청정한 도심 환경 만드는 현대차 일렉시티의 특징은?
친환경차는 상용차 분야에서 그 장점이 더욱 극대화된다.
‘친환경 상용차’에 대한 사회적 인식이 높아지고 있다. 전동화 파워트레인을 탑재한 친환경 상용차는 기존의 디젤 상용차와 달리 운행 중 오염물질(PM, NOx 등)을 전혀 배출하지 않기 때문이다. 또한 상용차는 일반 승용차보다 더 많은 거리를 운행하므로 친환경차로 전환 시 더욱 뛰어난 환경 개선 효과를 기대할 수 있다. 현대자동차는 지난 2017년 양산형 전기 버스인 일렉시티를 출시하면서 본격적인 친환경 상용차 시대를 맞이하고 있다.
도심 운행에 최적화된 친환경 전기 버스, 현대차 일렉시티
일렉시티 전기 버스에는 액슬 일체형 구동모터, 수냉식 배터리 냉각 시스템 등 에너지 효율을 높이는 다양한 기술을 적용했다사실 전기차는 주행 거리를 늘리기가 쉽지 않다. 배터리 용량이 늘면 배터리 무게가 함께 증가해 전기 모터의 부담이 커지고 에너지 효율도 떨어지기 때문이다. 늘어난 배터리 용량에 비례해 주행 거리가 증가하지 않는 탓에 전체 무게를 감안한 적당한 배터리 용량을 확보했을 때 효율이 가장 높다. 전기차는 이런 기술적 특성으로 인해 크고 무거운 대형 상용차보다 상대적으로 작고 가벼운 상용차에 적용했을 때 최적의 성능을 발휘하는 게 일반적이다.
배터리에 저장한 전력을 구동모터에 전달해 움직이는 일렉시티 전기 버스는 도심 주행과 시내버스 용도에 최적화된 성능을 구현했다. 256kWh급 대용량 리튬이온 폴리머 배터리, 휠 안에 모터를 넣은 최고출력 240kW의 액슬 일체형 구동모터 등을 적용해 에너지 손실을 최소화하고 출력과 구동 효율을 극대화한 덕분이다. 또한 배터리 무게로 인한 효율 저하를 상쇄하고자 세미 모노코크 일체형 차체 설계를 통해 차체 무게를 덜어냈다. 차량 뼈대와 객실을 부분적으로 통합 설계해 불필요한 무게 증가를 억제한 것이다. 이에 따라 일렉시티는 많은 승객이 탑승하는 큰 차체에도 불구하고 공차중량이 12.1톤(1만2,140kg)에 불과하다. 이는 기존 초저상 CNG(Compressed Natural Gas) 버스보다 약 95kg 가벼운 것이다.(선택 사양에 따라 공차중량 변동 가능)
충전 인프라 활용 쉽고, 경제성도 뛰어난 전기 버스
전기 버스는 충전 측면에서도 편리하다. 일정한 노선을 달리는 버스의 운행 패턴에서 그 이유를 찾을 수 있다. 시내버스는 목적지 변경이나 주행거리 변동으로 인해 예상치 못하게 급히 전기를 충전할 일이 거의 없다. 따라서 차고지에 충전 설비를 확보하면 운행 실효성이 보장된다. 즉, 일정한 운행 패턴 덕분에 배터리 전기차의 편리함이 더욱 부각되는 것이다. 버스, 트럭, 특장차 등 다양한 상용 전기차 가운데 전기 버스인 일렉시티가 가장 먼저 양산될 수 있었던 배경이다.
전기 충전 시간에 따르는 운행 효율성 저하도 걱정할 필요가 없다. 일렉시티는 1회 충전(완충 72분)으로 최대 319km의 거리를 달릴 수 있기 때문이다. 운전기사가 하루에 1~2번 차고지에 들러 휴식하는 동안 충전하는 것만으로 노선 운행을 소화할 수 있다. 또한 일렉시티는 배터리의 온도를 최적으로 제어하는 수냉식 열관리 시스템을 도입해 배터리 내구성도 뛰어나다. 수냉식 열관리 시스템은 냉각수를 이용해 냉각하는 방식으로 냉각 효율 및 효과가 높아 배터리의 온도를 일정하게 유지 및 관리할 수 있다. 덕분에 50만km를 운행한 일렉시티의 배터리는 신품 배터리와 비교해도 약 70~80%의 성능을 발휘할 정도다.
뛰어난 친환경성과 경제성도 일렉시티의 강점이다. 기존 CNG 버스 1대를 일렉시티로 대체하면 1년간(시내버스 연간 평균 주행 거리 8만 6,000km 기준) 약 125톤의 이산화탄소 배출 저감효과를 얻을 수 있다. 이는 30년생 소나무 약 1만 9,000그루가 흡수하는 이산화탄소량에 해당한다.
