SC03 기간 동안 측정된 운전거리, mile

❍ CS HEV의 저온 (-7oC) UDDS 배출물

: CS HEV를 시험하기 위하여 오직 CST만 고려됨. (식 5)에서 묘사된 계

산 방식을 사용하여 배출물 데이터는 가중화 됨.

(식 5)

46

여기에서, = 특정 측정 가스 (예 : HC, CO, NOx, CO2)의 가중

질량 배출물, CS 모드에서 g/mile

= 저온 UDDS의 첫 번째 단계 (505초 까지)

동안 비측정 질량, g

= 저온 UDDS의 첫 번째 단계 (505초 까지)

동안 비측정 운전거리, mile

= 저온 UDDS의 두 번째 단계 (505초 까지)

동안 비측정 질량, g

= 저온 UDDS의 두 번째 단계 (505초 까지)

동안 비측정 운전거리, mile

= 저온 UDDS의 세 번째 단계 (다음 사이클 505초

까지) 동안 측정된 질량 배출물, g

= 저온 UDDS의 세 번째 단계 (다음 사이클 505초

까지) 동안 비측정된 운전거리, mile

❍ 충전 소진 (CD) 유틸리티를 위한 가중치 결과

: (식 6)을 사용하여 FCT와 CST로부터 CD 유틸리티 배출물을 계산한다.

··· · (식 6)

여기에서, = 측정 가스의 유틸리티 계수가 가중된 배출물, g/mile

= 주어진 거리 “x“에서 적당한 유틸리티 계수 분율

(아래 Utility Factor 참조)

= 특정 측정가스의 FCT에서 “i“번째 시험된 질량 배출량,

g/mile

= 특정 측정 가스의 CST에서 가중된 질량 배출물,

(식 1)의 계산결과 g/mile

47

= 실제 주행 거리가 아닌 단일 주행 스케줄의 거리, mile

❍ 위의 식은 (식 1)을 사용한 UDDS만 포함하고 있지만 (식 2 ~ 5)까지 모

든 주행모드에서 CD 구간의 유틸리티 계수가 가중된 배출물 값으로 환

산이 가능함.

❍ SAE J1711 유틸리티 계수 계산 방법

: SAE J1711 분수 유틸리티 계수 계산 방법은 충전 유지 실험 (CST) 데

이터에 FCT 가중치를 주기위해 권장되는 관례임. 이 방법은 사이클 주

행 거리와 동등한 유틸리티 계수와 함께 FCT의 각 사이클에 의한 결과

를 적용함. 이 방법은 차량이 FCT에 따른 소진율이 고려되고 있을 때 더

정확함. 이는 또한 RCDC가 FCT에서 사이클의 시작 또는 끝에 가까이

있을 때의 모순을 방지함.

❍ 가장 최근의 SAE J2841 표준은 가중 방정식에 대한 올바른 UF의 가치를

찾기 위해 참조되어야 함. [그림 12]의 곡선은 차대 유틸리티 계수의

2001 DOT NHTS 데이터의 결과이며, 그리고 이 곡선은 경향을 보여주

기 위하여 0에서 200mile로 나타냄.

[그림 12] 유틸리티 계수 선도

48

제 3 절. 하이브리드 자동차 (HEV)의 시험방법 및 주행조건이

오염물질 및 이산화탄소 배출에 미치는 영향 평가

❍ 대상차종 : Toyota Prius 3rd, Hyundai 아반떼 LPi 하이브리드

❍ 주행모드 : CVS-75 (3 Bag) mode, CVS-75 (4 Bag) mode,

HWFET (EPA High-Way Fuel Economy Cycle) mode,

NEDC (New European Driving Cycle) mode

❍ 하이브리드 차량을 대표하는 국외의 두 차종을 선택하여 각 주행모드에

대한 성능특성 및 배출특성을 파악하였다. 전 세계적으로 가장 많은 판

매고를 나타내는 일본의 도요타 프리우스 3세대와 대한민국의 하이브리

드 차량을 대표하는 현대자동차의 아반떼 LPi 하이브리드를 시험 차종으

로 선정하였다. 아래의 [그림 13] 및 [표 5]는 각 차종의 세부 제원을 나

타내고 있다.

1)

2)

[그림 13] 도요타 프리우스 3세대 및 현대 아반떼

LPi 하이브리드 차량의 외관특성

49

[표 5] 도요타 프리우스 3세대 및 현대 아반떼

LPi 하이브리드 차량의 주요제원

Toyota Prius 3rd Hyundai 아반떼 LPi 하이브리드

공인연비 29.2km/l 17.8km/l

배기량 1,798cc 1,591cc

최대출력 99hp 114hp

최대토크 14.5kgm 15.1kgm

❍ [그림 13]을 살펴보면 선정된 두 하이브리드 차량의 외관특성은 매우 유

사한 준중형 세단의 모습을 나타낸다. [표 5]를 보면 도요타 프리우스 3

세대 차량의 공인연비가 현대자동차의 아반떼 LPi 하이브리드와 비교하

여 29.2km/l로 매우 높게 나타나는데 이는 도요타 프리우스 3세대인 경

우 저속 주행시 모터의 구동만으로 차량을 구동하는 풀 하이브리드 타입

의 하이브리드 차량이며, 현대자동차의 아반떼 LPi 하이브리드 차량은

모터가 고속/고부하 주행에서 엔진의 마력을 지지하는 파워 어시스트 타

입의 하이브리드 차량의 특성상 이러한 결과가 나타났다고 판단된다. 앞

서 언급한 이유로 인하여 최대출력과 최대토크는 반대로 현대자동차 아

반떼 LPi 하이브리드가 오히려 큰 배기량을 가지는 도요타 프리우스 3세

대 차량에 비해 더 높은 것으로 판단된다. 아래의 [그림 14]는 각 社 하

이브리드 차량 타입의 특성을 나타내고 있는 개략도이다.

