[2025/01/08 ~ 2025/01/14]기초 프로젝트 - 친환경 차량 성능 데이터 분석

프로젝트 명 : 차량 데이터 분석을 통한 친환경 차량 제안

프로젝트 목표 : 연비 효율과 배출량 감소를 최적화할 수 있는 친환경 차량 설계

• YEAR: 차량 제조 연도
  • 차량이 제조된 연도.
• MAKE: 제조사
  • 차량을 생산한 회사 이름 (예: 현대, BMW).
• MODEL: 차량 모델
  • 차량의 모델명 (예: Sonata, Model S).
• VEHICLE CLASS: 차량 분류
  • 차량 크기와 목적에 따른 분류 (예: SUV, 세단, 트럭).
  • 4WD/4X4: 사륜구동, AWD: 전륜구동, CNG: 압축천연가스, FFV: 유연연료 차량, NGV: 천연가스 차량.
• ENGINE SIZE: 엔진 배기량
  • 엔진의 총 실린더 용적 (단위: 리터).
• CYLINDERS: 실린더 개수
  • 엔진 실린더 개수. 출력과 연비에 영향을 미침.
• TRANSMISSION: 변속기
  • 변속기의 종류 (예: 자동(A), 수동(M), 자동 선택변속기(AS), 무단변속기(AV)).
  • 숫자는 기어 수를 나타냄 (3~10단).
• FUEL: 연료 종류
  • 차량의 주요 연료 유형 (예: 일반 가솔린(X), 고급 가솔린(Z), 디젤(D), 에탄올(E85), 천연가스(N)).
• FUEL CONSUMPTION: 도심 연비
  • 연료 소비량 (단위: L/100 km).
• HWY (L/100 km): 고속도로 연비
  • 고속도로 주행 시의 연료 소비량.
• COMB (L/100 km): 복합 연비
  • 도시와 고속도로 연비를 종합한 평균 연료 소비량.
• COMB (mpg): 복합 연비
  • 도시와 고속도로 연비를 종합한 평균 연료 소비량 (단위: MPG).
• EMISSIONS: 배출량
  • 이산화탄소 배출량 (단위: g/km).

 

데이터

Fuel_Consumption_2000-2022.csv

1.50MB

데이터 출처

https://www.kaggle.com/datasets/ahmettyilmazz/fuel-consumption/data

describe

 

info

 

isnull sum

 

duplicated sum

# np.int64(1)

자동차 배기가스 배출 및 연비 규제 강화

 

친환경차 수요 증가

< 글로벌 친환경차 판매량 추이>

 

친환경 차는 자동차 업계에서 가장 중요한 이슈가 되었다.

미국 CAFE 규제, EURO 6 등 전 세계적으로 자동차 배기가스 배출 및 연비 규제가 강화됨에 따라 글로벌 친환경차의 판매량이 점점 증가.

이러한 흐름에 발맞춰 차량 데이터 분석을 통해 친환경 차량 비즈니스 모델을 제안하는 프로젝트를 선정.

 

제조사별 평균 연비 비교

제조사별 복합연비 성능그래프를 봤을 때, 눈에 띄게 낮은 연비를 보이는 제조사들을 발견.

해당 제조사들이 판매하는 차량에 대해 조사해본 결과 주로 슈퍼카를 만드는 제조사임을 확인.

슈퍼카 특성상 연비와 배출량보다 출력과 퍼포먼스에 초점을 맞추기 때문에 전처리 과정에서 제거

차종별 연비 & 배출량 비교

차종별 연비 비교 : 승용차 > SUV > VAN

 

연비는 연료 효율성과 환경친화성을 나타내는 핵심 지표.

배출량은 친환경 차량 설계의 주요 기준이며, 데이터 기반 정책 수립의 핵심 요소.

연비 (mpg)와 배출량은 반비례함을 확인했으므로 연비만을 사용하여 분석 진행하기로 결정.

