진행 안 함

미국 환경보호국(EPA)이 공포한^[when?] NTE(Not-To-Exceed) 표준은 중형 트럭 엔진 배기 가스가 사용 중 일반적으로 경험하는 속도 및 부하 조합의 전체 범위에서 제어되도록 보장한다. NTE는 엔진의 토크 곡선 아래 배출물이 규제된 오염물질에 대해 지정된 값을 초과해서는 안 되는 영역("NTE 구역")을 설정한다. NTE 시험 절차는 특정 길이(마일리지 또는 시간)의 특정 주행 사이클을 포함하지 않는다. 오히려 정상 상태 또는 과도 상태 및 다양한 주변 조건에서의 작동을 포함하여 NTE 제어 영역의 범위 내에서 발생할 수 있는 모든 유형의 주행을 포함한다. 배출물은 최소 30초 동안 평균을 낸 후 적용 가능한 NTE 배출 한도와 비교한다.^[1]

NTE 창조

NTE 표준은 EPA와 몇몇 주요 디젤 엔진 제조업체 간의 동의 조항에 따라 EPA가 만들었다. 이들 제조업체에는 캐터필러, 컴민스, 디트로이트 디젤, 맥, 맥의 모회사인 르노 자동차 산업, 볼보 트럭 등이 포함됐다. 이들 제조사는 배출가스 조작장치를 파손하는 장치를 설치해 공기청정법을 위반한 혐의를 받았다.^[2] 결과적으로 EPA와의 동의서 정산의 일부로서, 이들 제조자는 무거운 벌금에 대한 평가를 받았으며 NTE를 포함하는 새로운 배출 기준을 적용받았다.

"NTE 구역"에서 엔진 작동을 달성하기 위한 현재 요구 사항

다음의 모든 조건이 동시에 최소 30초 동안 충족되고 엔진이 NTE 구역에서 작동하는 것으로 간주된다.^[3]

1. 엔진 속도가 공회전 속도보다 15% 이상 빨라야 함
2. 엔진 토크는 최대 토크의 30% 이상이어야 한다.
3. 엔진 출력은 최대 출력의 30% 이상이어야 한다.
4. 차량 고도는 5,500피트(1,700m) 미만이어야 한다.
5. 주변 온도는 해발 100 °F(38 °C) 미만이어야 하며, 해발 1700 m에서 86 °F 미만이어야 한다.
6. 엔진이 다중 속도 수동 또는 자동 변속기에 연결되지 않은 경우 브레이크 특정 연료 소비량(BSFC)은 최소 BSFC의 105% 이하가 되어야 한다.
7. 엔진 작동은 제조업체가 청원한 제외 구역 바깥에 있어야 한다.
8. 엔진 작동은 제조자가 사용 중 시간의 5% 미만이 소요될 것이라고 명시한 NTE 영역 외부에 있어야 한다.
9. 배기 가스 재순환(EGR) 장착 엔진의 경우 흡기 매니폴드 온도는 흡기 매니폴드 압력에 따라 화씨 86-100도 이상이어야 한다.
10. EGR 장착 엔진의 경우 엔진 냉각수 온도는 흡기 매니폴드 압력에 따라 화씨 125-140도 이상이어야 한다.
11. 시술 후 엔진의 온도는 섭씨 250도 이상이어야 한다.

NTE존의 시각적 표현

설명

CFR 86.1370-2007에 정의된 대로 NTE 시험은 특정 오염물질에 대해 배출량이 지정된 배출 한도를 초과하지 않아야 하는 엔진 토크 곡선 아래 영역(NTE 제어 영역)을 설정한다. NTE 상한은 상기 하위섹션에서 설명한 FTP 배출 한도의 1.25배로 설정된다. 2005MY 헤비듀티 엔진의 경우 NMHC + NOx의 NTE 배출 한도는 브레이크 마력 시간당 1.25배, 즉 브레이크 마력 시간당 3.125g이다. 디젤 엔진의 기본 NTE 제어 영역은 엔진의 토크와 속도 맵에 대한 세 가지 기본 경계를 가지고 있다. 첫 번째는 주어진 속도에서 엔진의 최대 토크로 표현되는 상부 경계다. 두 번째 경계는 최대 토크의 30%이다. 이 경계선 위의 작동만 NTE 제어 영역에 포함된다. 세 번째 경계는 최대 출력의 50%에서 가장 낮은 엔진 속도와 최대 출력의 70%에서 가장 높은 엔진 속도를 기준으로 결정된다. 이 엔진 속도는 "15퍼센트의 작동 엔진 속도"로 간주된다. 네 번째 경계는 최대 전력의 30%이다.