풀 하이브리드예) 도요타 프리우스,

렉서스 RX400h,렉서스 LS600h

파워 어시스트 하이브리드예) 현대 아반떼, 기아 포르테

혼다 시빅 하이브리드

[그림 14] 풀 타입 및 파워 어시스트 하이브리드 차량의 특성

50

제 4 절. 전기자동차 (EV)의 시험방법 및 주행조건이 일충전주행거리 및

전기에너지소비효율에 미치는 영향 평가

❍ 대상차종 : Nissan LEAF, Hyundai BlueOn

❍ 주행모드 : UDDS (Urban Dynamometer Driving Schedule) mode,

HWFET (Highway Feul Economy Cycle) mode,

NEDC (New European Driving Cycle) mode,

WLTC (Worldwide harmonized Light vehicles Test Cycle)

❍ 전기자동차를 대표하는 국외의 두 차종을 선택하여 각 주행모드에 대한

일충전주행거리 및 전기에너지소비효율을 파악하였다. 대한민국의 전기

자동차를 대표하는 현대자동차의 BlueOn과 현재 시중에 양산형으로 판

매되는 일본의 Nissan LEAF를 대상 차종으로 선정하였다. 아래의 [그림

15] 및 [표 6]은 각 차종에 대한 세부 제원을 나타내고 있다.

1,595

1,550

3,585

1)

2)1,550

[그림 15] 현대의 BlueOn 및 니싼의 LEAF 전기자동차의 외관특성

51

[표 6] 현대의 BlueOn 및 니싼의 LEAF 전기자동차의 주요제원

Hyundai BlueOn Nissan LEAF

최고출력 50kW 80kW

최고토크 167Nm 280Nm

배터리용량 16.4kWh (리튬이온폴리머) 24kWh (판형 리튬이온 배터리)

일충전주행거리 140km 160km

최고속도 130km/h 140km/h 이상

❍ [그림 16]을 살펴보면 현대의 BlueOn이 니싼의 LEAF와 비교하여 좀 더

경차의 모습을 나타내며 차량외관을 고려하였을 때 니싼 LEAF는 준중형

세단과 비슷하다고 말할 수 있다. [표 7]에서 최고출력, 최고토크, 배터리

용량, 일충전주행거리 등을 보면 현대 BlueOn은 Nissan LEAF를 비교하

였을 때 모든 부분에서 그 값이 낮게 나타났으며 이를 정리하면, 현대

BlueOn은 외관뿐만이 아니라 전반적으로 경차의 특성을 가지고 있다.

❍ 전기자동차의 일충전주행거리 시험방법

- 전기자동차 일회충전주행거리는 UDDS, HWFET, NEDC, 그리고 WLTC

모드를 반복 주행하여 전기에너지가 소모되어 주행이 종료되는 시점까

지의 거리로 한다. 전기자동차의 주행종료 시점은 시간 대 속도 profile

을 따라가지 못하거나 차량의 주행 경고등이 점등되는 시점으로 정의한

다. 각 주행 사이클을 반복하는 중 차량은 키를 뺀 상태에서 10분간의

휴지기간을 가진다.

❍ WLTC (Worldwide harmonized Light vehicles Test Cycle)

- UNECE World Forum for harmonization of Vehicles Regulations에서

유럽연합, 일본, 그리고 유럽의 전문가들이 2013 - 2014년에 최종 버전

을 기준으로 예정중이다.

- 저/중/고/최고 속도의 4단계로 나뉘며 실차의 최고속도가 135km/h보

다 낮은 저속 전기차량의 경우는 최고 단계를 저속으로 대체한다.

52

[표 7] WLTC mode에서 차량의 분류

종류 구분 비 고

Class 1 Low power vehicles with PWr ≦ 22 전기차는 중량대비 출력이 높아서

Class 3에 해당됨Class 2 Vehicles with 22 ＜ PWr ≦ 34

Class 3 High-power vehicles with PWr ＞ 34

* 참조 : PWr, Power-Weight ratio [W/kg]

(rated engine power / curb weight (공차중량))

[그림 16] WLTC Class 3의 시간대비 속도 프로파일

[표 8] WLTC Class 3 test cycle의 특성

Low Medium High ExtraHigh

Total

Duration [s] 589 433 455 323 1800Stop duration [s] 156 48 31 7 242Distance [m] 3095 4756 7158 8254 23262% of stops 26.5% 11.1% 6.8% 2.2% 13.4%Max. speed [km/h] 56.5 76.6 97.4 131.3Aver. speed without stops[km/h]

25.7 44.5 60.8 94.0 53.8

Aver. speed wih sopts [km/h] 18.9 39.5 56.6 92.0 46.5Min. acceleration [m/s

2] -1.5 -1.5 -1.5 -1.2

Max. acceleration [m/s2] 1.5 1.6 1.6 1.0

53

제 5 절. HEV 및 EV의 시험을 위한 자동차부품연구원의 시험장비

❍ 국내/국외 각 1종의 하이브리드자동차와 국내/국외 각 1종의 전기자동

차 총 4대의 차량 시험을 위하여 아래와 같은 시험장비를 구성하였다.

시험장치 구성은 크게 2 부분으로 나누어지는데, 하나는 실내에서 도로

주행을 모사 할 수 있는 차대동력계와 또 하나는 같은 주행 시 차량에서

배출되는 배기가스를 분석하는 배기분석계로 구성된다. 아래의 [그림 17]

은 구축된 시험장치의 개략도를 나타낸다.

[그림 17] HEV 및 EV 환경성 시험장치 구성 개략도

❍ 차대동력계 위에 실차를 배치하여 각 실험 주행모드에 맞게 속도 프로

파일대로 주행이 가능하며, 실차의 모드 시험에서 오류 판단여부의 진단

이 가능하다. 아래의 [그림 18]과 [표 9]는 하이브리드 및 전기자동차의

일충전주행거리 및 에너지소비효율 비교 평가시험에 사용된 차대 동력계

의 외형 및 제원을 나타낸다.