 

 

차량 연도 별 연비 비교 결과, 승용차 > SUV > VAN

2014년 이후 승용차, SUV 연비가 급감하는 특이점 발견하여 확인해보기로 함

 

「2014 ~ 2015년 특이점」- 자동차 제조사들의 각종 데이터 조작

 

연료별 분석

디젤의 연비가 가장 높게 나오는 것으로 보아 사용량이 가장 많을 것으로 예상됨 

 

실제 사용량은 가솔린이 가장 많았으며, 그 이유를 알아보기로 결정

 - 디젤 차량은 해로운 질소화합물의 배출량이 많고 규제가 강화됨에 따라 이를 저감하기 위해 요소수가 필수적이 되었기 때문에 소비자들에게 외면받게 됨.

 

변속기별 분석

자동, 수동을 나누어 봤을 때, 수동변속기가 자동변속기보다 약 11% 높은 연비를 보임

 - 자동변속기의 경우에는 토크 컨버터를 통하여 변속이 진행되기 때문에 마찰이 발생하여 에너지 손실이 일어나고, 이는 연비 감소로 이어짐

 

변속기 단수별 연비를 비교해 보았을 때는 뚜렷한 경향성이 보이지 않음

 

엔진사이즈 & 실린더 수별 분석 

엔진 사이즈와 연비는 반비례하는 것을 확인

실린더와 엔진 사이즈는 비례 관계

 

연비는 3기통이 가장 우수했으며 실린더 수가 증가할 수록 연비는 감소한다

2기통의 하드웨어 상 한계로 인해 전체 사용량 대비 2기통의 비중이 적으며, 3기통에서 높은 평균 연비를 보이는 것을 확인하여 추가 분석을 진행함.

3기통 차량 중에서도 높은 연비를 갖는 HONDA사의 INSIGHT 차량을 발견, 이 차량은 하이브리드 차량이었음.

하이브리드 차량이 타 차량에 비해 높은 연비를 가질 것이라 예상되어 전체 데이터를 하이브리드와 비하이브리드 차량으로 나누어 분석을 진행.

 

하이브리드 연비 분석

전체 연비에서 하이브리드 차량이 비하이브리드 차량보다 높은 연비를 보임을 확인

 

하이브리드 차량은 고속도로에서 약 1.4배의 연비를 보이며, 도심에서 약 2배의 연비를 보임을 확인

왜 도심에서 더 높은 연비를 보이나?

 - 정지, 출발 등을 더 자주하는 도심의 경우 타 차량은 그만큼 연비가 더 나쁘게 나오지만, 하이브리드 차량은 감속 시 운동 에너지를 배터리에 저장했다가 주행 시 사용하기 때문에 높은 연비를 보인다.

■ 하이브리드의 연비가 우수함. 특히 도심 연비에서 강점을 보임.

■ 디젤이 연비가 가장 좋지만, 친환경 차량의 연료로 적합하지 않다. 가솔린류가 가장 적합하다.

■ 수동 변속기가 자동 변속기보다 연비가 좋다

■ 변속기 단수와 연비는 크게 관련이 없다.

 

친환경 차량으로써 하이브리드의 역할이 매우 중요하기 때문에, 환경 규제를 만족하는 하이브리드 차량 설계를 제안

 

[차량 사양]

• 엔진 타입: 하이브리드(엔진+전기 모터)
• 연료 종류: 가솔린
• 변속기: 차종별로 상이함

[목표]

• 연비: 50mpg 이상
• 이산화탄소 배출량: 70g/km 이하(2030년까지)

[기대효과]

• 비하이브리드 차 대비 약 1.4~2배 성능 향상
• 도심 연비 극대화 전략을 통한 성능 개선 가능
• 친환경 차량으로서 전기차 전환의 현실적 가교 역할

*한국 환경 규제 기준 - 2030년까지 이산화탄소 배출량 70g/km 이하