화물차에서 청소차까지 맑은 공기 만드는 상용 수소전기차
현대자동차의 상용 수소전기차를 소개한다.
수소전기차는 운행 중 오염물질 배출이 전혀 없다. 오히려 연료전지 시스템이 작동하며 공기를 더 깨끗하게 만든다. 또한 배터리 전기차와 비교해 상대적으로 연료 충전 시간이 짧고, 1회 충전 주행가능거리도 넉넉하다. 이처럼 수소전기차는 친환경적인 성격과 함께 내연기관 자동차에 버금가는 편리한 사용성을 지녔다. 현대자동차는 수소전기차 영역을 상용차 분야로 확대해왔다. 수소전기차의 이점을 극대화할 수 있는 차종이 바로 상용차이기 때문이다. 상용 수소전기차의 대중화를 위한 현대차의 노력을 살펴봤다.
수소의 장점을 극대화한 상용 수소전기차
상용차는 가혹한 조건에서 운행된다. 주로 무거운 화물을 운반하고, 많은 사람을 실어 나르는 역할을 하기 때문이다. 평균 주행거리도 일반 승용차보다 훨씬 길다. 이런 이유로 강력한 출력과 높은 효율성이 뒷받침되는 디젤 엔진을 주로 탑재해 왔다. 하지만 상용차는 운행 과정에서 많은 오염물질이 발생한다. 대형 트럭의 경우 육상 수송분야에서 대기를 오염시키는 주요 원인으로 지목되기도 했다. 환경부가 발표한 2016년 자료에 따르면 전체 자동차 등록 대수에서 대형 트럭이 차지하는 비율은 약 1%지만, 대형 트럭이 배출하는 초미세먼지(PM 2.5)는 연간 1만1,223톤으로 자동차 전체 배출량(4만6,374톤)의 약 24.2%를 차지한다.
이를 대당 평균으로 계산하면 대형 트럭 1대에서 발생하는 연간 초미세먼지는 85.98kg으로 일반 자동차 평균인 2.12kg의 40배를 초과한다. 즉, 일반 자동차 40대에 해당하는 오염물질이 대형 트럭 1대에서 발생하는 것이다. 따라서 상용차를 수소전기차로 전환하면 더욱 극적인 환경 개선 효과를 기대할 수 있다. 대형 트럭 1대를 수소전기 트럭으로 대체하면 일반 자동차 40대를 수소전기차로 바꾼 것과 맞먹는 효과를 거둘 수 있기 때문이다. 글로벌 컨설팅업체 맥킨지가 2018년 발표한 보고서에 따르면, 2050년까지 상용 수소전기차 비율이 전체 수소전기차 보급량의 5%에 불과하지만 육상 수송분야에서 감축되는 이산화탄소량은 전체의 30% 이상이 될 것으로 전망하고 있다.
장거리 수송에 최적화된 수소전기 대형 트럭
현대자동차가 지난해 공개한 수소전기 대형 트럭은 환경오염에 대응하는 이상적인 친환경 모빌리티 솔루션으로 평가받고 있다. 기존 엑시언트 차체에 2개의 수소 연료전지로 구성한 190kW급 수소 연료전지 시스템과 최고출력 350kW급 구동모터를 적용해 최대 400km의 거리를 부담 없이 운행할 수 있다.
가장 큰 장점은 ‘장거리 화물 운송’에 최적화 되었다는 점이다. 충전 시간이 짧기 때문에 충전에 따르는 불필요한 운휴 시간을 줄일 수 있다. 또, 차량 구동의 핵심인 수소 연료전지 시스템 및 수소탱크의 무게가 전기차의 배터리 시스템보다 가볍다. 상대적으로 가벼운 차량 무게 때문에 장거리 주행 시 주행 효율이 높으며, 가벼운 만큼 더 많은 짐도 실을 수 있다. 이런 이점은 운행 수익 개선에 힘을 보탠다. 많은 짐을 더욱 효율적으로 빠르게 실어 나르는 능력 덕분이다. 맥킨지는 수소전기 트럭과 배터리 전기 트럭의 운행 거리에 따른 비용을 비교한 보고서에서 100km 이상의 거리를 운행할 경우 수소전기 트럭의 운송 비용이 더 저렴하다고 분석했다.
현대차의 수소전기 대형 트럭은 장거리 운송에 최적화된 친환경차다현대자동차는 환경부, 산업부, 국토부, 물류사와 함께 수소전기 화물차 보급 시범사업을 진행한다. 2021년부터 2022년까지 군포-옥천과 수도권 지역에서 실시할 예정으로, CJ대한통운, 현대글로비스, 쿠팡 등 물류사가 운영하는 해당 노선에 수소전기 대형 트럭 5대를 투입한다. 시범사업 기간 동안 성능개선 과정을 거쳐 2023년부터는 본격적으로 수소전기 대형 트럭을 양산하고 보급할 계획이다.
스위스에서도 수소전기 대형 트럭의 운행 실효성을 확인하기 위한 ‘수소전기 대형 트럭 프로젝트’를 진행하고 있다. 수소와 관련된 유럽 기업들과 전략적 파트너십을 맺고 2025년까지 총 1,600대 규모의 수소전기 대형 트럭을 공급하며, 현지에서 수소 생산과 공급을 통해 수소 생태계를 구축한다는 계획이다. 이와 함께 독일, 네덜란드, 오스트리아, 노르웨이 등 유럽 친환경 상용차 시장에도 진출할 예정이다.
