현대 수소차, ‘궁극의 친환경차’ 1등 달릴까

 
 
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수소전기자동차 여주충전소. /사진=현대자동차
수소전기자동차 여주충전소. /사진=현대자동차

[수소경제, 어디까지 왔나] ④·끝 수소자동차 기술력은?

수소가 화석연료를 대체해 주요 에너지원으로 자리잡는 '수소경제' 시대가 열린다. 무한자원이자 청정에너지인 수소는 가장 유력한 대체에너지로 주목받는다. 미국과 독일, 일본 등 해외 선진국은 일찌감치 수소경제 시대를 주도하기 위한 준비에 한창이다. 우리나라는 수소경제를 어떻게 준비하고 있을까. <머니S>는 정부의 수소경제 육성계획을 점검하는 한편 선진국의 로드맵을 살펴봤다. 아울러 수소경제를 준비 중인 국내 주요기업 현황도 들여다봤다. <편집자주>

수소전기차는 안전한가요?


아직은 낯선 수소차가 우리 곁으로 성큼 다가왔다. 갑자기 등장한 수소차의 안전성을 우려하는 목소리도 나온다. 고압으로 압축한 수소탱크가 폭발할지도 모른다는 불안감이 대표적이다. 하지만 그런 걱정은 할 필요가 없다. 전문가들은 ▲압축·저장한 수소가 탱크 외부로 새어나오지 않을 것 ▲차량에 화재가 나도 탱크가 폭발하지 않을 것 ▲주행 중 충돌사고가 발생해도 탱크가 충격을 견딜 수 있을 것 등 3가지 요건을 충족한다면 안전하다고 설명한다. 현대자동차는 낙하충격시험, 파열시험, 환경시험, 투과시험, 총격시험, 극한온도반복시험 등 다양한 환경에서 수소탱크의 안전성을 검증했다. 이 정도면 폭발에 대한 우려는 잠시 접어둬도 되지 않을까.


전세계적으로 환경규제가 심화되면서 미래 친환경차에 대한 관심이 뜨겁다. 글로벌 완성차업체들은 전동화 기반의 친환경차시장을 선점하기 위한 기술력 확보에 매진 중이다. 하지만 시장 상황은 하루가 다르게 급변한다. 미래 친환경차시장을 이끌 확실한 강자는 없는 상태. 현대자동차그룹은 미래차의 핵심으로 ‘수소에너지’를 꼽았다. 수소전기차(FCEV)는 기존 내연기관 대신 연료전지를 이용해 전기를 발생, 모터구동이 되는 차량이다. 연료전지는 물 전기분해의 역반응으로 수소와 산소를 반응시켜 전기를 생산한다.

◆‘세계 최초’ 수소기술력

파이크 리서치(Pike Research) 조사에 따르면 수소연료전지자동차시장은 2015년 5만7000대 규모에서 2020년 39만대 규모로 성장할 것으로 전망된다. 현재 글로벌 자동차시장 규모와 비교하면 큰 시장은 아니지만 빠른 성장세를 보인다는 점에서 글로벌 브랜드들이 주목한다.

FCEV는 수소이온과 산소이온을 직접 반응시켜 전기를 생산한다. 잔여물로 배출되는 것은 물뿐이다. 각종 유해가스와 지구 온실가스에 의한 환경파괴, 에너지 고갈 문제를 동시에 해결할 수 있는 궁극의 친환경차로 불린다. 학계에서도 FCEV가 친환경시대를 이끌 것으로 본다.

김필수 대림대학교 교수는 “수소전기차는 궁극의 자동차로 불린다. 현대차가 해당 기술에 집중하는 것도 이해가 가는 부분”이라며 “수소전기차와 전기차의 기술은 60~70% 공통 분모를 갖고 있다”고 설명했다.

