A study on the application of standard emission factors in road tunnels considering the adoption rate of eco-friendly vehicles

Hyo-Gyu Kim

doi:10.9711/KTAJ.2025.27.6.673

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Research Paper

Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association. 30 November 2025. 673-685
https://doi.org/10.9711/KTAJ.2025.27.6.673

A study on the application of standard emission factors in road tunnels considering the adoption rate of eco-friendly vehicles

친환경차량 보급률에 따른 도로터널 기준배출량 적용에 관한 연구

Hyo-Gyu Kim¹^*

김 효규¹^*

¹CEO, JS G&B Inc.

¹정회원, 주성지앤비 대표이사

^{*Corresponding Author}

License (open-access, https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/):

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

ABSTRACT

To maintain air pollutant concentrations inside road tunnels below acceptable levels, the required ventilation capacity is estimated using the concept of the necessary ventilation flow rate. This flow rate is calculated by converting mass-based emission factors defined as “standard emission rates” in relevant legal guidelines. As multiple regulations have recently been revised, newly established, or present differing criteria, a comparative review is required. Furthermore, the increasing adoption of eco-friendly vehicles and the resulting decline in internal combustion engine vehicles necessitate updated evaluations of fuel- and vehicle-type-specific emissions. This study analyzes and compares standard emission rates derived from the currently applied regulations—“Emission Standards for Manufactured Vehicles (2019)” and “Emission Standards for Manufactured Vehicles (2024)”—as well as the newly introduced guideline, the “Manual for Estimating Air Pollutant Emission Factors (2023)”, based on recent trends in registered vehicle populations by type. The results indicate that, compared to the current emission standards (2019), the newly established “Road Mobile Source Emission Factors (2023)” show reductions of up to 60% in standard emission rates for all pollutants (PM, CO, NOx) and vehicle categories, except for NOx emissions from small truck. The anomaly observed for small truck is presumed to stem from overestimated or erroneous emission factor values within the guideline. This study is expected to serve as foundational data for future estimation of required tunnel ventilation flow rates and ventilation capacity planning, taking into account ongoing regulatory updates and the increasing share of eco-friendly vehicles.

Keywords

Road tunnel

Adoption rate of eco-friendly vehicles

Ventilation capacity

Emission factors

도로터널은 터널내 체류하는 오염물질의 농도를 일정 수준 이하로 유지하기 위하여 필요한 최소한의 용량을 산정하기 위하여 소요환기량이란 개념을 통해 환기용량을 산정한다. 이 때 소요환기량은 관련 법정 규정에 따라 기준배출량이란 질량단위 배출량을 단위환산하여 산정이 된다. 이를 위한 규정은 현행 적용 중인 기준과 개정된 사항, 그리고 관련 하여 유사 규정의 신규 제정이 있어 이에 대한 비교 및 고찰이 필요하다. 또한 최근 친환경차량의 보급률 증대로 내연기관의 감소에 따른 연료에 대한 차종별 검토 역시 필요한 실정이다. 본 연구에서는 친환경차량 보급률 증대에 따라 최근 등록된 자동차 누적대수 등록추이를 기반으로 현행 적용 중인 관련 규정(제작차 배출허용기준(2019), 제작차 배출허용기준(2024))과 유사 규정의 신규 규정(국가 대기오염물질 배출량 산정방법 편람(VI)(2023))에 따른 기준배출량을 산정하여 비교 및 검토하였다. 그 결과 현행 기준인 ‘제작차 배출허용기준(2019)’ 대비 제정된 ‘국가 대기오염물질 배출량 산정방법 편람(VI)(2023)’의 기준배출량 변화는 NOx의 소형트럭을 제외한 모든 오염물질(PM, CO, NOx) 및 차종에서 최대 60% 이상의 기준배출량이 감소될 것으로 분석되었으며, 소형트럭의 경우 해당 규정에서 제시한 배출계수의 과도예측 또는 단순 오류라 판단된다. 본 연구는 도로터널의 환기용량을 결정짓기 위한 관련자료의 개정현황 등을 고려하여 향후 친환경차량이 증대되는 추세를 고려하여 미래 도로터널 소요환기량 산정 및 환기용량 도출의 기초자료로 활용 될 것으로 예상된다.

키워드

도로터널

친환경차량 보급

환기용량

기준배출량 산정

MAIN

1. 서 론
2. 도로터널의 기준배출량 변화
2.1 제작차 배출허용기준 변화에 따른 도로터널 기준배출량 산정 및 변화 추이
2.2 국가 대기오염물질 배출량 산정방법 편람(VI)에 따른 도로터널 배출계수 정리
3. 친환경 차량 보급률에 따른 도로터널 기준배출량 적용을 위한 구분
4. 친환경차량 보급률에 따른 도로터널 기준배출량 변화 분석
5. 결 론