친환경 상용 수소전기차 시대를 열어가는
일렉시티 수소전기 버스
일렉시티 수소전기 버스는 수소 연료전지 시스템을 적용한 친환경 상용차다일렉시티 수소전기 버스도 새롭게 등장했다. 일렉시티 수소전기 버스는 기존 일렉시티에 수소 연료전지 시스템을 도입한 친환경 시내버스다. 일렉시티 전기 버스와 일렉시티 수소전기 버스는 모두 전기 에너지로 구동모터를 작동하지만, 구동 원리는 다르다. 수소탱크에 수소를 저장하는 일렉시티 수소전기 버스는 수소와 산소의 화학반응을 통해 얻은 전기로 구동모터를 움직인다. 따라서 두 차량의 특징 역시 대부분 배터리 전기 시스템과 수소 연료전지 시스템의 차이에서 비롯된다. 수소전기차는 연료전지 시스템을 통해 자체적으로 전기 에너지를 생성하고 저장해 운행되므로, 연료 충전 시간이 짧고 내연기관 자동차 수준에 버금가는 운행 효율성을 제공할 수 있다.
이번에 공개된 일렉시티 수소전기 버스는 기존에 출시됐던 수소전기 버스를 바탕으로 성능과 내구성을 강화한 수소 연료전지 시스템을 탑재했다. 90kW 수소 연료전지 2개로 구성한 180kW급 고용량 수소 연료전지 시스템에는 내구성이 강화된 수소확산층과 전해질막을 적용했다. 전비가 향상된 최고출력 180kW의 구동모터를 통해 언덕이 많은 국내 도로 상황에서도 최적화된 구동력을 발휘한다. 지붕에는 수소탱크 5개를 탑재해 총 34.5kg의 수소를 저장할 수 있게 했으며, 수소를 가득 채울 경우 서울모드 시뮬레이션 기준 최대 434km 이상의 거리를 주행할 수 있다.
수소 저장 용기인 수소 연료탱크는 동일 무게의 강철 대비 6배 이상의 강도를 확보한 탄소섬유 복합재료로 외피를 구성했으며, 수소 투과를 최소화하는 나일론 소재 내피를 적용해 강한 내·외부 충격에도 견딜 수 있도록 했다. 또한 낙하 충격 시험, 상온 압력 반복 시험, 화염 시험, 총격 시험 등 엄격한 기준의 14개 항목 시험을 통과해 안전성을 입증했다.
주행하며 깨끗한 공기 만드는 일렉시티 수소전기 버스
일렉시티 수소전기 버스는 다른 수소전기차처럼 주행 중에 공기를 정화한다. 연료전지에 사용할 청정한 산소를 수집하기 위해 외부의 공기를 정화해 사용한 뒤, 깨끗한 공기를 다시 대기 중으로 방출한다. 공기필터, 막가습기, 기체 확산층 원리로 구성한 3단계 공기정화 시스템을 통해 대기 중에 유입된 초미세먼지를 97% 제거한다. 덕분에 도심을 달릴수록 더욱 청정한 대기 환경을 만든다.
일렉시티 수소전기 버스는 운행 과정에서 오염물질 배출이 전혀 없으며, 오히려 깨끗한 공기를 배출한다이 밖에도 일렉시티 수소전기 버스는 충전 인프라 구축에 대한 지형적 제약이 적은 장점이 있다. 전기 충전 인프라(고속)는 고전압 케이블을 깔아야 하는 데 어려움이 있는 반면, 수소는 휘발유와 경유를 운송하는 탱크로리처럼 전용 운반 차량을 통해 주기적으로 공급할 수 있다. 아울러 기존 CNG 충전소를 활용해 수소 충전 인프라를 구축할 수도 있다.
상용 전기차와 상용 수소전기차,
각자의 특징으로 서로를 보완하다
일렉시티 전기 버스와 일렉시티 수소전기 버스는 서로의 기술적 특징을 바탕으로 최적의 친환경 모빌리티 솔루션을 제시하고 있다. 가령 일렉시티 전기 버스는 이미 구축된 전기 충전 인프라를 바탕으로 도심 지역에서 운행할 때 편리함이 더 강화된다. 일렉시티 수소전기 버스는 전기 충전 인프라 구축이 어려운 소도시와 장거리 운행이 많은 노선에 투입됐을 때 최적의 운행 효과를 발휘할 것으로 보인다.
상용 전기차와 상용 수소전기차는 상호 보완적인 성격을 지녔다. 현대차그룹은 2025년까지 전기차 7종, 수소전기차 10종 등 총 17개 차종의 친환경 상용차 전동화 모델 라인업을 구축할 계획이다. 이와 같은 지속 가능성을 높인 친환경 기술을 바탕으로 대중교통과 물류 분야에도 기여할 계획이다.
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