수소전기 대형 트럭 프로젝트는 작년 프랑스에서 열린 국제 상용차 박람회 ‘솔루트랜스(Solutrans)’에서 2020 올해의 트럭 혁신상 부문을 수상하기도 했다. 혁신상은 운송 효율을 높이거나 환경 오염을 획기적으로 감소시킨 기술에 수여한다. 유럽 상용차 전문가들이 현대자동차를 친환경 수소 에너지 생태계 구축의 선도 기업으로 인정한 사례라고 할 수 있다.
깨끗하고 조용하기까지 한 수소 청소 트럭
상용 수소전기차는 도심 주행에 적합하다. 운행 시 오염물질 배출과 엔진 소음이 없다는 점이 대기오염과 소음공해에 시달리는 도심의 환경을 개선하는 데 큰 도움을 주기 때문이다. 특히 현대차가 개발한 수소 청소 트럭과 같이 운행 목적이 뚜렷할 경우 이런 이점이 극대화된다. 수소 청소 트럭은 운행 시 소음이 적어 새벽에도 시민들의 수면을 방해하지 않고 조용하게 쓰레기를 수거할 수 있다. 주거지 골목골목을 돌아다니는 청소 트럭의 운행 패턴으로 인해 장점이 더욱 부각되는 것이다.
수소 청소 트럭은 캡과 적재함 사이에 좌우로 12개의 수소탱크를 탑재한다수소 청소 트럭은 5톤급 메가트럭을 바탕으로 성능과 내구성이 검증된 현대차 넥쏘의 수소 연료전지 시스템을 활용해 제작됐다. 넥쏘의 95kW 스택 수소 연료전지 2개와 최고출력 240kW의 구동모터를 적용했으며, 차체 앞쪽 하부에는 전기에너지를 저장하는 24.4kWh 배터리를 설치했다. 아울러 캡과 적재함 사이에 수소탱크 12개를 탑재해 최대 599km에 이르는 주행가능 거리를 확보했다(시속 60km 정속주행 시). 최대 적재용량은 기존 CNG(Compressed Natural Gas, 압축천연가스) 청소 트럭과 같은 4.5톤이다.
창원시에서 수소 청소 트럭 시범 운행을 실시할 예정이다수소 청소 트럭에 대한 실증 사업도 예정되어 있다. 현대자동차, 산업부, 창원시, 한국자동차연구원 등이 함께 금년 내 수소 청소 트럭 1대를 창원시 쓰레기 수거 노선에 투입하고, 수소 청소 트럭 충전을 위한 대용량 수소충전소를 올해 말까지 구축할 계획이다. 실증 사업을 통해 노면 청소차와 살수차의 공공부문 사용을 확대하고, 수소 청소 트럭의 바탕이 된 5톤급 수소전기 중형 트럭의 성능도 입증할 것으로 보인다.
달리는 도심 속 공기청정기, 수소 전기버스
상용 수소전기차 운행이 가장 활발한 분야는 정해진 노선을 달리는 수소 전기버스다. 차고지를 중심으로 고정된 노선을 달리는 만큼, 승용 수소전기차에 비해 상대적으로 적은 충전소만으로도 차량 운행이 가능하기 때문이다. 수소 전기버스는 2006년에 처음 개발돼 2009년 2세대, 2018년 3세대 모델까지 3차례에 걸쳐 사양을 개선했다. 3세대 수소 전기버스는 190kW 고용량 수소 연료전지 시스템을 탑재했으며, 연료를 가득 채울 경우 서울 도심 운행 기준 최대 422km를 달릴 수 있다.
수소 전기버스는 물론, 수소 연료전지를 탑재한 모든 수소전기차는 달리는 공기청정기라 해도 손색없을 정도로 뛰어난 공기 정화 능력을 갖췄다. 연료전지에 사용할 청정한 산소를 수집하기 위해 외부의 공기를 정화해 사용한 뒤, 깨끗한 공기를 다시 대기 중으로 방출하기 때문이다. 현대차 수소 전기버스의 경우 공기필터, 막 가습기, 기체 확산층 원리로 구성된 3단계 공기정화 시스템을 통해 대기 중에 유입된 초미세먼지를 97% 제거한다.
수소 전기버스 1대는 1km 주행 시 약 4.86kg의 깨끗한 공기를 만드는데, 1년 동안 주행(연간 8만6,000km 주행 시)한다면 약 41만8,218kg의 청정 공기를 생산하는 것이다. 참고로 성인 1명이 1년간 호흡하는데 사용하는 공기량이 4,839kg인 것을 감안하면, 수소 전기버스 1대가 1년간 만드는 청정 공기는 성인 85명이 1년간 호흡하는 양에 해당한다. 도심 운행이 잦고, 주행 거리가 긴 만큼 대기환경 개선에 적지 않은 기여를 하는 것이다. 현재 울산시, 창원시, 부산시가 일부 노선에 수소 전기버스를 사용하고 있으며 서울특별시, 광주시, 서산시, 아산시 등에서도 운행을 시작할 예정이다.
현대자동차는 서울과 부산, 인천 등 대도심 안에 일반인도 쉽게 접근할 수 있는 수소충전소를 구축하고 있다현대자동차는 2030년까지 국내에서 연간 50만 대의 수소전기차 생산 체제를 구축하겠다는 내용의 ‘FCEV 비전 2030’을 발표하고, 수소전기차 시장에서 입지를 다지기 위한 계획을 하나씩 실행 중이다. 다양한 상용 수소전기차를 선보이고 부산시와 완주군 등에 상용차 전용 수소 충전 인프라를 구축한 것도 이런 노력 중 하나다. 일상을 더 깨끗하게 만들어 줄 진정한 친환경차. 우리 주변에서 상용 수소전기차를 더 많이 만날 수 있길 기대해본다.
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