1. 서 론

도로터널의 환기용량은 도로터널 내 주행에 따라 엔진으로부터 배출되는 엔진배출물질의 배출량과 타이어 마모 및 터널내 재부유물질 등으로 구분되는 비엔진배출물질의 배출량을 기반으로 터널 내 체류되는 오염물질의 농도를 일정 수준 이하로 유지하기 위하여 환기에 필요한 용량을 산정하고, 이를 기준배출량을 기반으로 소요환기량이란 개념을 통해 도로터널 환기설비의 용량을 산정하고 있다(도로터널 방재·환기시설 설치 및 관리지침; MOLIT, 2025). 기준배출량은 차량으로부터 배출되는 질량단위 배출량(g/km 또는 g/kW·hr)을 도로터널의 소요환기량 산정을 위하여 입자상물질은 m²/h, 가스상 물질인 CO, NOx는 m³/h로 단위 환산한 배출량을 의미한다. 이에 대한 기준배출량은 환경부의 ‘대기환경보전법 시행규칙’에서 정한 오염물질별 ‘제작차 배출량 허용기준’을 표준으로 적용하도록 규정하고 있으며, 이를 기반으로 선행적으로 기준배출량 변화에 따른 소요환기량 변화를 지속적으로 연구하고 있다. Kim and Lee (2019)는 1997년 이후 20년간 변화한 도로터널 환기설계기준을 검토하고 연구당시 최근의 환경부 ‘제작차 배출허용기준’과 세계도로협회 2019년 설계권고기준(WRA, 2019) 등을 바탕으로 기준변화에 따른 영향을 분석하였으며, Lee et al. (2025)은 도로터널 기준배출량 산정기준 변화에 따른 소요환기량 변화에 대한 연구를 진행하였으며, Son (2023)은 노면 경사도에 따른 대기오염물질 배출량을 비교하였고, 이를 통해 지속적으로 기준배출량 변화에 따른 소요환기량의 변화를 지속적으로 연구하고 있다.

최근 환경부에서 발행된 ‘국가 대기오염물질 배출량 산정방법 편람(VI)’(MCEE, 2023)에서 연료별 차종별 배출계수를 규정하였다. 이에 대하여 내연기관 차량과 관련하여 현재 관련 규정상에 표준으로 적용 중인 ‘제작차 배출량 허용기준’(MCEE, 2009; 2019; 2024)과 ‘국가 대기오염물질 배출량 산정방법 편람(VI)’(MCEE, 2023)에 따른 기준배출량에 대한 비교가 필요한 실정이다.

국내 자동차 누적등록대수는 최근 약 2,600만대 수준에 이르렀으며, 이 중 휘발유 및 경유 등 내연기관 차량이 약 80% 이상을 차지하고 있다. 반면, 전기차, 하이브리드차, 수소차 등 친환경차량의 등록비중은 2021년 약 1% 구준에서 최근 약 10%를 넘어서고 있으며, 2025년 8월 기준으로 전체 차량의 약 12.1% 수준까지 상승하였다. 이러한 차량 구성의 변화는 도로터널의 기준배출량 산정에 있어 현행 내연기관 위주의 산정방법에 대한 고찰이 필요하다. 한편 차량의 연료에 따라 친환경차량(전기차, 수소차 등), 저공해차량(하이브리드, LPG, CNG 등)으로 구분되어지나, 관련 통계자료에서 제공 중인 자료를 바탕으로 친환경차량을 내연기관(휘발유, 경유)을 제외한 전기차, 하이브리드, LPG, CNG를 친환경차량으로 구분하여 적용하였다. 본 연구에서는 도로터널의 소요환기량 산정에 있어 친환경차량의 보급률을 적용하여 ‘제작차 배출허용기준’과 ‘국가 대기오염물질 배출량 산정방법 편람(VI)’에 따른 기준배출량을 비교 및 고찰하였다.

2. 도로터널의 기준배출량 변화

2.1 제작차 배출허용기준 변화에 따른 도로터널 기준배출량 산정 및 변화 추이

현재 도로터널 기준배출량의 기준이 되는 제작차 배출허용기준은 1991년 제정 이후 최근 2025년 개정까지 지속적으로 제작차 배출허용기준을 제시하고 있으며, 차량의 생산년도에 따라 관련 수치를 규정하고 있으며, Table 1은 환경부의 제작차 배출허용기준에서 제시된 수치를 연도별로 정리하였다(MCEE, 2009; 2014; 2019; 2024).

Table 1.

Emission table in local standards

Category	Vehicle	Passenger car		S.Bus	L.Bus	S.Truck	M.Truck	L.Truck	Sp.Truck
	Fuel	Gasoline	Diesel	Diesel	Diesel	Diesel	Diesel	Diesel	Diesel
	Unit	(g/km)		(g/km)	(g/kW·h)	(g/km)	(g/kW·h)
MCEE (2009)	PM	-	0.005	0.005	0.030	0.005	0.030	0.030	0.030
	CO	1.060	0.500	0.630	4.000	0.630	4.000	4.000	4.000
	NOx	0.031	0.180	0.235	2.000	0.235	2.000	2.000	2.000
2014)	PM	-	0.0045	0.0045	0.010	0.0045	0.010	0.010	0.010
	CO	1.060	0.500	0.500	4.000	0.630	4.000	4.000	4.000
	NOx	0.031	0.080	0.080	0.460	0.105	0.460	0.460	0.460
MCEE (2019)	PM	-	0.0045	0.0045	0.0100	0.0045	0.0100	0.0100	0.0100
	CO	0.625	0.500	0.630	4.000	0.630	4.000	4.000	4.000
	NOx	0.000	0.080	0.105	0.460	0.105	0.460	0.460	0.460
MCEE (2024)	PM	-	0.0045	0.0045	0.0100	0.0045	0.0100	0.0100	0.0100
	CO	0.625	0.500	0.630	4.000	0.630	4.000	4.000	4.000
	NOx	0.019	0.088	0.116	0.460	0.116	0.460	0.460	0.460

