현대사회에 들어서 높은 미세먼지 지수와 낮은 대기질 수준으로 인해 환경오염에 대한 관심이 집중되고, 측정기술의 발달과 더불어 대기질 개선을 위한 다양한 저감장치(DPF, SCR, EGR)의 개발 및 관련 규제 등을 통해 많은 양의 배출가스를 저감시켰다. 하지만 계속되는 높은 미세먼지 지수로 인해 새로운 오염원에 대한 연구와 규제의 필요성이 제기되면서 비배기계가 새로운 오염원으로 지목되고 있다.
비배기 미세먼지 중 타이어에서 발생하는 미세먼지를 의미하는 TRWPs(Tire-Road Wear Particles)는 타이어, 도로, 차량 및 주행 특성 등에 영향을 받아 농도분포가 달라진다. 특히, 차량의 구동특성과 에너지 손실에 큰 영향을 받기 때문에 TRWPs와의 관계를 함께 파악해야할 필요성이 있다. 또한, 각 연구자들마다 사용되는 장비, 차량의 조건이 모두 다르기 때문에 객관적인 비교가 어렵고, 새로운 접근법을 통한 기초데이터 확보 및 TRWPs 발생 특성 파악이 필요하다.
본 연구에서는 CAN Network를 활용한 주행데이터 모니터링 시스템이 탑재된 TRWPs 실험차량을 통해 다양한 주행 조건별 TRWPs 입자특성에 대해 파악하였다. 독립된 도로인 KIAPI(지능형자동차부품진흥원)의 주행시험로를 이용하여 항속주행, 가속, 감속 등 운전조건과 퇴적먼지농도, 노즐 종류 등 샘플링 조건에 따른 영향성을 파악하였으며, 실험의 결과는 다음과 같다.
1. TRWPs는 속도가 증가할수록 발생량이 증가하며, 샘플링 시스템의 특성으로 인해 도로 퇴적먼지의 농도가 높은 조건에서 같은 차선을 주행할 때 더 빠른 속도의 TRWPs 농도가 낮게 측정되기 때문에 주행속도별로 노즐종류를 변경해야한다는 결과를 도출하였다.
2. 가·감속 시에는 항속주행 대비 고농도의 미세먼지가 발생하였고, 차량의 종방향 가속도와는 어떠한 상관관계는 나타나지 않았으며, 감속시에는 브레이크 미세먼지의 영향을 많이 받게 된다.
3. 동일 속도에서 주행시간이 길어질수록 TRWPs 발생량이 점차적으로 감소하고, Mileage가 긴 타이어의 TRWPs 발생량이 가장 낮게 측정된 것으로 보았을 때 타이어의 길들이기 과정을 거쳐야 하며, 장시간의 실험을 통한 농도안정화 구간이 필요하다.
4. 계절적 영향으로 도로퇴적먼지가 고농도일 때에는 6~21배 이상의 농도 증가가 확인되었고, 실험결과를 제한적으로 사용할 수 밖에 없기 때문에 계절적, 환경적 영향성을 고려하여 TRWPs실험을 진행해야한다.
본 연구를 통해 TRWPs는 타이어에서 발생하는 모든 미세먼지를 흡인하기 때문에 도로퇴적먼지에 가장 큰 영향을 받는 것으로 파악되었다. TRWPs측정 시 사전준비로 타이어의 길들이기와 도로퇴적먼지의 농도파악이 진행되어야 할 것으로 판단되며, 본 연구의 결과를 토대로 TRWPs의 시험법 개발에 기초가 되는 자료로 활용할 것으로 사료된다.