54

[그림 18] 4WD 48“ 차대동력계 사진

[표 9] 차대동력계 제원

Roller size : 48Inch Single roll (4WD)

Max. Generationpower

Permanent : 153kW from 92km/h to 200km/h x 2SET10S : 258kW from 92km/h to 146km/h

Inertia Range2WD : 400kg ~ 3,500kg4WD : 800kg ~ 5,400kg

Max. Speed 200km/h Max.

Accuracy

Speed : 0.01% FS

Torque : 0.1% FSRepeatability : 0.02 @ FS

Cooling Fan Variable Speed

55

❍ 하이브리드자동차의 경우 차대동력계에서 다양한 모드주행 후 배기가스

를 분석하여 연비계산 및 CO2 온실가스 배출규제를 확인하기 위한 배기

가스 분석계가 아래의 [그림 19]와 [표 10]에 자세히 설명되어 있다.

[그림 19] 하이브리드자동차의 배기배출물 분석 장치사진

[표 10] 하이브리드자동차의 배기배출물 분석 장치제원

GASCO

[ppm]

CO2

[%]

CH4

[ppm]

T.HC

[ppmC1]

NOx

[ppm]

Analysis Principal NDIR NDIR GC/FID H.FID CLD

Application

Range

LEV50/100

/1000/25001/3/6/20

10/20/50

/100

10/20/50/

5000

10/20/50

/5000

SULEV10/20/50

/1001/3/6/20

1/2/5/10

/20/50

1/2/5/10

/20/50

1/2/5/10

/20/50

90% Response TimeWithin

3sec.

Within

2sec.

Within

15sec.

Within

2sec.

Within

2sec.

Test cycle

U.S. : FTP-75, FTP-72, SFTP, NYCC HWFET

EC : ECE-15 + EUDC, MVEG

JAPAN : JAPAN 10Mode, JAPAN 11Mode,

JAPAN 10-15Mode

KOREA : CVS-75, NEDC, IM240 Customer Mode

56

제 4 장. 과제 시험결과

제 1 절. 하이브리드자동차의 연비 및 배출가스 시험결과

❍ 현대 아반떼 LPi 하이브리드 차량으로 CVS-75 모드를 주행하였고 3 Bag

(Phase 1부터 Phase 3까지)과 4 Bag (Phase 1부터 Phase 4까지)의 차이

점을 확인하였다. 하이브리드 자동차의 경우 SOC (State of Charging)의

상태에 따라 [그림 20]과 같이 SOC가 변하였다. 모드 주행의 시작과 동

시에 Phase 1의 100초까지 SOC의 감소가 급격하게 나타나며, 이는

Phase 2의 시작에서도 전반부에 급격히 감소하는 부분적 특성을 가진다.

Phase 3 부분에서는 SOC가 소폭 상승하였고, Phase 4에서는 SOC 변화

가 거의 확인되지 않았고 이는 충전과 방전이 거의 일정하게 유지됨으로

판단된다. 초기 SOC 변화률 설정에 따라 전기 소비를 확인하기 위하여

초기 SOC를 68%와 58%로 두 가지 시험을 수행하였다. 전반적으로 두

초기 설정 값에 따라 큰 차이를 보이고 있지는 않았으며 최종 △SOC는

약 40 정도로 나타났다. 이는 초기 SOC 68%의 경우 Phase 2에서 SOC

의 하강이 크게 나타났으며, 이는 Phase 2구간인 저온시동시험에서 전기

에너지 소비가 크게 이루어 졌다고 판단할 수 있다.

[그림 20] CVS-75 3 Bag과 4 Bag의 SOC 변동량

57

❍ 초기 SOC가 58%인 시험 세 번과 초기 SOC가 68%인 시험 두 번을 통

하여 CVS-75 모드에서 반복 주행에서 초기 SOC 변화가 CO2 배출량에

미치는 영향을 살펴보았다. 총 다섯 번의 을 통하여 상기의 시험을 한

뒤 CO2 이산화탄소 배출량을 살펴본 결과 아래의 [그림 21]과 같이 나타

내었다. 3 Bag과 4 Bag을 비교하였을 경우 CO2가 평균 1.7%정도 증가하

였다. Phase 4인 고온시동시험을 추가하여 분석한 결과 총 주행거리의

증가량보다 CO2 발생량이 더 많기 때문으로 판단된다.

[그림 21] 현대 아반떼 LPi 하이브리드 차량의

3 Bag, 4 Bag 배출물 비교분석

❍ Prius 3rd와 현대자동차아반떼 LPi 하이브리드 자동차에 대하여 주행모

드별 영향도 평가를 한 결과가 아래의 [그림 22]에 나타나고 있다. Prius

3rd 차량의 경우 도시주행 CVS-75 모드에 최적설계가 되어 있다고 판단

이 되며 CVS-75 모드에서 33.33km/l로 HWFET, NEDC와 비교하여 가

장 높은 연비 결과가 나왔다. 하지만, 이와 반대로 120km/h 이상의 고속

주행 구간을 포함하는 NEDC 모드에서 연비가 23.24km/l로 가장 나쁘게

나타나며 이러한 결과는 CVS-75와 비교하여 30.27%나 감소하는 결과를

58

나타내었다.

❍ 아반떼 LPi 하이브리드의 경우 세 가지 모드를 통합한 평균 연료소비율

이 24.43km/l로 평균 연료소비율이 29.11km/l인 Prius 3rd와 비교하여

16.08%나 낮은 수치를 나타낸다. 이러한 결과의 원인을 분석하면 Prius

3rd는 모터로만 주행이 가능한 풀 하이브리드 방식이고 아반떼 LPi 하이

브리드 차량은 모터가 엔진의 동력을 지원하는 파워 어시스던트 방식으

로 하이브리드 방식의 차이가 연료소비율에 직접적 영향을 미쳤다 판단

된다. 파워 어시스던트 방식은 모터와 엔진의 동시 구동으로 인하여 최

대출력이 높은 장점을 가지고 있다. 최대출력을 비교하면 아반떼 LPi 하

이브리드는 1,5911cc의 적은 배기량에도 불구하고 114hp의 마력을 나타

내며 이는 99hp의 마력을 가지는 Prius 3rd 보다 15.15%나 높은 수치이

다. 최대 토크 또한 아반떼 LPi 하이브리드 차량이 15.1kgm으로 Prius

3rd가 가지는 토크인 14.5kgm을 앞선다.