제정 이후부터 규정하고 있는 차량의 형태는 차종과 연료로 구분하고 있으며, 이에 따른 전체적인 추이는 대체로 매연(PM) 및 CO 보다는 NOx 관련 허용규정이 강화되어 오는 것으로 분석된다. 주행모드는 제작차 배출허용기준의 측정 방법에서 제시되어있는 것과 같이 경유차량은 ND-13/ETC 모드에서 소형 및 중형차량은 WLTP 모드로, 대형 및 초대형은 WHCS/WHTC 모드로 변경되었다.

Table 1에 제시된 차종 및 연료별 배출허용량을 오염물질별 기준배출량(Basic emissions; q₀)을 산정할 경우, 승용차의 경우는 원단위 제작차 허용배출기준(g/km; Es)을 밀도로 나누고, 주행모드의 평균 주행속도(km/h; Vt)를 곱하여 계산할 수 있다. 반면, 대형차의 경우는 원단위 제작차 허용배출기준(g/kW·h; Es)을 밀도로 나누고, 차량의 마력(Ps)을 곱하면 된다. 단, 가스상 물질은 원단위 제작차 허용배출기준(g/km or g/kW·h; Es)에 대하여 해당 오염물질의 밀도(g/m³; ρ_Gas)를 나누어 주면 되며, 각 사항에 대한 단위변환 수식은 Table 2에 나타내었다. 한편, 주행모드의 평균 주행속도는 도로설계편람(MOLIT, 2011)에서 제시된 것과 같이 CVS-75 모드는 34.2 km/h, ECE15 + EUDC 모드는 33.6 km/h이며, 최근 변경된 WLTP (Worldwide Harmonized Light Vehicle Test Procedure)모드의 평균 주행속도는 Table 3과 같다. 따라서 테이블에서 제시된 속도에 대한 원단위 기준배출량(Es) 값을 특정속도에 대한 상대비율로 계산한 후, 주행모드의 평균 주행속도값에 대하여 보정하고 오염물질별 기준배출량(q₀)을 산정하여야 한다.

Table 2.

Emission quantity unit conversion method

Category	Unit conversion method
Pariculates (PM)	• Passenger car (gasoline, diesel), bus (small), truck (light): Standard emission rate (m³/h) = 6.25 × permissible emission standard (g/km) × reduction factor (75%) × speed (km/h) • Bus (medium, large), truck (medium, large, special): Standard emission rate (m³/h) = 6.25 × permissible emission standard (g/kW·h) × reduction factor (75%) × power (PS) × 0.7355 kW • Apply driving speeds of 34.2 km/h and 41.3 km/h for gasoline and diesel vehicles, respectively (CVS-75 and ECE15 + EUDC modes)
CO	• Passenger car (gasoline, diesel), bus (small), truck (light): Standard emission rate (m³/h) = permissible emission standard (g/km) ÷ 1,200 g/m³ × speed (km/h) • Bus (medium, large), truck (medium, large, special): Standard emission rate (m³/h) = permissible emission standard (g/kW·h) × power (PS) × 0.7355 kW ÷ 1,200 g/m³ • Apply driving speeds of 34.2 km/h and 41.3 km/h for gasoline and diesel vehicles, respectively (CVS-75 and ECE15 + EUDC modes) • CO density of 1,200 g/m³ applied (WRA/PIARC 2004)
NOx	• Passenger car (gasoline, diesel), bus (small), truck (light): Standard emission rate (m³/h) = permissible emission standard (g/km) ÷ 2,000 g/m³ × speed (km/h) • Bus (medium, large), truck (medium, large, special): Standard emission rate (m³/h) = permissible emission standard (g/kW·h) × power (PS) × 0.7355 kW ÷ 2,000 g/m³

Table 3.

WLTP mode and weighted averaged speed

Class	1	2	3a	3b
Duration (s)	1,611	1,800	1,800	1,800
Ilde time (s)	199	166	235	235
Avg. speed (km/h)	25.51	45.29	46.38	46.52
Weighted average (km/h)	41.31

이상의 각 제작자배출혀용기준과 주행모드에 다른 평균주행속도를 기반으로 주행속도별 속도 및 구배와 관련된 보정계수를 적용한 제작차 배출허용기준 변화에 따른 도로터널 기준배출량의 산정은 Table 4와 같이 정리될 수 있다. 현재 국토교통부에서 적용 중인 환경부의 제작차배출허용기준인 2019를 기준으로 2024년 제시된 차종 및 유종별 기준배출량의 차이는 NOx에서 발생하고 하고있으며, 승용차(휘발유 및 경유), 소형버스, 소형트럭에서 각각 6%, 9%, 9%씩 증가된 것을 확인할 수 있다.

Table 4.

