내연기관차와 같은 성능
지난 8월 17일 현대차가 여의도 한강공원 ‘수소전기하우스’에서 ‘차세대 수소전기차’를 세계 최초로 공개했다. 차세대 수소전기차엔 현대차가 지금까지 쌓아온 친환경차 전기동력 시스템 기술력, 한 단계 진보한 수소연료전지 시스템, 그리고 미래 자동차 기술력 등이 집대성되어 있다. 핵심 기술인 수소연료전지 시스템의 효율, 성능, 내구, 저장 등 4가지 부문 모두 지금 현대차가 생산하고 있는 투싼ix 수소전기차보다 획기적으로 개선되는 등 최고 수준의 친환경성과 상품성을 확보했다.먼저, 연료전지의 성능 및 수소이용률을 한 단계 올리고, 투입한 연료 대비 효율을 의미하는 ‘시스템 효율’을 부품의 고효율화를 통해 60%로 높였다. 기존 55.3%였던 것과 비교해 약 9% 향상시킨 것이다. 이를 바탕으로 1회 충전 주행가능 거리 항목에서 국내 기준 항속거리 580km 이상을 구현할 수 있게 되었다.
또한, 연료전지시스템 압력 가변 제어 기술 적용으로 차량의 최대 출력을 기존 대비 약 20% 이상 향상시켜 163마력(PS)을 달성함으로써 동급 내연기관차와 동등한 성능을 확보했다. 그뿐만 아니라 수소전기차 연료전지 시스템의 핵심기술인 막전극접합체(MEA)와 금속분리판 기술을 독자 개발하는 등 기술 국산화와 함께 수소전기차에 최적화된 핵심부품 일관생산체계 구축을 통해 가격 경쟁력도 갖췄다.
그동안 수소전기차의 기술적 난제 가운데 하나가 추운 지방에서 시동이 걸리지 않는다는 점이었다. ‘차세대 수소전기차’는 섭씨 영하 30도에서도 시동이 걸리도록 냉시동성을 개선했다. 아울러 10년 16만km 수준의 연료전지 내구 성능 기술을 적용해 일반 내연기관차 수준의 내구성을 확보했으며, 수소 탱크 패키지 최적화로 세계 최고 수준의 수소 저장 밀도를 확보했다.
이외에도 현대차가 개발 중인 최첨단 미래 기술 운전자 보조 시스템(ADAS)을 적용했으며, 원격 자동 주차 보조와 고속도로 주행 보조 등 첨단 편의·안전 사양을 갖춰 주행의 편의성과 안전성을 한층 높였다.
궁극의 친환경차
수소를 활용하는 수소전기차는 화석연료를 사용하는 내연기관차와 달리 엔진이 없으며, 전기차와 달리 외부의 전기 공급 없이 연료전지 스택에서 수소와 산소를 반응시켜 생산된 전기로 모터를 움직여 주행한다. 따라서 미세먼지 등 대기오염물질과 온실가스 배출이 전혀 없이 물만 배출하는 100% 무공해 차량이다. 차량 내에서 발생하는 전기를 전력원으로 삼아 캠핑, 정전 시 등 다양한 일상 상황 속에서 에너지원으로 할 수도 있다.
또한 초미세먼지까지 제거할 수 있는 고성능 공기필터가 탑재되어 있어 차량 운행 시 미세먼지를 99.9% 정화하는 효과도 갖추고 있다. 수소전기차 1대가 연 1만5000km를 운행할 경우 성인 2명이 연간 마시는 공기 양이 정화되는 효과가 있어 ‘달리는 공기청정기’로 불린다. 수소전기차가 하이브리드차, 전기차 등을 뛰어넘어 미래 차동차 시장을 이끌어갈 궁극의 친환경차로 불리는 이유다.
1998년부터 수소전기차 개발을 시작한 현대차는 2000년 11월 싼타페를 모델로 한 수소전기차를 처음 선보인 후 연료전지 스택, 구동모터, 인버터 등 핵심 부품의 독자 개발 및 소형화, 모듈화 등 생산 노하우를 확보해 2013년 전 세계 자동차 메이커 가운데 최초로 투싼ix 수소전기차 양산 체제를 구축했다.
투싼 수소전기차의 파워트레인(엔진에서 바퀴까지 힘을 전달하는 모든 기관)은 미국 자동차 전문 미디어 ‘워즈오토’ ‘2015 10대 엔진’에 수소전기차로서는 세계 최초로 선정되며 기술력을 인정받았다. 이처럼 현대차는 글로벌 메이커들의 기술 각축장인 수소전기차 경쟁에서 주도권을 확보한 것으로 평가받고 있다.
