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화물자동차 유가보조금 제도는 개인 화물자동차 운수사업자의 제정지원을 위해서 개인 화물자동차 운수사업자가 구입한 유류 대금의 일부를 정부가 보조금으로 지급하는 제도[1]인데 부정한 방법으로 유가 보조금을 수급하는 사례가 증가하고 있다[2][3]. 그러므로 유가보조금 제도의 문제점을 해결하기 위한 대책마련이 시급하다.

유가보조금 부정수급의 사례를 보면 실제로 주유를 하지 않고 카드 결제를 하는 경우와 대상 차량이 아닌 자가용에 대해서 유가보조금 카드를 사용하는 경우가 대부분이다. 그러므로 한가지 해결 방법으로는 화물자동차의 실제 연료사용량을 파악하는 것이다. 즉, 정밀 연료계측시스템을 통해서 유가 보조금 지급대상인 화물자동차의 연료탱크 내부의 연료잔량과 사용량을 24시간 모니터링 할 수 있다면, 주유 결제 내역과 비교하여 부정수급 여부를 정확히 판단할 수 있을 것이다[4][5].

그리고 우리나라는 2009년 저탄소 녹색성장 기본법을 제정하고 녹색성장 국가전략 및 5개년 계획을 발표한 이래로 2014년에 국가 온실가스 감축을 위한 2020년 로드맵을 수립하는 등 꾸준히 온실가스 배출량 감축을 위한 노력을 하고 있다. 2009년 운수 부문 온실가스 배출량 통계[6]에 따르면 총배출량 약 7천7백만 tCO₂ 중에 화물자동차를 활용하는 육상운송업의 배출량이 약 2천1백만 tCO₂로 전체 배출량의 27%를 차지하고 있다[5].

그러므로 정밀 연료계측시스템이 도입되어 과적과 유가보조금 부정수급을 방지할 수 있다면 연간 600억 원 이상의 경제적인 효과를 거둘 수 있으며, 과적으로 인한 교통사고를 예방하여 인명과 재산의 피해도 예방할 수 있을 것이다[7].

본 논문에서는 기존의 플로터 연료레벨센서를 이용한 연료레벨측정 방법에서 발생되는 측정오차를 줄일 수 있는 고정밀 연료측정시스템을 구현하였으며, 시범 운영시스템도 개발 하였다. 또한 측정 정밀도를 향상시키기 위해서 연료레벨센서 하우징도 개발하여 적용하였다. 제작한 고정밀 연료측정시스템의 실제 측정 실험을 통해서 개발한 연료측정시스템은 오차범위 1% 미만으로 연료사용량의 측정이 가능함을 알 수 있었다.

본 논문에서는 그림 11과 같이 정밀 연료계측시스템을 제작하였고 외부 기관인 대구기계부품연구원에 시험을 의뢰하여 성능을 검증하였다.

Fig. 11. 
Manufactured precise fuel measuring system

실험의 진행은 그림 12와 같이 플라스크 외부에 표시된 눈금 높이를 실측하여 측정 지점을 설정한 후 센서를 플라스크에 고정 설치하고 플라스크 내부에 물을 부어 수위를 높여가며 측정지점에 대해 계측시스템의 디스플레이에 표시되는 값과 실제 물수위간의 차이를 측정하였다.

Fig. 12. 
Setting the measurement comparison point

상기와 같은 실험을 3번 반복하였고 그 결과는 표 1과 같다. 즉, 실험은 156mm, 209mm, 259mm, 309mm의 수위에 대해서 각각 3회의 측정 실험을 수행하였고, 실험 결과 오직 209mm 수위에 대해 한 번의 시험에 대해서만 측정오차가 2%를 보였다. 시험결과로부터 제작한 정밀 연요계측시스템이 정밀도 1% 미만의 측정 오차를 보임을 확인할 수 있었다.

또한 본 논문에서 제안한 연료레벨을 안정적으로 측정할 수 있는 장치인 연료레벨센서 하우징 효과를 실험을 통해 검증하였다. 그림 13은 탱크 내부가 출렁임이 발생하는 불안정한 상태에서도 정밀연료계측 시스템이 안정적인 연료사용량의 측정이 가능한지 여부를 검증한 실험이다.

Fig. 13. 
Fuel level sensor housing effect test

탱크 내부를 안정적인 상태와 출렁이는 상태에서 동일한 수위에서 유량제어 펌프를 이용하여 2분간 탱크내부의 물을 퍼내어 매초 간 측정되는 레벨을 서버로 전송하여 저장하였고 각 상태에서 측정된 수위 레벨의 변화 값을 서로 비교하였다.

그림 14는 각 상태에서 2분간 1초 주기로 수집되어 서버로 전송된 레벨 값의 변화를 그래프로 나타낸 것이다. 각 실험에서 연료 펌프에 의해서 배출된 물의 양을 동일했고 레벨 값은 8cm에서 6.2cm로 1.8cm 감소되었다. 그래프의 연료레벨 감소 패턴이 거의 일치하고 있어 탱크 내부의 수면이 아주 심하게 출렁이더라도 연료레벨의 값을 안정적으로 측정하는 것이 가능하다는 것을 보여주었다.

Fig. 14. 
Comparison of level measurements according to the internal conditions of tanks

본 논문에서는 고정밀 연료계측시스템의 프로토타입을 개발하고 제작하였다. 고정밀 연료계측시스템의 제작을 위해서 연료탱크 내부 유면의 출렁임에 상관없이 안정적인 레벨계측이 가능한 연료레벨센서 하우징을 개발하였으며, 실험결과 제작한 연료계측시스템이 오차범위 1% 미만으로 연료레벨의 계측이 가능함을 알 수 있었다. 또한 고정밀 연료계측시스템 시제품을 활용하여 화물자동차의 과적 및 유가보조금 부정수급 여부 진단이 가능한 시범 운영시스템을 개발하였다. 이를 위해 안드로이드 기반통신모뎀. 웹 기반 서버 및 인터페이스를 구현하였다. 그리고 데이터베이스를 구축하였으며 사용자 어플리케이션을 개발하였다.

향후과제는 실제 화물트럭에 탑재하여 운행실험을 통해 제안한 연료계측시스템의 성능을 검증하는 것이다.