Emission standards and emission factor

Category		Passenger car		S.Bus	L.Bus	S.Truck	M.Truck	L.Truck	Sp.Truck
Category		Gasoline	Diesel	Diesel	Diesel	Diesel	Diesel	Diesel	Diesel
MCEE (2009)	PM (m²/h)	-	14.1	16.9	194.8	22.5	95.7	215.5	278.8
	CO (m³/h)	0.101	0.048	0.061	0.652	0.073	0.320	0.721	0.933
	NOx (m³/h)	0.010	0.024	0.025	0.642	0.027	0.315	0.710	0.919
MCEE (2014)	PM (m²/h)	-	0.7875	0.7875	23.3751	0.7875	11.4807	25.8574	33.4595
	CO (m³/h)	0.0302	0.0140	0.0176	0.5541	0.0176	0.2721	0.6129	0.7931
	NOx (m³/h)	0.0005	0.0030	0.0039	0.1662	0.0039	0.0816	0.1839	0.2379
MCEE (2019)	PM (m²/h)	-	0.8715	0.8712	7.7917	0.8712	3.8269	8.6191	11.1532
	CO (m³/h)	0.0178	0.0172	0.0217	0.5541	0.0217	0.2721	0.6129	0.7931
	NOx (m³/h)	0	0.0017	0.0022	0.0382	0.0022	0.0188	0.0423	0.0547
MCEE (2024)	PM (m²/h)	-	0.8712	0.8712	7.7917	0.8712	3.8269	8.6191	11.1532
	CO (m³/h)	0.0178	0.0172	0.0217	0.5541	0.0217	0.2721	0.6129	0.7931
	NOx (m³/h)	0.0003	0.0018	0.0024	0.0382	0.0024	0.0188	0.0423	0.0547

2.2 국가 대기오염물질 배출량 산정방법 편람(VI)에 따른 도로터널 배출계수 정리

환경부에서는 대기환경관리를 위해 대기오염물질 배출량 산정 등을 법률로 규정하고 있으며, 국가 대기오염물질 배출량은 대기정책지원시스템(이하 CAPSS)을 기반으로 9개의 대기오염물질(CO, NOx, SOx, TSP, PM-10, PM-2.5, VOC, NH3, BC)을 대상으로 관리하고 있다. CAPSS 개선 연구사업에 의하여 배출원별 배출계수, 활동도 및 산정방법을 보완하여 반영함에 따라 도로터널의 주 오염물질을 발생시키는 차량을 도로이동오염원으로 선정하여 배출되는 계수를 제시하고 있다. 해당 규정에 따른 차량의 배출계수 중 도로터널에서 규정하고 있는 오염물질인 매연(PM-10), CO, NOx를 대상으로 정리하여 Tables 5, 6, 7에 요약 및 정리하여 나타내었다. 각 배출계수의 산정식에서 알 수 있듯이 차종과 연료별 배출계수 내에 주행차속에 대한 부분을 함께 제시함에 따라 현행 도로터널 관련 규정에서 제시하고 있는 ‘제작차 배출허용기준’을 기반으로 산정되는 기준배출량 산정시 주행속도에 따른 보정이 필요치 않는 것을 확인 할 수 있다.

Table 5.

Emission factors for on-road mobile sources (PM-10)

Category	Fuel	Vehicle type		Emission factor equation
Category	Fuel	Type	Size	Emission factor equation
PM-10	Gasoline	Passenger	Light, Small, Medium, Large	V ≤ 85 km/h, 0.0010, V > 85 km/h 0.0025
	Diesel	Passenger	Light, Small, Medium, Large	V ≤ 65.4 km/h, 0.0225 × V^(-0.7264) V > 65.4 km/h, 0.0009 × V^(0.0416)
	LPG	Passenger	Light, Small, Medium, Large	V ≤ 85 km/h, 0.0020, V > 85 km/h 0.00050
	Hybrid	Passenger	Light, Small, Medium, Large	V ≤ 85 km/h, 0.0020, V > 85 km/h 0.00050
	EV	Passenger	-	-
	Gasoline	RV	Small, Medium	V ≤ 85 km/h, 0.0010, V > 85 km/h 0.0025
	Diesel	RV	Small, Medium	V ≤ 65.4 km/h, 0.0225 × V^(-0.7264) V > 65.4 km/h, 0.0009 × V^(0.0416)
	LPG	RV	Small, Medium	V ≤ 85 km/h, 0.0020, V > 85 km/h 0.00050
	Hybrid	RV	Small, Medium	V ≤ 85 km/h, 0.0020, V > 85 km/h 0.00050
	Gasoline	Passenger Van	Small, Medium, Large, Special	V ≤ 85 km/h, 0.0010, V > 85 km/h 0.0025
	Diesel	Passenger Van	Small	V ≤ 65.4 km/h,8.6547E-03 × V^(-9.7564E-01) V > 65.4 km/h, 1.2588E-12 × V^4.4235
		Passenger Van	Medium, Special	V ≤ 65.4 km/h, 0.0081 × V^(-0.5182) V > 65.4 km/h, 3.0000E-05 × V-0.0011
		Passenger Van	Large	0.0363 × V^(-0.4727)
		Bus	All	0.0363 × V^(-0.4727)
	LPG	Passenger Van	Light, Small, Medium, Large, Special	V ≤ 85 km/h, 0.0020, V > 85 km/h 0.00050
	EV	Passenger Van	-	-
	Gasoline	Truck	Small	V<85 km/h, 0.0010, V > 85 km/h 0.0025
	Diesel	Truck	Small	V ≤ 65.4 km/h, 8.6547E-03 × V^(-9.7564E-01) V > 65.4 km/h, 1.2588E-12 × V^4.4235
		Truck	Medium, Special	V ≤ 64.7 km/h, 0.0081 × V^(-0.5182) V > 64.7 km/h, 3.0000E-05 × V-0.0011
		Truck	Large	0.0363 × V^(-0.4727)
	LPG	Truck	Light, Small	V ≤ 85 km/h, 0.0020, V > 85 km/h 0.00050
	EV	Truck	-	-