NTE 표준에 대한 논란과 결여

논란

논란이 되고 있는 문제는 NTE 한도를 실제 주행에 적용할 수 있다는 점이다. NTE 표준을 적용하려면 엔진이 최소 30초 동안 NTE 영역(정격 출력의 30% 이상 작동 포함) 내에 있어야 한다. 운전자가 가속 페달에서 발을 떼거나 수동 변속기가 장착된 차량의 기어를 변속할 때마다 엔진이 NTE 구역을 벗어나기 때문에 이 동작을 수행하는 것이 어려울 수 있다는 우려가 제기됐다.

도심 주행이나 교외 주행의 경우, NTE 표준이 운전의 극히 일부분만 적용 가능하거나, 경우에 따라서는 전혀 적용되지 않을 정도로 비교적 자주 이러한 현상이 발생한다. 엔진이 30초 이상 NTE 영역 내에 있을 확률도 고출력 엔진의 출현과 함께 감소한다. 예를 들어 고속도로 순항 속도에서 모터코치나 노상 트럭을 유지하는 데 필요한 출력이 150hp(110kW) 정도라면, 475hp(354kW) 엔진이 30% 이상의 부하에서 일관되게 작동할 확률은 상대적으로 작을 수 있다.

이러한 우려는 WVU(West Virginia University)가 동의서에 따라 실시한 연구에 의해 확인되었다. WVU는 "NTE 구역 내에서 30초간 머무르는 것은 상당히 어려울 수 있다"고 밝혔다. 결과적으로 낮은 NTE 가용성은 NTE 영역 내의 많은 측정치를 NTE 영역 외부 측정과 함께 거부해야 하기 때문에 문제를 야기한다. 이러한 방식으로 모든 실제 배출물이 NTE 테스트 결과에 충분히 '잘 반영'될 경우 문제가 발생한다."^[6]

같은 맥락에서 두 번째 우려 사항은 엔진이 NTE 영역 내에서 준수하지만 NTE 영역 바로 바깥의 전원 수준 또는 공회전 상태에서 향상된 NOx를 보이는 경우다. 이와 같은 이유로, 오프사이클 배출 작업 그룹은 실제 생활 배출에 상당한 기여를 하는 엔진 맵(NTE 구역 바깥쪽)에 지점이 있는지 심사숙고하면서 NTE 구역의 연장이 합리적인지 여부를 연구하고 있다. 그들의 예비 연구 결과는 NTE 구역에서 엔진 작동 시간이 다소 낮다는 것을 발견했기 때문에 WVU의 결과와 일치한다.^[7]

EPA가 결함을 인정했다.

미국 EPA에 따르면 제한된 작동 조건에서 NTE의 기술적 한계가 있으며, 이로 인해 EPA는 이러한 결함을 허용하기 위해 NTE 구역의 특정 부분을 "반출"(위의 그래프 참조)하게 되었다. 발췌한 내용은 다음과 같다.

NTE 구역은 균일한 배출 한도를 가지려는 욕구에 의해 정의되었다. 이 구역 내의 분할 영역은 특정 운영 영역을 NTE 고려사항에서 제외하거나 해당 운영에서 방출되는 양이 NTE 결과에 얼마나 기여할 수 있는지 제한한다. 결함은 제한된 운영 조건에서 기술적 제한으로 인해 NTE 표준을 일시적으로 초과할 수 있다. 이 아이디어는 엔진이 작동할 수 없거나 NTE 표준을 충족시키는 것이 기술적으로 타당하지 않은 모드에서는 제조자에게 NTE 준수에 대한 책임을 묻지 않는다. ^[5]

미립자 물질 "반출" 관련

PM 특정 지역은 NTE 통제 구역에서 "이동"된다. PM 특정 제외 영역은 일반적으로 엔진 속도가 높고 엔진 토크가 낮은 토크 곡선 아래 영역에 있으며, 규정에서 상세하게 설명한 몇 가지 속도 관련 기준 및 계산에 따라 모양이 달라질 수 있다. 이러한 운영 범위에서 PM을 제어하는 것은 2004년 기간에는 극복할 수 없는 근본적인 기술적 과제를 제시한다. 특히 이러한 고속 및 저부하 조건에서 생성되는 실린더 압력은 관 오일이 연소실로 흡수되는 것을 방지하기에 충분하지 않은 경우가 많다. 높은 수준의 PM 배출이 그 결과물이다. 더욱이, 우리는 이러한 엔진들이 제한된 속도와 토크 범위에서 작동 시간의 상당 부분을 소비한다고 생각하지 않는다.