33.33

18.22

30.75

24.1623.24

15.07

Prius 3rd Avante LPi0

10

20

30

40

50

Fue

l effi

cien

cy [k

m/l]

Hybrid Vehicles

CVS-75 HWFET NEDC

[그림 22] 하이브리드 차량에 대하여

세 가지 주요 모드의 연료소비율 비교 분석

59

❍ 현대 하이브리드 아반떼 LPi의 경우 고속도로 주행모드인 HWFET에서

연료 소비가 24.16km/l로 세 가지 모드 중 가장 높은 연료소비율을 나바

내고 있다. 이러한 결과는 일반적인 내연기관 엔진의 성격과 유사하며

최종적으로 Toyota의 Prius 3rd와 현대의 아반떼 하이브리드를 비교한

결과 Prius 3rd는 전기 자동차가 나타내는 측면이 더 많이 나타났고, 이

와 대조적으로 아반떼 LPi 하이브리드는 내연기관 자동차의 성향이 더

많이 가지고 있다고 판단이 된다.

33.33

18.22

30.7524.1623.24

15.07

70.276.2

100.8 96.95

76.68

122.8

Hybrid Vehicles

CVS-75 HWFET NEDC

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Avante LPi

CO2 Emission

CO2 Emission

CO2 Em

ission [g/km]

Prius 3rd

[그림 23] 하이브리드 차량에 대하여

세 가지 주요 모드의 CO2 배출량 비교분석

❍ 위의 [그림 23]은 세 가지 주요 모드에 대하여 하이브리드 차량의 배출물

결과를 보여주고 있다. Prius 3rd는 CVS-75, HWFET, NEDC 순으로 배

출물이 증가하였으며, CVS-75 도시 시가지 모드에서 가장 최적으로 설계

되었다고 판단된다. 아반떼 LPi 하이브리드 차량은 HWFET, CVS-75,

NEDC 순으로 배출물이 나타났으며 이러한 결과는 주행 변동이 적고 정

속주행이 위주인 HWFET에서 가장 적은 배출물을 나타내고 있다. 앞서

언급한 하이브리드 차량 종류에 대한 특성에서 설명이 가능하다.

60

제 2 절. 전기자동차의 연비 및 배출가스 시험결과

❍ 현대자동차의 BlueOn과 Nissan의 LEAF 두 전기자동차의 다양한 모드에

대한 일충전주행거리 및 충전 가능한 배터리 (RESS, Rechargeable

Energy Storage System)의 전기 에너지량을 비교 분석하였다. 아래의 [그

림 24]는 두 전기차에 대한 주요 세 가지 모드별 영향성을 분석한 그래

프를 나타내고 있다. 두 전기자동차 모두 UDDS 및 NEDC 등 시가지 주

행모드에서 높은 일충전 주행거리를 나타냈으며 다만 HWFET 모드에서

일충전주행거리가 소폭 감소가 되었다. 이는 가속과 감속이 주로 나타나

는 시가지 주행모드에서 전기자동차는 낮은 회전에서 높은 토크를 나타

내는 [그림 25]과 같은 특성을 가지고 있고 차량의 제동시 브레이크 회

생제동 시스템을 통한 배터리 충전이 이루어져 일충전주행거리가 증가하

였다고 판단이 된다. 하지만 이러한 특성들은 고속 주행시에는 뚜렷한

특색을 보이지 않기 때문에 HWFET 모드에서 일충전주행거리가 소폭 감

소하는데 영향을 미쳤다고 판단된다.

129.8

149.3

125.35 132.1129.99 133.07

BlueOn LEAF0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

Driv

ing

Ran

ge [k

m]

Electric Vehicles

UDDS HWFET NEDC

[그림 24] 전기자동차에 대한 모드별 일충전주행거리 및 충전량 비교

61

& 일반적인 모터 토크성능곡선

[그림 25] 전기자동차 및 내연기관의 토크 특성비교 그래프

❍ LEAF의 경우 제원상 24kWh의 큰 판형 리튬이온 배터리를 가지고 있고

BlueOn은 제원상 16.4kWh의 작은 리튬이온 폴리머 배터리르 가지고 있

다. 이러한 배터리의 용량 차이로 인하여 아래의 [그림 26]에서는 LEAF

의 평균 RESS 충전량이 23.01kWh이고 BlueOn은 17.88kWh로 나타나

LEAF의 RESS 충전량이 BlueOn에 비교하여 28.69% 높은 결과값이 산출

되었다. 고속도로와 시가지 주행모드를 비교하면 BlueOn은 UDDS에 비

하여 HWFET가 더 높았고 LEAF 차량은 UDDS가 HWFET보다 더 낮게

나오는 상반되는 결과를 나타냈지만, 연비 결과에 큰 영향을 미치는 수

준은 미비하다고 판단된다.

129.8149.3

125.35 132.1129.99133.07

18.5 17.44 17.71

22.86 23.3 22.87

Electric Vehicles

UDDS HWFET NEDC

0

5

10

15

20

25

30

35

40

LEAF

RESS Electric Charge [kWh]

BlueOn

62

[그림 26] BlueOn과 LEAF의 RESS 충전량 비교결과

❍ 현대 BlueOn 전기자동차에 대하여 추가적으로 WLTC 모드주행을 수행

하였고 그 시험조건이 아래의 [그림 27]에 표시하였다. 차량 제원에 나와

있듯이 220V의 충전 조건에서 완속충전을 하였을 때 5.8시간동안 선형적

인 충전량 증가를 보였고 총 충전량은 18.5927kWh로 나타났다.