Table 6.

Emission factors for on-road mobile sources (CO)

Category	Fuel	Vehicle type		Emission factor equation
Category	Fuel	Type	Size	Emission factor equation
CO	Gasoline	Passenger	Light, Small, Medium, Large	2.9500E-05 × V^2-3.2721E-03 × V+2.2115E-01
	Diesel	Passenger	Light, Small, Medium, Large	4.5878E-01 × V^(-5.6934E-01)
	LPG	Passenger	Light, Small, Medium, Large	2.9500E-05 × V^2-3.2721E-03 × V+2.2115E-01
	Hybrid	Passenger	Light, Small, Medium, Large	3.8807E-5 × V^2-4.5279E-3 × V+1.6196E-1
	EV	Passenger	-	-
	Gasoline	RV	Small, Medium	2.9500E-05 × V^2-3.2721E-03 × V+2.2115E-01
	Diesel	RV	Small, Medium	4.5878E-01 × V^(-5.6934E-01)
	LPG	RV	Small, Medium	2.9500E-05 × V^2-3.2721E-03 × V+2.2115E-01
	Hybrid	RV	Small, Medium	3.8807E-5 × V^2-4.5279E-3 × V+1.6196E-1
	Gasoline	Passenger Van	Light, Small, Medium, Large	2.9500E-05 × V^2-3.2721E-03 × V+2.2115E-01
	Diesel	Passenger Van	Small	4.5878E-01 × V^(-5.6934E-01)
		Passenger Van	Medium, Special	7.4065 × V^(-0.5995)
		Passenger Van	Large	11.4415 × V^(-0.8036)
		Bus	All	11.4415 × V^(-0.8036)
	LPG	Passenger Van	Light, Small	2.9500E-05 × V^2-3.2721E-03 × V+2.2115E-01
	LPG	Passenger Van	Medium, Large, Special	V ≤ 65.4 km/h 16.491 × V^(-1.4713) V > 65.4 km/h, 3.0000E-13 × V^(6.0619)
	EV	Passenger Van	-	-
	Gasoline	Truck	Small	2.9500E-05 × V^2-3.2721E-03 × V+2.2115E-01
	Diesel	Truck	Small	3E-06 × V^2–0.0003 × V+0.1271
		Truck	Medium, Special	7.4065 × V^(-0.5995)
		Truck	Large	4.3762 × V^(-0.4550)
	LPG	Truck	Light, Small, Medium, Large	2.9500E-05 × V^2-3.2721E-03 × V+2.2115E-01
	EV	Truck	-	-

Table 7.

Emission factors for on-road mobile sources (NOx)

Category	Fuel	Vehicle type		Emission factor equation
Category	Fuel	Type	Size	Emission factor equation
NOx	Gasoline	Passenger	Light, Small, Medium, Large	5.8363E-07 × V^2-1.4810E-04 × V+1.2786E-02
	Diesel	Passenger	Light, Small, Medium, Large	1.0031E-01 × Exp(-3.0196E-02 × V)
	LPG	Passenger	Light, Small, Medium, Large	5.8363E-07 × V^2-1.4810E-04 × V+1.2786E-02
	Hybrid	Passenger	Light, Small, Medium, Large	2.4521E-2 × Exp(-0.0221 × V)
	EV	Passenger	-	-
	Gasoline	RV	Small, Medium	5.8363E-07 × V^2-1.4810E-04 × V+1.2786E-02
	Diesel	RV	Small, Medium	1.0031E-01 × Exp(-3.0196E-02 × V)
	LPG	RV	Small, Medium	5.8363E-07 × V^2-1.4810E-04 × V+1.2786E-02
	Hybrid	RV	Small, Medium	2.4521E-2 × Exp(-0.0221 × V)
	Gasoline	Passenger Van	Light, Small, Medium, Large	5.8363E-07 × V^2-1.4810E-04 × V+1.2786E-02
	Diesel	Passenger Van	Small	1.0031E-01 × Exp(-3.0196E-02 × V)
		Passenger Van	Medium, Special	42.7393 × V^(-1.2949)
		Passenger Van	Large	112.1229 × V^(-1.6393)
		Bus	All	112.1229 × V^(-1.6393)
	LPG	Passenger Van	Light, Small	5.8363E-07 × V^2-1.4810E-04 × V+1.2786E-02
	LPG	Passenger Van	Medium, Large, Special	0.1246*V^(-0.441)
	EV	Passenger Van	-	-
	Gasoline	Truck	Small	5.8363E-07 × V^2-1.4810E-04 × V+1.2786E-02
	Diesel	Truck	Small	4E-05 × V^2–0.0059 × V+1.0408
		Truck	Medium, Special	42.7393 × V^(-1.2949)
		Truck	Large	18.0405 × V^(-1.0986)
	LPG	Truck	Light, Small, Medium, Large	5.8363E-07 × V^2-1.4810E-04 × V+1.2786E-02
	EV	Truck	-	-