소송 및 해결

소송

2001년, 엔진 제조업체 협회(EMA)와 몇몇 개별 트럭 운송 산업 단체(국제 트럭 및 엔진 Corporation 등)에 의해 미국 EPA를 상대로 5건의 개별 소송이 제기되었다. 각각의 소송은 현재 NTE 요건이라고 불리는 EPA 규제에서 특정 엔진 배기 가스 배출 관리 표준의 합법성과 기술적 실현 가능성에 대해 이의를 제기하였다. 이의 도전에서 EMA는 엔진이 1차 배출 표준을 충족하는지 여부를 결정하기 위해 연방 시험 절차라고 알려진 표준화된 20분 배출 실험실 시험을 사용하여 엔진을 시험하고 평가한다고 명시했다. 반대로 NTE는 특정 시험 절차가 없으며 거의 무한대의 시험 조건에 적용될 수 있다. 제조업체의 관점에 따르면, 이는 NTE의 완전한 준수를 보장하는 것이 사실상 불가능하게 만들었으며, 가능한 모든 조건에서 엔진을 시험할 실제 또는 실제적인 방법이 없기 때문에, 따라서 NTE는 불법적이거나(CAA는 CAA가 엔진 표준 및 시험 절차에 수반되는 EPA의 채택을 허가함) 기술적으로 불가능하게 만들었다.^[9]

결산

2003년 6월 3일, 당사자들은 NTE 표준과 관련된 분쟁의 해결을 확정하였다. 양 당사자는 디젤 연료 엔진 및 차량에 대해 제조업체에서 운영하는 중용 NTE 시험("HDIUT") 프로그램을 요구하는 미래 규정에 대한 상세한 개요에 합의하였다. 개요의 한 부분은 다음과 같이 명시되어 있다.

NTE 임계값은 기존 규정에 내장된 여유도와 사용 중인 측정 정확도를 고려한 추가 여유도를 포함하여 NTE 표준이 될 것이다. 이 추가 마진은 EPA/CARB/EMA가 개발하고 승인할 측정 프로세스와 방법론에 의해 결정되어야 한다. 이 마진은 계기 제조업체가 향후 더욱 더 정확한 계기를 개발하도록 권장하도록 구성될 것이다.^[10]

HDIUT 및 휴대용 방출 측정 시스템(PEMS)

새로운 HDIUT 프로그램의 궁극적인 목표는 진정으로 강력한 사용 중 배출가스 시험 프로그램이 실현 가능하고 비용 효율성이 입증될 경우 엔진 인증의 상당한 효율화를 허용하는 것이다. 그러면 엔진에 대한 시간이 많이 걸리고 비용이 많이 드는 실험실 평가는 더 관련성 있는 데이터를 효율적으로 제공하는 실제의 실시간 배출물 평가에 자리를 내줄 수 있다.

기본적으로, HDIUT는 제조업체의 운영, 사용 중인 도로 주행 테스트 프로그램에 동의하는 산업이다. 그것은 원래의 NTE 표준을 기반으로 한다. 실생활에서의 준수에 중점을 두도록 설계되었으며, NOx, HC, CO, PM이 측정 대상 오염물질인 휴대용배출물 측정시스템(PEMS)을 활용하여 배출가스 시험에 의존한다.^[11] 사용 중인 PEMS와 관련된 배출물 측정의 가변성을 설명하기 위해 측정 정확도 마진이 설정되고 있다.^[12]

참고 항목

• 공기청정법
• 모바일 배출가스 저감 크레딧(MERC)
• 2006년 지구온난화 해결법
• 2003년 하늘 맑음법
• 대기 오염
• 대기 확산 모델링
• 배출기준
• 유럽배출기준
• 기준 대기오염물질
• 오염물질 기준지수
• 차량 배기 가스 배출 제어
• 국가 외기 품질 표준(USA EPA)
• 최근 기후변화의 귀인
• 웨스턴 기후 이니셔티브
• 휴대용배기가스측정시스템

참조