Full 충전 1차 경고등(주유등) 2차 경고등(거북이등) 3차(주행불가)

일충전주행거리 운행정지 조건

WLTC Test Results (BlueOn - 현대자동차)

실차 시험사진

0 1 2 3 4 5 6 7 8

0

5

10

15

20

25

Batteries charge

energy [kWh]

Recharging time [hr.]

Charge energy using Power Analyzer Charging Point [kWh]

End of Charging(5.8hr, 18.5927kWh)

220V 완속충전 전류적산 예시

충전 스테이션

[그림 27] BlueOn 차량의 실차 시험사진 및 충전스테이션에서

63

완속충전을 하였을때 충전량 적산 시험수치

[그림 28] 현대 BlueOn 차량에 대하여 추가 WLTC 주행모드 시험조건

❍ 전기자동차는 위의 그림과 같이 순차적으로 운전자에게 주행 가능성에

대한 경고를 표시한다. 완전 충전을 하여 처음 주행을 시작하였을 때

Full 충전 상태에서 어느 정도 주행을 하고 나면 총 에너지의 30%순간에

서 1차 경고등 (주유등)이 점등된다. 이 후 계속 주행을 하다보면 2차 경

고등인 거북이등 표시가 나타나며 최종적으로 더이상 주행이 불가능한 3

차 (주행불가) 경고등이 표기가 나타난다.

❍ 본 보고서에서는 WLTC의 주행 단계중 1 - 4단계를 반복한 시험과 1 - 3

단계를 반복하여 3차 경고등이 들어오며 차량이 더 이상 주행하기 힘들

때 까지 시험을 계속하여 일충전주행거리를 측정하였다.

64

❍ 아래의 그림과 같이 WLTC의 저속, 중속, 고속, 최고속 이렇게 4단계로

구성되어 있으며 120km/h 이상으로 주행하는 최고속 사이클의 유무로

인한 일충전 주행거리의 영향도를 살펴보기 위한 실험을 수행하였다. 완

전 충전된 BlueOn 전기차량을 가지고 WLTC 사이클을 주행한 결과 1 -

4단계를 반복한 결과 6번째 사이클의 2단계에서 정지하였고, 1 - 3단계를

반복한 결과 9번째 사이클의 3단계에서 차량이 정지하였다.

0 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000

0

20

40

60

80

100

120

140Extra-high

WLT

C C

lass 3

Driv

ing s

peed [km

/h]

Total elapsed time [sec.]

End of TESTin 6 Cycle

Low

Middle

High

4 Bag mode last cycle Target Actual

0 250 500 750 1000 1250 1500 1750

0

20

40

60

80

100

120

140

High

Middle

WLT

C C

lass 3

Drivin

g s

peed [km

/h]

Total elapsed time [sec.]

3 Bag mode last cycle Target Actual

End of TESTin 9 Cycle

Low

WLTC 3 Phase modeWLTC 4 Phase mode

1 Phase

2 Phase

3 Phase

4 Phase

1 Phase

2 Phase

3 Phase

65

[그림 29] 현대 BlueOn 전기자동차의 WLTC 주행모드 시험

[그림 30] 현대 BlueOn 전기자동차의 WLTC 주행 시험결과

❍ WLTC (Worldwide harmonized Light vehicles Test Cycle procedures)

모드에서 1 - 4단계를 반복하여 주행한 결과 101.25km에서 1차 배터리경

고등 (주유등)이 점등 되었고 117.23km에서 2차 배터리경고등 (거북이등)

이 점등되었고 122.89km에서 3차 경고등 (주행불가)이 점등되었다. 위의

방법과 유사하게 WLTC 모드를 1 - 3단계 반복하여 주행한 결과

109.46km에서 1차 배터리경고등 (주유등)이 점등 되었고 128.54km에서 2

차 배터리 경고등 (거북이등)이 점등되었고 135.05km에서 3차 경고등

(주행불가)이 점등되었다.

❍ 차량이 주행불가능 할 때까지의 거리만을 비교하면 1 - 4단계 WLTC는

122.89km를 주행하였고 이는 6번째 반복시험의 2단계에서 시험이 종료

되었고, 1 - 3단계 WLTC는 135.05km를 주행하였고 이는 9번째 반복시

험의 3단계 마지막에서 시험이 종료되었다. 이는 최고속도가 131.3km/h

까지 고달하는 최고속 (Extra-high)단계의 유무로 인하여 일충전주행거리

66

가 12.16km 증가하였고 이는 증가량은 약 9.9%이다. 이러한 결과는 도심

시가지 모드에 적합하도록 제작된 전기자동차에서 고속의 주행모드는 일

충전주행거리 및 에너지소비효율에 전반적으로 감소되는 영향을 미치는

것으로 판단되며 앞서 CVS-75, HWFET, NEDC 모드 주행 비교의 결과

와 일치하는 결과가 나타났다.

67

제 3 절. 전기자동차의 외기 온도조건 (상온, 저온)의 영향 평가

❍ 현대자동차의 BlueOn을 일반적인 표준조건인 20 ~ 30oC 및 30 ~

70R.H.%에서 CVS-75 실차시험과 외기온도가 -7oC의 “Cold 챔버”에서

CVS-75 시차시험을 한 후 두 모드에서 일충전주행거리 및 에너지소비효

율을 비교분석하였다. 아래의 [그림 31]는 전기자동차의 외기온도 변화에

따른 주행특성 변화를 나타냄.

129.8

79.44

18.5 17.03

BlueOn0

10

20

80

100

120

140

160

180

4.66

EV D

rivin

g ra

nge

[km

] &

RES

S El

ectri

c C

harg

e [k

Wh]

EV Driving Range

RESS Electric Charge

Energy Efficiency7.02

0

10

20

30

40

50

-7oC

Standard CVS-75 "-7oC" Cold CVS-75

Energy Energy Consumption Efficiency [km

/kWh]

Std.