3. 친환경 차량 보급률에 따른 도로터널 기준배출량 적용을 위한 구분

2024년 국토교통부(MOLIT, 2024)에서 집계된 자동차 누적등록대수는 약 26,298천대로 도로터널에서 규정하고 있는 7종 교통량(승용차, 버스(소형, 대형), 트럭(소형, 중형, 대형, 특수))로 구분할 수 있는 차종은 약 25,623천대로 전체의 약 97%에 해당되며, 이에 대한 차종별 구분 및 사용연료별 구성현황을 Fig. 1에 나타내었다.

그림에서 보는 것과 같이 등록된 전체 차량은 승용차(82.7%), 소형트럭(10.1%), 소형버스(2.2%), 대형트럭(1.8%), 특수트럭(1.4%), 중형트럭(1.3%), 대형버스(0.6%)로 분석되었다. 승용차의 사용연료별 구성은 휘발유(57.5%), 경유(26.4%), LPG+CNG (7.9%), 하이브리드(6.4%), 전기차량(1.8%)로 분석되었다. 현행 도로터널의 환기용량 산정에 있어 휘발유와 가솔린의 비율을 6:4로 적용하는 비율을 고려하였을 때, 정부의 친환경차량 정책에 맞추어 경유 승용차의 차량이 친환경차량 및 저공해배출차량으로 구성이 바뀌고 있음을 시사하고 있다. 한편, 버스 및 트럭의 경우, 경유차량의 비율이 압도적으로 높았으며(버스(84.8%), 트럭(92.6%)), 이는 버스와 트럭의 차량의 특성상 보다 강한 출력을 위한 연료의 사용빈도로 분석되며, 해당 차량의 차종 및 사용연료의 분석결과를 기반으로 ‘제작차 배출허용기준’과 ‘국가 대기오염물질 배출량 산정방법 편람(VI)’에 따른 도로터널의 기준배출량을 산정하여 다음절에 제시하였다.

https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/kta/2025-027-06/N0550270612/images/kta_2025_276_673_F1.jpg

Fig. 1.

Vehicle and fuel type classification by cumulative vehicle registration numbers (2024)

4. 친환경차량 보급률에 따른 도로터널 기준배출량 변화 분석

Table 8에는 2024년도 자동차 누적등록대수를 기반으로 ‘제작차 배출허용기준(MCEE, 2019; 2024)’와 ‘국가 대기오염물질 배출량 산정방법 편람(VI)’(MCEE, 2023)에 따른 기준배출량 도출 결과를 나타내었으며, 각 수치의 괄호안 수치는 현행 기준인 제작차 배출허용기준(MCEE, 2019)을 기준으로 증감율을 표시하였다.

현행 기준인 제작차 배출허용기준(MCEE, 2019)을 기준으로 최근 개정된 제작차 배출허용기준(MCEE, 2024)의 증감은 매연(PM)과 CO의 변경사항은 없는 것으로 분석되었으며, NOx의 기준배출량이 승용차량(경유), 소형버스, 소형트럭에서 각각 0.0001 m²/h (+6.89%), 0.0002 m³/h (+8.88%), 0.0002 m³/h (+8.88%) 증가된 것으로 확인되었다. NOx에 대한 기준치가 증가되었으나, 해당 수치는 실체 환기 용량에 있어 미칠 수 있는 영향은 미비할 것으로 판단된다.

Table 8.

Calculation results of emission factors

Category		Passenger car		Bus		Truck
Category		Gasoline	Diesel	Small	Large	Small	Medium	Large	Special
PM (m²/h)	Emission standard (2019)	0	0.8712	0.8712	7.7917	0.8712	3.8269	8.6191	11.1532
	Emission standard (2024)	0 (N/A)	0.8712 (0.0%)	0.8712 (0.0%)	7.7917 (0.0%)	0.8712 (0.0%)	3.8269 (0.0%)	8.6191 (0.0%)	11.1532 (0.0%)
	Emission Factor (2023)	0.2312 (N/A)	0.3242 (-62.8%)	0.0493 (-94.3%)	1.0628 (-86.4%)	0.0462 (-94.7%)	0.2737 (-92.8%)	1.4778 (-82.9%)	1.4778 (-86.7%)
CO (m³/h)	Emission standard (2019)	0.0178	0.0172	0.0217	0.5541	0.0217	0.2721	0.6129	0.7931
	Emission standard (2024)	0.0178 (0.0%)	0.0172 (0.0%)	0.0217 (0.0%)	0.5541 (0.0%)	0.0217 (0.0%)	0.2721 (0.0%)	0.6129 (0.0%)	0.7931 (0.0%)
	Emission Factor (2023)	0.0057 (-67.9%)	0.0021 (-87.6%)	0.0029 (86.7%)	0.0239 (-95.7%)	0.0055 (-74.4%)	0.0305 (-88.8%)	0.0326 (-94.7%)	0.0326 (-95.9%)
NOx (m³/h)	Emission standard (2019)	0	0.0017	0.0022	0.0382	0.0022	0.0188	0.0423	0.0547
	Emission standard (2024)	0 (N/A)	0.0018 (+6.89%)	0.0024 (+8.88%)	0.0382 (0.0%)	0.0024 (+8.88%)	0.0188 (0.0%)	0.0423 (0.0%)	0.0547 (0.0%)
	Emission Factor (2023)	0.0002 (N/A)	0.0005 (-71.1%)	0.0004 (-80.5%)	0.0049 (-87.2%)	0.0224 (+916%)	0.0064 (-66.0%)	0.0060 (-85.8%)	0.0060 (-89.0%)