현대·기아차는 블루오션인 FCEV시장 선도를 위해 일찌감치 경쟁력 확보에 나섰다. 이는 토요타, 혼다, 닛산, 벤츠 등 글로벌 브랜드를 제치고 세계 최초 타이틀을 연거푸 획득하는 결실을 맺었다. 현대차가 본격적으로 FCEV에 발을 들인 것은 2000년이다. 당시 캘리포니아 연료전지 시범사업(CaFCP)에 참여하면서 싼타페를 모델로 한 FCEV를 처음 선보였다.
현대차 수소전기차 넥쏘. /사진=현대자동차
현대차 수소전기차 넥쏘. /사진=현대자동차
FCEV에 대한 현대차의 열정은 차츰 결실을 맺기 시작했다. CaFCP 참여 이후 세계 최초로 350기압 수소충전에 성공한 것. FCEV의 가장 중요한 기술은 1회 충전으로 주행거리를 향상시킬 수 있는 고압의 수소저장능력이다. 현대차는 연료전지 기술력을 선점했으며 현재 700기압 압축 수소탱크를 탑재해 운영 중이다.

현대차는 2004년 미 국책사업인 연료전지 시범운행 시행사로 선정되기도 했다. 미국 전역에서 FCEV 32대를 시범운영했다. 차세대 친환경차 개발경쟁에서 주도권을 쥘 수 있는 계기를 마련한 것. 이때 개발된 투싼 FCEV에서 연료시스템과 성능이 대폭 향상됐다. 이어 스포티지와 모하비 FCEV(시범운영 모델)를 개발해 1회 충전 시 주행거리, 연비, 베터리 및 제어기술의 노하우를 축적했다. 투싼 FCEV는 ‘2007 미쉐린 챌린지 비벤덤’에서 환경평가 전 부문 최고등급을 기록했다.

주행거리도 대폭 늘렸다. 2008년 미국 동서 횡단, 같은 해 12월 1회 충전으로 633㎞ 완주, 2009년 미국 ‘수소연료전지 로드투어 2009’에서 2655㎞ 완주 등의 성과를 냈다. 2013년에는 현대·기아차가 세계 최초로 수소차 양산에 성공했다. 당시 출시된 투싼 FCEV는 1회 충전 시 최대 415㎞까지 주행할 수 있었다. 나아가 미국 자동차 전문 조사기관인 워즈오토에서 발표한 ‘2015 10대 엔진’에 수소차 엔진으로서는 최초로 선정되기도 했다.


올해는 성능이 대폭 향상된 차세대 FCEV 넥쏘도 출시했다. 넥쏘는 프로젝트 시작단계에서부터 ‘어떻게 하면 친환경차를 탄다는 자부심을 느끼면서도 불편함 없이 이용할 수 있는지’에 모든 개발력을 집중했다. 이 결과 1회 충전으로 609㎞를 달릴 수 있는 항속거리를 확보했다.

수소전기차 에너지흐름도. /사진=현대자동차
수소전기차 에너지흐름도. /사진=현대자동차

◆수소전기차 ‘환상 or 기회’

최근 정부가 FCEV에 대한 전폭적인 지원에 나서면서 보급활성화에 대한 기대감이 높아졌다. 미세먼지 절감 등 친환경차 보급 확산에 힘쓰고 있는 정부는 수소연료 공급시설 입지 제한 등이 포함된 국토계획 및 이용에 관한 법률 시행령 및 개정안을 마련했다. 수소충전소를 도심에도 설치할 수 있도록 규제를 완화하겠다는 것.

여기에 2020년까지 전국에 수소차 충전소 310곳을 설립하고 수소차 3000대를 보급하겠다는 목표도 세웠다. 수소차 인프라를 확충해 보급 활성화에 속도를 내겠다는 방침이다. 정부는 각종 정부지원으로 FCEV에 대한 환상을 심어주고 있다.

하지만 학계에서는 단기간 양산 체제를 구축하는 데 주력하기보다 장기적인 관점에서 연구개발 지원에 힘을 더 쏟아야 한다고 지적한다.

이항구 산업연구원 연구원은 “수소 얘기를 한 것은 이미 수십년 전부터로 진척이 빠르지 않지만 종국에는 수소차가 전기차의 자리를 차지하게 될 것”이라고 말했다. 이어 “2030년쯤에는 전체 자동차의 20%를 친환경차가 차지하고 이 중 수소차는 150만대 정도가 될 전망”이라며 “당장은 양산보다 연구개발에 집중하는 게 바람직하다”고 덧붙였다.

☞ 본 기사는 <머니S> 제570호(2018년 12월12~18일)에 실린 기사입니다.

 

이지완
이지완 lee88@mt.co.kr  | twitter facebook

머니S 산업2팀 기자입니다.

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