[그림 31] 전기자동차의 외기온도 변화에 따른 주행특성 변화

❍ 표준 상온에서 CVS-75 모드의 일충전주행거리는 129.8km 이며 -7oC

Cold CVS-75 모드의 일충전주행거리는 79.44km이다. 온도 변화로 인한

차이는 무려 50.36km로 감소률은 약 38.8% 이다. 표준 상온에서 CVS-75

모드의 에너지충전량은 18.5kWh이고 -7oC Cold CVS-75 모드의 에너지

충전량은 17.03kWh 이다. 에너지충전량의 차이는 1.47kWh로 일충전주행

거리에 비하여 그 양이 매우 근소하였다.

68

(식 7)

여기서 : 에너지소비효율 [km/kWh]

❍ 에너지 소비효율은 위의 공식을 사용하여 산출이 가능한데 일충전주행거

리의 감소가 에너지소비효율에 그대로 반영되어 표준 상온에서 -7oC로

감소한 온도의 영향은 에너지소비효율을 약 35% 감소시키는 것으로 나

타났다.

69

제 4 절. HEV 및 EV에 대한 에어컨 작동여부의 영향성 판단

❍ 하이브리드 자동차와 전기자동차에 대하여 각각 도심 시가지 주행모드인

CVS-75와 고속도로 주행모드인 HWFET에서 에어컨을 최대로 하였을 때

와 일반 시험을 했을 때 연비평가를 실시하였다. 아래의 [그림 32]은

HEV 및 EV의 에어컨 작동여부 영향성 평가를 나타낸다. 에어컨을 작동

하였을 때 하이브리드자동차인 프리우는 3세대의 CVS-75 모드 CO2 발생

량은 70.2에서 118.9g/km로 69.4% 증가하였고, HWFET 모드 CO2 발생

량은 76.2에서 90.7g/km로 19% 증가하였다. 이는 아반떼 하이브리드에

서도 유사한 영향을 미치는 것으로 판단된다. 하이브리드자동차는 내연

기관 및 전기모터로 구동되며 에어컨을 가동 하였을 때 차량 운전에 필

요한 에너지가 소비되어 이러한 영향을 미친다고 판단된다.

❍ 에어컨을 사용하였을 때 전기자동차인 BlueOn의 UDDS 일충전주행거리

는 129.8에서 105.38로 약 18.8% 감소하였고, HWFET의 일충전 주행거리

는 125.35에서 116.62로 약 7% 감소한다. 이러한 결과는 LEAF 전기자동

차에서도 유사하게 나타난다. 이러한 결과는 배터리에 충전된 전기에너

지로 차량을 구동하는 전기자동차의 경우 주행에 필요한 전기에너지를

에어콘을 가동하는데 사용되어서 일충전주행거리의 감소로 나타났다고

판단된다.

70

33.33

18.2219.7111.19

30.7524.1625.83 21.11

70.2

118.9

96.95

158

76.290.7

76.6887.8

Prius 3rd Avante LPi0

25

50

75

100

125

150

175

200

Fuel

effi

cien

cy [k

m]

Hybrid Vehicles

CVS-75 CVS-75 A/C on HWFET HWFET A/C on

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

CO2 emission

C

O2 em

ission [g/km]Fuel efficiency Fuel efficiency

CO2 emission

129.8149.3

105.38124.4125.35 132.1

116.62 115.86

18.5 17.83

22.86 22.61

17.44 17.82

23.3 23.25

BlueOn LEAF0

50

100

150

200

250

300

350

Driv

ing

Ran

ge [k

m]

Electric Vehicles

UDDS UDDS A/C on HWFET HWFET A/C on

0

5

10

15

20

25

30

RESS Charge

RE

SS

Electric C

harge [kWh]

Driving Range

[그림 32] HEV 및 EV의 에어컨 작동여부 영향성 평가

71

5. EV 에어컨 작동여부의 일충전주행거리 영향도 평가

❍ 실차 주행평가 표준상태인 20 ~ 30oC와 30 ~ 70R.H.%에서 에어컨 최고

부하 시험을 수행하였으며, 아래의 [그림 33]은 에어컨의 공조부하 시험

을 나타냄.

129.8105.38

50.46

18.5 17.83

0

50

100

150

200

250

300

350

A/C load

Driv

ing

Ran

ge [k

m]

Electric Vehicle Characteristics

UDDS UDDS A/C on UDDS Heater

Standard0

5

10

15

20

25

30

RESS Charge

RE

SS

Electric C

harge [kWh]

Driving Range

[그림 33] EV 에어컨 작동여부의 일충전주행거리 및 충전량 변화

❍ 일반 시험 조건에서 에어컨을 켜고 주행 반복 시험을 했을 때 129.8에서

105.38로 약 18.8%의 주행거리가 감소하였다. 차량의 실내 온도 변화에

따라서 배터리에 가해지는 전기 소모량이 큰 영향을 끼친다고 판단된다.

상온과 에어컨 부하를 비교하였을 때 일충전주행거리에서는 다소 차이가

나타났지만 이와는 대조적으로 배터리 충전량은 거의 일정한 상태를 유

지하였다.

72

제 5 절. EV와 경유 및 휘발유 자동차와의 환경성 평가

❍ 전기자동차와 기존의 경유 및 휘발유를 사용하는 내연기관의 환경성 평

가를 위하여 다음에 나타나는 WTW (Well to Wheel) 기준을 도입하였

다. WTW는 자동차의 CO2 배출량을 전기를 생산하는 과정 (Well to

Tank)에서의 배출량과 운행 중 (Tank to Wheel) 발생하는 양의 총합으

로 나타낸다. 원료채취 및 수송, 연료전환 (석탄에서 전기), 연료수송 (전

기 송배전), 충전 스테이션 (자가용, 상용 등)까지의 CO2 총 발생량을

g/km 단위로 나타내어서 내연기관과 전기자동차의 동일한 CO2 산출을

비교할 수 있다. 우리나라는 전력 1kWh 생산시 424g의 CO2를 배출한다.

