▲ 투싼 수소연료전기차 시스템 이미지 / 출처 = 현대자동차

폭스바겐그룹의 ‘디젤 게이트’와 디젤 차량들의 배출가스 조작 논란들이 연이어 불거지면서 친환경차에 대한 관심이 자동차 업계에서 높아지고 있다. 완성차 업체들도 하이브리드(HEV), 플러그인하이브리드(PHEV), 전기차(EV) 등을 개발·출시하는데 열을 올리고 있다. 미세먼지 발생의 주 원인이 내연기관차라는 인식이 강해지면서다.

이런 상황에 최근 수소연료전지전기차(수소전기차)가 새롭게 주목받고 있다. 배출가스 대신 물을 배출한다는 점에서 궁극적인 형태의 친환경차라는 평가가 나오고 있기 때문이다. 국내 대표 자동차 회사인 현대자동차 역시 ‘수소 경제’ 실현을 위해 총력을 기울이고 있다.

친환경차 ‘끝판왕’

9일 자동차 업계에 따르면 수소전기차는 배출가스를 전혀 배출하지 않는데다 대기 중 공기를 정화해주는 기능을 지녀 차세대 친환경차로 각광받고 있다.

수소전기차는 공기 중의 산소와 차량 내 저장된 수소를 화학적으로 반응시켜 만들어지 전기로 달리는 모델이다. 외부 공기를 빨아들인 후 물을 포함한 청정공기를 내뿜는 구조다.

실제 현대차는 최근 실험을 통해 수소전기차 1대가 1km를 달리면 미세먼지를 최대 20mg 저감하는 효과가 있다고 입증한 바 있다. 디젤 승용차의 경우 1km 주행 시 미세먼지를 약 10mg 발생시키는 것으로 알려졌다.

▲ 출처 = 현대자동차

수소전기차는 이 밖에도 2중·3중의 공기 정화 기능을 갖췄다. 공기 필터가 걸러내지 못하는 미세먼지가 있다면 가습 과정에서 이를 추가로 저감하는 것이다. 이후 공기를 연료젠지 셀에 확산시키는 장치 또한 미세기공 구조의 탄소섬유 종이로 제작돼 미세먼지를 차단해준다.

이 같은 사실은 4일(현지시간) 현대차가 프랑스 에어리퀴드社 연구소에서 진행한 시연 행사에서 확인됐다.

이날 현대차는 투싼ix 수소전기차의 미세먼지 저감 효과를 시각적으로 표현하기 위해 미세먼지가 들어 있는 애드벌룬과 속이 비어 있는 애드벌룬을 차량 앞뒤에 각각 장착했다. 시동을 걸자 차량 앞쪽 공기 흡입구와 연결된 애드벌룬은 부피가 작아지고, 배기구와 연결된 애드벌룬은 점점 팽창했다.

공기 필터의 색깔은 극적으로 변했다. 흰색의 필터가 미세먼지 저감 시연 이후 마치 검정 매연을 뿌려 놓은 듯 까맣게 변색된 것이다. 현대차 관계자는 “수소전기차의 공기필터는 대기중의 미세먼지(PM)를 99.9% 정화할 수 있다”며 “SOx를 포함한 화학물질도 상당 부분 정화 가능하다”고 설명했다.

수소전기차의 또 다른 장점 중 하나는 분산발전이 가능하다는 점이다. 공기를 이용해 만들어낸 전기를 차량 뿐 아니라 외부로도 보낼 수 있는 것이다. ‘움직이는 발전소’ 역할을 한다는 얘기다. 실제 이론상 수소전기차 10만대를 연결하면 1GW급 원자력 발전소 1기의 전력량을 확보할 수 있다는 게 업계 관계자의 설명이다.

▲ 출처 = 현대자동차

수소전기차 ‘분수령’ 2018년

수소차 경쟁의 ‘분수령’은 2018년이 될 전망이다. 각 브랜드별 관련 기술이 무르익는 것과 동시에 소비자들에게 적절한 가격에 수소차를 공급할 수 있는 시기가 될 것으로 보이기 때문이다.

글로벌 시장조사 업체 프로스트 앤 설리반은 수소전기차가 2018년 3만2000여대 세계 시장에서 팔릴 것으로 내다봤다. 2022년에는 10만6000대의 판매량을 올릴 것으로 기대했다.

세계 최초로 수소전기차를 양산한 브랜드는 현대차다. 지난 2013년 투싼ix 수소차를 시장에 내놨다. 이어 2014년 말 도요타가 ‘미라이’를 출시하며 현대차와 경쟁구도를 그리고 있다. 올해 들어 혼다 역시 ‘클라리티’를 선보였다.

2018년에는 수소차 경쟁 ‘2라운드’가 본격 펼쳐진다.

우선 현대차는 2018년 차세대 전용 모델을 출시한다. 현대차가 개발 중인 신형 수소전기차는 전용 플랫폼을 기반으로 세계 최고 수준의 고효율 연료전지시스템을 탑재, 1회 충전 주행거리가 크게 향상될 것으로 기대되고 있다. 최근 소비자들 사이에서 중요한 가치로 여겨지는 공간 활용성도 극대화시킬 전망이다. 기아차는 2020년까지 신차를 선보일 방침이다.