환경부에서 제정된 ‘국가 대기오염물질 배출량 산정방법 편람(VI)’(MCEE, 2023)에 따른 기준배출량 비교결과 현행 기준과 큰 차이를 보이는 것으로 분석된다. 매연(PM)은 최소 60% 이상의 기준배출량이 감소되며, CO의 경우 최소 65% 이상의 기준배출량이 감소되는 것으로 분석되었다. 다만, NOx의 경우 소형트럭을 제외한 모든 차종에서 최소 70% 이상의 감소가 발생할 것으로 분석된 반면, 소형트럭에서는 916% 증가 될 것으로 분석되었다. 이는 ‘국가 대기오염물질 배출량 산정방법 편람(VI)’(MCEE, 2023)에 제시된 배출계수의 값이 과도하게 예측 또는 단순 오류일 것이라 판단된다.

Fig. 2에는 Table 8에서 산출된 기준배출량에 대한 오염물질별 비교 그래프(Fig. 2(a)–(c))와 이에 따른 소요환기량 산정결과(Fig. 2(d))를 나타내었다. Fig. 2(d)에 도식화 된대로 제작차 배출허용기준(MCEE, 2019)와 제작차 배출허용기준(MCEE, 2024)의 소요환기량 차이는 존재하지 않는 것으로 분석되었으며, 제작차 배출허용기준(MCEE, 2019)와 국가 대기오염물질 배출량 산정방법 편람(VI)(MCEE, 2023)의 소요환기량의 분석결과 차량 주행속도 별 소요환기량의 최대 감소량은 주행속도 10 km/h에서 약 85.9%의 감소율을 보였으며, 주행속도 60 km/h 에서 약 30.6%로 가장 작은 감소율을 나타냄으로써 기준배출량 산정방법에 따라 최소 감소율 약 30.6%가 발생할 수 있을 것으로 분석되었다. 산정된 소요환기량을 기준으로 제트팬(내경 1,250 mm)의 필요 대수를 산정한 경우, 제작차 배출허용기준(MCEE, 2019; 2024) 모두 주행속도 10 km/h 에서 35대가 필요한 반면, 국가 대기오염물질 배출량 산정방법 편람(VI)(MCEE, 2023)의 경우 주행속도 10 km/h에서 4대가 필요함에 따라 31대의 환기용 제트팬 대수가 감소 될 수 있을 것으로 판단된다. 해당 소요환기량 산정을 위한 해석대상 터널은 도로설계편람(MOLIT, 2011)에 제시된 소요환기량 산정 예를 준용하였으며, 상세 제원은 Table 9에 나타내었다.

https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/kta/2025-027-06/N0550270612/images/kta_2025_276_673_F2.jpg

Fig. 2.

Results of emission factor

Table 9.

Input values for tunnel & traffic data

Category			Value			Layout
Length (km)			5
Cross Area (m²)			75
Diameter (m)			8.8
Grade (%)			+1
Lane (lane(s))			2
Elevation (m)			400
Type	Passenger car			Bus		Truck				AADT (Veh/day)	HGV (%)
	Gasoline	Diesel		Small	Large	Small	Medium	Large	Special
Traffic	18,040	12,026		3,069	3,098	211	5,475	1,789	866	44,574	25.2
Comp. (%)	40.5	27.0		6.9	7.0	0.5	12.3	4.0	1.9	100.0

Mmax = 2,200 pcu/h.lane, Do = 150 pcu/km.lane

5. 결 론

본 연구에서는 도로터널의 소요환기량 산정에 있어 현행 적용 중인 기준인 ‘제작차 배출허용기준’(MCEE, 2019; 2024)의 개정에 따른 기준배출량과 새로이 제정된 ‘국가 대기오염물질 배출량 산정방법 편람(VI)’(MCEE, 2023)에 제시된 배출계수를 적용하여 친환경차량의 보급률에 따른 최근 차량의 변화추이에 따른 도로터널의 기준배출량을 산정하고 그에 따른 비교 및 고찰을 진행하였다. 본 연구를 통해 얻어진 결론은 다음과 같다.

1. 최근 공표된 자동차 누적등록대수를 기반으로 친환경차량과 내연기관에 대한 차종 구분 결과 친환경차량의 보급률 증대에 따라 내연기관의 등록대수가 감소됨을 확인 할 수 있었으며, 특히 경유 승용차량에서 친환경차량 또는 저공해차량의 보급이 확대 된 것을 확인하였다.