❍ 도심 시가지 주행모드인 CVS-75의 예를 들면 원유 채굴과정에서 가솔린

과 디젤은 유사하게 각각 28g/km과 27g/km이 필요하고 모드 주행으로

얻어진 CO2 배출량을 합산한다. 전기자동차의 경우 전기 1kWh를 생산

하는데 424g의 CO2 배출이 나타나므로 이를 연비로 나눈 값으로 CO2

배출량을 환산되며, 145g/km은 가솔린 차량이 CVS-75 모드를 주행함에

있어서 배출되는 CO2 량이며 153g/km은 디젤 차량에 동일하게 배출되

는 CO2 량이다. 전기자동차의 경우 Tank to Wheel의 CO2 배출은 제로

이다.

CVS-75 분석 ① Well to Tank② Tank to Wheel

1km 주행시CO2 배출량

가솔린(기아 포르테

1.6 MPI)28g/km 145g/km 173g/km

경유(현대 i40 1.7)

27g/km 153g/km 180g/km

BlueOn 0g/km 60g/km

전기 1kWh를 만드는데 필요한 CO2 배출량

전기자동차 에너지효율

kWhkm

kWhg 02.7424 ¸

73

[그림 34] 전기자동차와 내연기관의 WTW 비교

❍ 아래의 [그림 35]은 EV와 경유 및 휘발유 자동차와의 CO2 배출물 환경

성 평가분석 자료이다. BlueOn 및 LEAF 전기자동차는 일반적으로 고른

CO2 분포를 나타내고 있으며, 내연기관은 HWFET 모드에선 비교적 CO2

배출이 적지만 CVS-75와 NEDC 모드에선 그 양이 급격이 증가하는 것

을 알 수 있다.

60 645975

5873

173 180

106

126

176 179

BlueOn LEAF0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

Diesel

CO

2 Em

issi

ons

Rat

io [g

/km

]

Electric Vehicles

CVS-75 HWFET NEDC

Internal CombustionEngine Vehicles

Gasoline

[그림 35] EV와 경유 및 휘발유 자동차와의 환경성 평가 분석 자료

❍ 전기자동차와 기존의 내연기관의 1km당 평균 CO2 배출을 비교한 결과

BlueOn은 평균 59g/km, LEAF는 평균 70.6g/km, 휘발유 내연기관은

151.6g/km, 경유 내연기관은 161.6g/km의 CO2를 배출한다. 서로 다른

세 모드에서 전기자동차는 기존의 내연기관과 비교하여 평균적으로 약

58.5% 이상의 CO2 절감 효과가 나타난다. 이러한 결과는 전기자동차의

74

Tank to Wheel이 0g/km이 가장 큰 영향이라 판단된다.

❍ 추가적인 환경서 분석을 위하여 에너지 경제율 (EER, Energy Economy

Ratio) 개념을 도입하였다. EER이란 저탄소 연료 표준 (LCFS, Low

Carbon Fuel Standard)의 목적을 위하여 서로 다른 종류의 연료와 차량

의 에너지 효율의 차이를 고려하기 위하여 채택되었고, 아래 식 2와 같

이 정의된다. 경차의 경우 기준연료는 휘발유이며, 중형차량의 기준연료

는 경유이다. 데이터가 결여되거나 부족한 지역에는 엔지니어링 분석을

사용하여 EER값을 추정하여 계산된다.

기준연료의 단위에너지주행거리

소비된 연료의 단위에너지주행거리

(식 8)

[표 11] EER 및 Carbon Intensity Value 비교값

EER (Energy Economy Ratio) 분석

경/중형 차량(휘발유 대체 연료)

중대형/오프로드 차량(경유 대체 연료)

연료 / 차량 조합휘발유 기준의

EER 값연료 / 차량 조합

경유 기준의EER 값

Gasoline (incl. E6 and E10) or E85 (and

other ethanol blends)1.0

Diesel fuel or Biomass-based diesel blends

1.0

CNG / ICEV 1.0 CNG or LNG 0.9

Electricity / BEV, or PHEV

3.0Electricity / BEV,

or PHEV3.0

H2 / FCV 2.3 H2 / FCV 1.9

(ICEV = Internal Combustion Engine Vehicle, BEV = Battery Electric Vehicle, PHEV = Plug-in Hybrid Electric Vehicle, FCV = Fuel Cell Vehicle)

75

Carbon Intensity Values [gCO2e/MJ]

fuelDirect

EmissionsTotal

휘발유 95.86 95.86

전기자동차 124.10 41.37

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

Nor

mal

ized

Car

bon

Inte

nsity

[gC

O2e

/MJ]

BlueOn

UDDS HWFET NEDC

Gasoline Equivalent

[그림 36] 전기자동차와 내연기관의 EER 비교

❍ 전기자동차의 WTW 값을 에너지 경제지표인 EER로 적용하여 현대

BlueOn을 내연기관 차량으로 변환하였을 때 결제율 감소를 확인하였다.

BlueOn의 평균 EER은 59인데 비해 휘발유는 19.6, 경유는 21.8로 감소하

며, 휘발유보다는 3배 경유보다는 2.7배 전기자동차의 경제율이 높다고

판단된다.

76

제 5 장. 연구 기대효과 및 활용방안

제 1 절. 기술적 기대효과

❍ HEV 및 EV의 성능 및 환경성평가 기술의 확보는 향후 연료전기차 및

신동력 차량에 대한 기술 선점에 유리하게 작용하며 이를 통해 하이브리

드 및 전기자동차 강국으로 도약할 수 있다고 판단된다.

❍ 국내외 HEV에 대한 배출가스 시험방법을 조사하여 자동차의 주행조건

이 오염물질 및 이산화탄소 배출에 미치는 영향성 파악과, 그리고 EV의

시험방법 및 주행조건이 일 충전 주행거리에 미치는 영향성을 파악하였

다.

제 2 절. 경제적 기대효과

❍ HEV 및 EV에 대한 성능시험 및 환경성평가 기술 확보를 통하여 경쟁력

있는 HEV 및 EV 보급 시장이 활성화되어 2020년에 자동차판매시장의

50%를 넘어설 것으로 예상된다. HEV 및 EV의 연비 개선율을 40%로 추

정할 때 그만큼의 에너지 소비저감 및 CO2 저감효과를 기대할 수 있다.