▲ 도요타 미라이 / 출처 = 한국토요타

메르세데스-벤츠 역시 2018년께 수소전기차를 양산할 계획을 가지고 있는 것으로 전해졌다. 국제모터쇼를 통해 수소차 콘셉트카를 선보인 아우디 등도 차량을 양산할 것으로 알려졌다. BMW는 도요타, GM은 혼다와 각각 손을 잡고 수소전기차 관련 기술을 개발하고 있다.

업계 한 관계자는 “수소차 관련 사실상 양강 구도를 그리고 있는 현대차와 도요타는 친환경차 관련 로드맵을 최근 각각 발표하며 시장 공략에 가속도를 내고 있다”며 “세계 각국에서도 환경에 대한 경각심이 높아지고 있는 만큼 보조금 등 효과를 통해 빠르게 세를 넓혀갈 수 있을 것”이라고 말했다.

실제 세계 주요 국가들은 관련 충전 인프라를 늘리는 등 적극적인 자세를 취하고 있다.

중국 정부는 지난해 4월 '2016-2020년 신에너지차량확대보급사용‘ 발표를 통해 EV, PHEV 등의 보조금을 단계적으로 축소하는 반면 수소전기차에 대한 금액은 유지한다는 계획을 발표했다. 일본의 경우 오랜 기간 수소사회를 국가 비전으로 설정하고 산업기반 구축을 위해 민관 공동으로 로드맵 과제를 추진하고 있다. 지난 2013년부터는 에너지기본계획 법안을 통해 ’수소 사회‘의 실현을 명문화한 상태다. 2030년 수소충전소 900기 구축, 수소전기차 80만대 보급 등 구체적인 청사진도 내놨다.

미국은 캘리포니아 주정부 주도하에 오는 2025년까지 330만대의 차량을 보급할 구상을 세우고 있다. 한국 역시 지난 6월3일 ‘미세먼지 관리 특별대책’ 정부합동 발표를 통해 수소전기차를 2020년 1만대까지 늘리겠다고 밝힌 바 있다.

▲ 투싼 수소연료전기차 / 출처 = 현대자동차

현대차, 어디까지 왔나

현대차는 시장 선점을 위해 다양한 노력을 기울이고 있다. 경쟁사 도요타가 자국과 미국 시장에 ‘미라이’를 출시하며 적극 행보를 보이는 만큼 이에 대응할 경쟁력 확보를 위해 힘을 쏟는 중이다.

현대차는 앞서 1998년부터 수소전기차 개발에 착수했다. 연료전지 스택, 구동모터, 인버터 등 핵심 부품의 독자 개발 및 소형화, 모듈화 등을 추구했다. 생산 노하우 확보를 통해 지난 2013년 전세계 자동차 메이커 가운데 최초로 수소전기차 양산 체제를 구축했다.

현대차가 양산화에 성공한 투싼 수소전기차는 100Kw의 연료전지 스택, 100Kw 구동 모터, 24Kw의 고전압 배터리, 700기압(bar)의 수소저장 탱크를 탑재하고 있다. 영하 20도 이하에서도 시동이 가능하다.

최고 속도 160km, 정지상태에서 100km/h에 도달하는 시간이 12.5초인 점 등 내연기관차에 견주어도 손색없는 동력 성능을 확보한 것도 특징이다. 3~10분의 충전을 통해 최대 415km를 주행할 수 있다.

현대차는 6월4일(현지시간) 세계적인 산업용 가스회사인 프랑스 에어리퀴드社와 수소전기차 시장의 글로벌 리더십 확보 차원에서 양사의 협력 관계를 공고히 하기 위한 양해각서(MOU)를 체결했다.

현대차는 수소 생산 및 수소 플랜트 건설 및 운영 등에 기술 노하우를 보유한 에어리퀴드社와 함께 ▲수소전기차 시장 활성화 ▲청정 신재생 에너지로서 수소 활용도 제고 ▲수소충전소 관련 비즈니스 모델 개발 등을 통해 글로벌 수소전기차 시장을 선도해나갈 계획이다.

▲ 출처 = 현대자동차

에어리퀴드社는 오염물질 배출이 없고 생산이 용이한 궁극의 차세대 에너지원인 수소 관련 글로벌 최고 수준의 기술 경쟁력을 갖춘 회사다. 현대차와는 이번 양해각서 체결 이전부터 지속적인 협력 관계를 유지해왔다.

현대차 관계자는 "수소 에너지 분야에서 글로벌 경쟁력을 갖춘 에어리퀴드社와 세계 최초로 수소전기차 양산화에 성공한 현대차의 기술력이 함께 한다면 상당한 시너지 효과가 기대된다"며 "이를 토대로 수소전기차의 글로벌 대중화에 앞장서겠다"고 다짐했다.

현재 현대차는 2018년 출시를 목표로 차세대 전용 수소전기차 개발에 전력을 기울이고 있다. 현대차그룹은 2020년까지 수소전기차 차종도 2개로 늘릴 계획이다.

이를 위해 현대차는 출력 밀도 향상, 운전 조건 최적화, 전기차 및 하이브리드차와의 부품 공용화, 파워트레인 소형화 등에 연구 역량을 집중하고 있다.