수소연료 전지차의 국내 자동차업체 개발동향
작성자 : nhk2050 분류 : 연구개발 | IT 작성일 : 2018.02.23 10:34:36 조회 : 728 키워드 : 4차산업혁명,차세대친환경자동차,수소연료전지차,한국개발동향,국내개발동향
(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.
(현대기아차의 수소연료전지차)
(국내의 수소연료전지차 개발동향)
국내의 수소연료전지차 개발은 현대자동차를 중심으로 수행되고 있다. 현대자동차는 1998 년 G7 사업을 통해 수소연료전지차 개발에 착수하였다. 1999 년 10kW 급 스포티지 연료전지 하이브리드차와 2001 년 25kW 급 싼타페 연료전지 하이브리드차를 개발했다. 미 IFC 와 공동 개발해 2000 년 11 월 75kW 급 ‘싼타페 수소연료전지차’를 개발하고 2001 년 시범주행에 성공했다. 2002 년 9 월 캘리포니아주에서 개최된 ‘2002 퓨얼셀 로드랠리’에서 다임러ㆍ포드ㆍGM ㆍ혼다 등과 300 마일 연속주행에 성공하였다. 2004 년 저온에서의 시동 성능이 개선된 2 세대 ‘투싼 수소연료전지차’를 개발했고 2005 년 ‘스포티지 수소연료전지차’를 선보였다. 동절기 시동성을 향상시키고 항속거리를 크게 개선했다. 152ℓ 수소 저장 탱크를 장착한 투싼은 항속 거리를 300km 로 연장했고 최고 시속도 124km/hr 에서 150km/hr 로 높였으며, 가솔린차와 같이 편리하고 같은 수준의 안락함과 낮은 소음 수준을 가진다. 2006 년 자체 개발한 80kW 급 연료전지를 장착한 투싼 및 스포티지 자동차를 선보였다. 2009 년 이후 그림 같이 제3 세대 수소연료전지차 ‘모하비’(115kW 급), ‘투싼 iX’(100kW 급)을 개발했고, 700 기압 수소충전시 주행거리도 최대 750km 에 이르고 있다. 현대자동차의 수소연료전지차는 독자 개발한 100kW 급 연료전지 시스템과 2 탱크 수소저장 시스템을 SUV 인 투싼ix 에 얹은 형태로 수소 0.96kg 당 100km(유럽 연비 시험 기준)를 달리는데 1 회 충전으로 갈 수 있는 최대 거리가 588km 이다. 최고 속도는 시속 160km로 물만 배출하는 무공해 차량으로 영하 20 도 아래 혹한에서도 시동이 켜진다. 투싼ix 수소연료전지차는 기술력과 상품성을 인정받아 2013 년 1 월에 벨기에 브뤼셀 모터쇼에서 가장 혁신적인 기술에 주는 ‘2013 퓨처오토 어워드’상을 수상하였다. 한편, 2012 년 1 월 북유럽 4 개국과 수소연료전지차 시범 보급 MOU 를 체결하였고, 유럽 시장에서 다양한 협력 활동을 전개하였다. 2012 년 5 월에는 유럽 최대의 노르웨이 수소 충전소 전문업체 ‘하이옵(HYOP)’과 수소연료전지차 시범 보급 MOU 를 체결하였고, 9월에는 덴마크 코펜하겐시 관용차로 15 대의 ‘투싼 ix’(수출명 ix35) 수소연료전지차를 2013 년 상반기 리스 형태로 공급하기로 하였다. 2012 년 12 월부터 ‘투싼 ix’ 수소연료전지차를 울산공장에서 생산하여 2015 년까지 유럽지역 등에서 관공서를 중심으로 1,000 대를 판매하고, 2015 년 이후에는 본격 상용화를 추진해 연간 1 만 대의 수소연료전지차 생산 기반을 구축할 예정이다. 또 현대자동차와 도요타ㆍ닛산ㆍ혼다 등 4 개사는 2014 년까지 노르웨이ㆍ스웨덴ㆍ아이슬란드ㆍ덴마크 등 북유럽 4 개국의 수소연료전지차(FCV) 보급을 공동으로 추진하기로 합의하였다. 현재 수소연료전지차 실증사업을 통해 ‘투싼ix’와 ‘모하비’ 수소연료전지차 100 여대를 운영중이다. 연료전지버스를 2006 독일 월드컵, 2010 G20 정상회의, 2012 여수세계박람회 등 행사 운영지원차량으로 제공했다. 3 세대 100kW 급 연료전지시스템 모듈 2 기를 탑 재하고 350 기압 수소저장탱크에 40kg 수소를 저장해 1 회 충전 시 주행거리가 500km이다. 보조전원인 초고용량 커패시터의 성능을 향상시켜 보다 버스의 품질을 개선했으며, 수퍼커패시터는 리튬이온전지를 뒤이은 차세대 배터리로 50 만 사이클에 이르는 긴 수명과 30 초에 불과한 충전시간, 90% 효율이 장점이다. 현대자동차는 2020 년 이후부터 수소연료전지차 양산을 통해 국내외 시장에 본격적으로 보급할 예정이다. 2020 년에 하이브리드차와 수소연료전지차가 전체 차량에 50%를 차지할 것으로 예상하고 있다. 연구 개발을 통한 핵심부품 가격인하, 대량생산에 따른 생산비 절감을 통해 현재 1 억 원에 달하는 차 값을 5~6,000 만 원 수준으로 낮추어 상용성을 확보한다는 목표를 설정하였다. 핵심부품의 95% 이상을 국산화하는데 성공하였으며, 리튬이온전지는 LG 화학과 SK 이노베이션에서 납품받고 있다.
Tip
차세대 친환경 자동차로서, 수소연료전지차가 부상된다. 이러한 수소연료전지차의 국내 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, 현대기아차, 모하비(115kW 급), 투싼 iX