❍ 기존의 승용차 연간 평균 연비증가율과 유사한 수준으로 가정한다면, 연

간 약 2~4% 정도의 연비 향상에 의한 가격 경쟁력이 상승할 것으로 기

대하고 있다.

77

제 3 절. 정책적 활용방안

❍ 전기에너지와 화석연료를 선택적으로 사용하는 HEV 및 EV의 에너지 소

비 효율 비교/평가를 위한 기반 구축 및 기술 개발이 필요하며, 각국 정

부 차원에서 기술 개발 투자 지원 정책을 마련하고 있다.

❍ 본 과제를 통하여 미국, EU, 일본 등 기술선진국에서 수행하는 국제환경

인증 활동의 규정 분석과 국내외 하이브리드 및 전기자동차 배출가스 시

험방법 분석을 통하여 국내 하이브리드 및 전기자동차차량의 정책 및 가

이드라인 제시하였고 향후 PHEV 자동차에도 본 과제의 기술을 적용 가

능할 것이라고 판단된다.

제 4 절. 기술적 활용방안

❍ HEV 및 EV는 다양한 실차 운행 환경조건에 따라서 에너지소비효율 특

성이 상당히 달라질 것으로 예상되므로, 주행모드 (CVS-75 3 Bag / 4

Bag, HWFET, UDDS), 온도조건 (상온, 고온), 공조기 (에어컨, 히터), 일

충전주행거리 등 다양한 시험 조건의 변경을 통하여 연비 개선 및 환경

성 평가와 측정 기반기술 확보가 가능하였다.

78

제 6 장. 향후 과제

제 1 절. 향후 그린카 전망분석

❍ 2015년에 자동차 시장의 그린카 점유율 21%를 목표로 하고 있으며 2020

년 자동차 시장의 그린카 점유율을 43% 목표로 개발 진행중이다.

(단위 : 만대)

차 종 ‘11 ‘12 ‘13 ‘14 ‘15 ‘16 ‘17 ‘18 ‘19 ‘20

EV신규보급 0.08 0.32 0.92 2.19 5.06 8.9 13.35 18.67 24.36 30.77

점유율(%) 0.05 0.2 0.6 1.5 3.4 6.0 9.1 12.7 16.5 20.8

PHEV신규보급 0 0 1 1.5 1.9 2.6 3.5 3.8 4.5 6

점유율(%) 0.0 0.0 0.7 1.0 1.3 1.8 2.4 2.6 3.0 4.1

HEV신규보급 1.35 2.05 2.75 3.4 3.9 4.55 5 5.5 5.95 6.1

점유율(%) 0.9 1.4 1.9 2.3 2.7 3.1 3.4 3.7 4.0 4.1

FCEV신규보급 0 0 0.005 0.005 1 1.2 1.4 1.72 2.02 2.53

점유율(%) 0.0 0.0 0.003 0.003 0.7 0.8 0.9 1.2 1.4 1.7

CDV신규보급 19.06 19.22 19.7 19.49 18.95 18.31 18.11 17.72 17.42 17.37

점유율(%) 13.0 13.1 13.4 13.3 12.9 12.4 12.3 12.0 11.8 11.8

그린카합계

신규보급 20.49 21.59 24.375 26.585 30.81 35.56 41.36 47.41 54.25 62.77

점유율(%) 14.0 14.8 16.6 18.1 21.0 24.1 28.1 32.1 36.7 42.5

내연기관(ICE) 125.6 124.7 122.2 120.2 116.1 111.8 106.1 100.1 93.4 85.0

자동차 내수시장 146.1 146.3 146.6 146.8 146.9 147.3 147.4 147.5 147.7 147.8

* 점유율 : 국내 자동차 내수시장 대비 그린카별 신규보급 대수

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[그림 37] 국내 그린카 내수시장 보급목표치 (한국 완성차 메이커 기준)

[그림 38] 그린카별 대당 CO2 감축량

❍ WTW의 개념에서 가솔린 차량 1대 (173g/km)을 전기차 (60g/km)로 대

체하는 경우 1대 보급시 연간 약 1.695톤의 CO2를 감축하였다.

* 연간 주행거리를 15,000km로 가정 (2009년 승용차 주행거리 14,929km)

❍ 2020년까지 전기차 100만대 보급 시 CO2 누적감축량 약 675만톤으로 예

상된다.

[표 12] 그린카 보급에 따른 온실가스 감축량

(단위 : 천톤)

‘11 ‘12 ‘13 ‘14 ‘15 ‘16 ‘17 ‘18 ‘19 ‘20

EV

신규(만대) 0.08 0.32 0.92 2.19 5.06 8.9 13.35 18.67 24.36 30.77

누적(만대) 0.08 0.4 1.32 3.51 8.57 17.47 30.82 49.49 73.85 104.62

CO2 감축량 1.86 9.30 30.7 81.6 199 406 717 1,151 1,717 2,432

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제 2 절. 향후 과제분석

❍ 하이브리드자동차와 전기자동차에 국한되었던 본 과제에 이어 향후 진행

되는 과제에서는 PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) 차량에 대한

조사 분석을 수행할 예정이다.

❍ PHEV 자동차는 하이브리드자동차와 전기자동차의 특색을 혼합된 CD

(Charge-Deplete)와 CS (Charge-Sustaining) 구간으로 나뉘는 기술적 어

려움이 존재한다. UDDS, HWFET, NEDC, WLTC의 주행모드, 온도조건

(상온, 저온)의 영향도 평가 및 공조기 (에어컨 또는 히터) 작동여부에 따

른 실제 차량의 환경성 분석을 실시할 예정이다.

[그림 39] 자동차부품연구원의 PHEV 차량의 실차 환경성 분석

[그림 40] PHEV 차량의 UDDS 주행모드

반복에 따른 SOC 감소 및 유지구간

하이브리드 및 전기자동차 성능시험 및 환경성평가 방법...

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