수소연료 전지차의 독일 자동차업체 개발동향
작성자 : nhk2050 분류 : 연구개발 | IT 작성일 : 2018.02.23 10:33:26 조회 : 628 키워드 : 4차산업혁명,차세대친환경자동차,수소연료전지차,독일개발동향
(질문배경)
수소연료전지차(Fuel Cell Electric Vehicle)는 기존 가솔린 내연기관 대신 수소와 공기중의 산소 결합으로 전기를 자체 생산하는 연료전지를 동력원으로 하는 차세대 친환경 자동차이다. 일종의 전기차로서 엔진이 없기 때문에 배기가스 및 오염물질을 배출하지 않는 무공해 자동차이다.
(독일의 수소연료전지차)
(다임러벤츠의 수소연료전지차 개발동향)
다임러벤츠는 1994 년 5 월 최초로 수소연료전지차 ‘NECAR 1’을 발표했고, 2002 년 10 월 세계 최초 양산형 수소연료전지차 ‘F-Cell’을 공개했다. F-Cell 은 NECAR 4a 와 같은 압축수소를 연료로 하고 출력 68.5kW 의 연료전지에 65kW 의 모터를 조합했으며, 최고 속도는 140km/h 이다. 다임러는 일본, 독일, 미국, 싱가포르의 4 개국에 2003 년부터 2004 년에 걸쳐 60 대의 F-Cell 을 공급했고, 기업 및 단체의 일상사용을 통해 실용 테스트를 하는 ‘F-Cell 글로벌 프로그램’ 국제적 프로젝트를 개시했다. 2005 년 3 월 ‘B 클래스 F-Cell’을 발표했으며, 종래의 A 클래스 F-Cell 보다 35kw 상회하는 최고 출력 100kw 의 모터를 탑재했고, FC 스택도 피크 출력 90kw 로 향상되는 등 내구 신뢰성을 향상시켰다. 2008 년 수소연료전지차 ‘에코보이저(ecoVoyager)’ 컨셉트카를 공개했으며, 4 도어를 갖춘 4 인승 모델로서 전기모터로 추진력을 얻고, 배터리는 리튬 이온 방식으로 기존에 비해 부피는 줄었고 성능은 높아졌다. 2012 년 10 월부터 ‘B 클래스 F-Cell’ 수소연료전지차 렌탈예약을 받고 2013 년 3 월부터 미국에서 고객에 인도하였다. 렌탈 대수는 70 대이며 렌탈비는 수소연료 충전비용과 보험료를 포함해 월 849 달러로 정해졌으며 렌탈기간은 3 년이다. 한편, 2013 년 1 월 수소연료전지차 개발을 위해 도요타와 파트너십을 체결하였으며 스마트 4 인승 신형 모델 개발을 위해 르노와 파트너십을 체결하였다. 계획보다 1 년 앞당긴 2014 년에 수소연료전지차 ‘B 클래스 F-Cell’의 양산을 시작할 예정이다.
(BMW의 수소연료전지차 개발동향)
BMW 는 미 스파르탄버그에서 매립가스를 수소로 변환하는 연구 프로그램을 진행중이고, 1978 년부터 기존 수소연료전지차와는 달리 수소를 엔진으로 사용하는 전략을 구사하였다. 연료전지가 아닌 수소엔진을 사용하는 것은 새로운 설비투자도 적고 양산화의 이행이 용이해 수소의 시대로 빨리 이행할 수 있기 때문이다. 2000 년 ‘750hL’를 공개했으며, 5.4 리터 V12 엔진을 수소와 가솔린의 바이 퓨얼화해 최고 속도 226km/h 를 구현했다. 2003년부터 테스트를 시작한 양산용 수소연료전지차 ‘BMW 745h’는 최고 속도 215km/h, 수소만의 항속거리 300km 이상이며, 액체수소탱크를 트렁크에 탑재했다. 2005 년 수소연료 경주차량 ‘H2R’을 개발했는데, BMW 760i 기반 12 기통 가솔린 엔진의 연료주입시스템을 수소연료에 적합하게 변형시켰으며 밸브트로닉 등 첨단기술을 적용했다. 2006 년 10 월 5 세대 수소엔진차 ‘Hydrogen 7’을 공개하고 2007 년 시판했으며, 수소와 가솔린을 번갈아 사용한다. BMW 760i 를 기반으로 개발되었고 최고 출력 260 마력의 12 기통 엔진은 시속 100km 까지 9.5 초에 도달하며 최고 속도는 230km 이다. 또, 버튼 하나로 수소에서 가솔린으로 전환이 가능하며, 한번의 연료 충전과 주유로 수소 연료로 200km, 가솔린으로 500km 의 총 700km 주행이 가능하다. 그러나 BMW 는 10 년 후에 적어도 85% 가량을가솔린차와 디젤차가 차지할 것으로 전망하고, 수소연료전지차 개발은 계속 진행하지만 보다 연비가 좋은 구동시스템을 개발하는데 주력하고 있다.
(폭스바겐의 수소연료전지차 개발동향)
폭스바겐은 그림과 같이 2007 년 ‘티구안 하이모션 퓨얼 셀(Tiguan HyMotion Fuel-Cell)’ 컨셉트카를 발표했다. 107 마력을 발휘하며 6.8Ah 용량의 리튬 이온 배터리도 장착되어 있어 연료전지 시스템에 파워를 더했다. 리튬이온 배터리는 브레이크 재생 에너지 또는 연료전지로 충전되고 연료전지 시스템과 전기모터 모두 작동하면 134 마력의 출력을 내며, 최고 속도 150km, 정지상태에서 100m 도달시간이 14 초이다. 그러나 폭스바겐은 2013 년 3 월 수소연료전지차에 대한 연구는 계속할 예정이지만 비용면에서 경쟁력이 없어 생산계획은 없다고 밝혔다.
Tip
차세대 친환경 자동차로서, 수소연료전지차가 부상된다. 이러한 수소연료전지차의 독일 자동차업체 개발동향에 대해 알아 두자.
<참고자료>☞ 본문 답변과 관련된 사이트, 문헌자료
attfile.konetic.or.kr/konetic/xml/manage/d1a1a1370201.pdf
www.kea.kr/elec_journal/2015_6/6.pdf
<전문용어>
수소연료전지차, 다임러벤츠, BMW, 폭스바겐, F-Cell, Hydrogen 7, Tiguan HyMotion Fuel-Cell