현대차는 세계 최초로 수소전기차 양산체제를 구축한 ‘퍼스트 무버’로서 수소전기차의 대중화에 앞장서고 있다. 지난해부터 울산시와 함께 국내 최초로 수소택시를 도입해 운영하고 있다. 광주광역시에서는 스타트업 제이카가 해당 지자체와 함께 수소전기차의 주행 성능을 직접 경험할 수 있는 기회를 고객들에게 제공하고자 ‘수소전기차 카셰어링 서비스’를 진행 중이다. 이외에도 2016년 세계적인 산업용 가스회사인 프랑스 에어리퀴드사와 수소전기차의 글로벌 시장 활성화를 위한 양해각서(MOU)를 체결하고, 독일 린데사에 ix35 수소전기차 50대를 전달하는 등 세계시장 공략에도 적극 나서고 있다.
수소전기차 대중화
현대차는 수소전기차를 기반으로 미래 수소 사회를 주도하기 위해 다양한 활동을 추진한다. 먼저, 내년 1월 라스베이거스에서 열리는 국제전자제품박람회(CES)에서 차세대 수소전기차의 차명과 주요 신기술을 공개하며, 자율주행뿐 아니라 탑승자와 차량이 긴밀하게 상호작용하는 ‘HMI(Human-Machine Interface)’ 신기술도 선보일 예정이다.또한 내년 초 수백km 고속도로 구간에서 수소전기차 자율주행 기술을 시연함으로써 고객들이 자율주행과 친환경이 결합된 미래의 카라이프를 직접 체험해볼 수 있게 할 방침이다. 이와 함께 수소전기차 카셰어링 등 다양한 시승 체험 프로그램을 운영해 수소전기차의 우수한 성능을 한결 쉽게 체험하는 기회를 제공한다는 계획이다. 더 나아가 미국, 유럽 등 글로벌 시장에 ‘차세대 수소전기차’를 선보이고, 새로운 수소전기차 시장으로 부상한 중국 시장 진출도 검토 중이다.
전문가들은 2025년 이후에는 지난해 기준 연간 600여 대 수준인 현재의 보급 초기 단계를 벗어나 수소전기차 대중화 시대에 진입할 것으로 예상하고 있다. 우리 정부도 지난 6월 3일 미세먼지 관리 특별대책 발표를 통해 국내 수소전기차 누적 보급 물량을 2020년까지 1만 대(기준)로 늘리겠다는 계획을 밝혔다. 또한 수소전기차 보급 확대의 핵심 기반이 되는 수소충전소 인프라 확충과 관련해 설치 보조금 및 운영비 지원 등의 다양한 정책적 지원을 통해 현재 9곳에 불과한 수소충전소를 2020년까지 100곳으로 확대한다고 밝혔다.
글로벌 친환경차 판매 2위 목표
우선 인프라 확보가 필수적인 미래 무공해 친환경차 시대로 넘어가기 위한 중간 단계로서 기존 파워트레인의 장점을 유지하면서도 환경친화적인 요소를 갖춘 하이브리드(HEV) 및 플러그인 하이브리드(PHEV) 모델 라인업 강화에 주력한다는 방침이다. 2011년 독자 개발해 운영 중인 병렬형 하이브리드 시스템(TMED)을 기반으로 4륜구동, 후륜구동 등 다양한 형태의 시스템을 개발해 현재 중형, 준중형 차급 위주의 라인업을 SUV, 대형차 급으로 점진적으로 확대해나간다는 구상이다.
전기차와 수소전기차의 성능 향상에도 박차를 가한다. 지난해 1회 충전 주행거리 191km로 도심 주행에 적합한 아이오닉 일렉트릭을 성공적으로 출시한 현대차그룹은 아이오닉 일렉트릭을 통해 구현한 높은 에너지 효율성을 바탕으로 장거리 주행이 가능한 전기차 개발에 주력한다고 밝혔다.
단계적으로는 2018년 상반기에 1회 충전으로 390km 이상 주행 가능한 소형 SUV 코나 기반의 전기차를 공개할 계획이며, 향후 1회 충전으로 500km를 달릴 수 있는 전기차 개발에도 박차를 가한다는 구상이다.
2021년 제네시스 전기차 출시
또한 차급에 따라 배터리 용량을 가변적으로 적용할 수 있는 전기차 전용 플랫폼을 신규 개발해 주행거리를 극대화하는 동시에 최적의 성능까지 확보한다는 계획이다. 더 나아가 2021년에는 제네시스 브랜드의 고급 전기차도 선보일 예정이다.수소전기차는 지속적인 기술 개발을 통해 연료전지 시스템의 소형화, 경량화, 고출력화 등 상품성 향상을 추진하는 한편, 향후 세단 기반의 수소전기차도 선보여 수소전기차 대중화에 앞장선다는 계획이다. 이와 함께 차세대 수소전기버스를 올해 4분기에 공개하고, 내년 초 고객들이 직접 수소전기버스를 체험해볼 기회를 제공하기로 했다.