2. 현행 기준인 ‘제작차 배출허용기준(MCEE, 2019)’ 대비 개정된 ‘제작차 배출허용기준(MCEE, 2024)’의 기준배출량 변화는 NOx의 승용차량(경유), 소형버스, 소형트럭에서 각각 0.0001 m²/h (+6.89%), 0.0002 m³/h (+8.88%), 0.0002 m³/h (+8.88%) 증가 된 것으로 확인되었다.

3. 현행 기준인 ‘제작차 배출허용기준(MCEE, 2019)’ 대비 제정된 ‘국가 대기오염물질 배출량 산정방법 편람(VI)’(MCEE, 2023)의 기준배출량 변화는 NOx의 소형트럭을 제외한 모든 오염물질(PM, CO, NOx) 및 차종에서 최대 60% 이상의 기준배출량이 감소될 것으로 분석되었으며, 소형트럭의 경우 해당 규정에서 제시한 배출계수의 과도예측 또는 단순 오류라 판단된다.

4. 산정된 기준배출량을 기준으로 연장 5 km에 가상 터널에 대한 소요환기량 및 필요 제트팬 대수(제트팬 내경 1,250 mm) 산정시 제작차 배출허용기준(MCEE, 2019)와 국가 대기오염물질 배출량 산정방법 편람(VI)(MCEE, 2023)의 소요환기량의 분석결과 차량 주행속도 별 소요환기량의 최대 감소량은 주행속도 10 km/h에서 약 85.9%의 감소율을 보였으며, 해당 주행속도에서 필요 제트팬 대수는 35대에서 4대로 31대의 필요대수가 감소하는 것으로 분석되었다.

본 연구는 도로터널의 환기용량을 결정짓기 위한 관련자료의 개정현황 등을 고려하여 향후 친환경차량이 증대되는 추세를 고려하여 미래 도로터널 소요환기량 산정 및 환기용량 도출의 기초자료로 활용 될 것으로 예상된다.

Acknowledgements

본 연구는 국토교통부/국토교통과학기술진흥원의 지원(과제명: 초장대 K-지하고속도로 인프라 안전 및 효율 향상 기술 개발, 과제번호: RS-2024-00416254)으로 수행되었습니다. 이에 감사드립니다.

저자 기여도

김효규는 연구개념 및 설계, 데이터 수집·분석·해석, 원고 작성 및 검토를 하였다.

References

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10.9711/KTAJ.2019.21.6.779

Lee, H.H., Kim, H.G., Baek, D.S., Yoo, J.O. (2025), “A study on the variation of required ventilation rate based on the calculation methods of standard emission in road tunnels”, Proceedings of the General Assembly and Annual Conference of Korean Tunnelling and Underground Space Association, Busan, pp.173-174.

MCEE (2009), Enforcement Rule of the Clea Air Conservation Act - Annex 17. Emission allowance standards for motor vehicles, Ministry of Climate, Energy and Environment, Korea.

MCEE (2014), Enforcement Rule of the Clea Air Conservation Act - Annex 17. Emission allowance standards for motor vehicles, Ministry of Climate, Energy and Environment, Korea.

MCEE (2019), Enforcement Rule of the Clea Air Conservation Act - Annex 17. Emission allowance standards for motor vehicles, Ministry of Climate, Energy and Environment, Korea.

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MCEE (2024), Enforcement Rule of the Clea Air Conservation Act - Annex 17. Emission allowance standards for motor vehicles, Ministry of Climate, Energy and Environment, Korea.

MOLIT (2011), Road design manual, Ministry of Land, Infrastructure and Transport.

MOLIT (2024), Automobile registration status report, Ministry of Land, Infrastructure and Transport.

MOLIT (2025), Guidelines for installing and managing road tunnel prevention and ventilation facilities, Ministry of Land, Infrastructure and Transport.

Son, Y.J. (2023), Comparison of air pollutant emissions in long tunnels according to road slope using mobile measurement, Kangwon National University, Master’s Thesis, pp. 35-48.

WRA (PIARC) (2019), Road Tunnels: Vehicle emissions and air demand for ventilation, PIARC Technical Committee D.5, pp. 22-32.

Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association ISSN:2233-8292(Print) 2287-4747(Online) 한국터널지하공간학회 논문집

Preview

A study on the application of standard emission factors in road tunnels considering the adoption rate of eco-friendly vehicles

ABSTRACT

MAIN

Table 1.

Emission table in local standards

Table 2.

Emission quantity unit conversion method

Table 3.

WLTP mode and weighted averaged speed

Table 4.

Emission standards and emission factor

Table 5.

Emission factors for on-road mobile sources (PM-10)

Table 6.

Emission factors for on-road mobile sources (CO)

Table 7.

Emission factors for on-road mobile sources (NOx)

Fig. 1.

Vehicle and fuel type classification by cumulative vehicle registration numbers (2024)

Table 8.

Calculation results of emission factors

Fig. 2.

Results of emission factor

Table 9.

Input values for tunnel & traffic data

Acknowledgements

저자 기여도

References