녹색성장 핵심 무기 ‘수소차’ 한일 대회전 막 올렸다

사람들은 전기자동차를 친환경 자동차라고 생각한다. 탄소 배출이 없어서다. 하지만 전기차는 전기를 에너지원으로 사용한다. 전기도 결국 석유, 석탄 등 화석연료를 이용해 만들어지기 때문에 진정한 의미의 친환경차는 아니다.
이 때문에 배출가스도 없고 에너지원도 가솔린이나 디젤처럼 탄소 계열을 연료로 쓰지 않는 진정한 의미의 친환경차에 대한 관심이 높다. 현재까지는 수소연료전지자동차가 유일한 대안이다. 전세계가 차세대 친환경 차량으로 수소차에 주목하는 이유다.
수소연료차는 수소를 이용해 만든 전기로 모터를 가동시켜 작동된다. 차량에 들어간 수소 기체(H2)는 연료전지로 흘러들어가 에너지를 만들게 된다. 수소가 연료전지에 있는 ‘연료극’을 만나면 이는 수소 이온(H+)과 전자(e)로 분리되고 분리된 전자가 전지의 음극(-)에서 양극(+)으로 이동하면서 전류를 발생시키는 원리다. 이렇게 발생된 전류가 모터를 돌리고 차량을 움직이게 만든다. 분리된 전자는 다시 공기 중의 산소(O2)와 만나 산소 이온(O2-)이 되고 앞서 발생한 수소 이온(H+)과 산소 이온이 만나 물(H2O)이 돼 차량 밖으로 배출된다.
기존의 화석연료를 활용한 자동차 엔진은 가솔린 혹은 디젤을 주유한 뒤 이를 엔진 내에 분사해주고 엔진룸 내에서 이를 점화·연소시킬때 발생하는 힘으로 동력을 얻는다. 화석연료를 태우기 때문에 일산화탄소(CO) 등 환경에 유해한 배기가스가 분출되지만 수소연료차는 수소를 원료로 사용하기 때문에 물 외에는 어떠한 부산물도 발생하지 않는다. 수소연료차가 ‘친환경 차량’으로 각광을 받는 이유다. 연료로 사용되는 수소 대부분은 천연가스를 가열·분리하는 방식을 통해 생산되고 있다.
수소차가 국제적으로 각광을 받는 또 다른 이유는 연료인 수소를 만드는 방법이 무궁무진하기 때문이다. 장기적으로는 태양광이나 풍력 등을 활용해 개별 가정에서 수소를 생산할 수 있다는 전망도 나온다.
한 수소차 전문가는 “현재도 수소연료 제작에 20가지 이상의 방법이 가능한 것으로 알려져 있다”며 “기존 동력기관을 활용한 하이브리드 자동차와 비교하면 작동원리의 차이가 커 신산업의 형성 가능성도 가장 높다”고 설명했다. 다만 이런 이유로 장기적으로 시장에 안착하기 전까지 리스크가 높다는 평가도 나온다. 반대로 생각하면 표준화 경쟁이 그만큼 치열하다는 얘기다.
현재 글로벌 무대에서 수소차 시장은 현대차와 도요타가 양강 체제를 이루고 있는 가운데 그 뒤를 혼다, GM, 메르세데스-벤츠가 쫓는 형국이다.
현대차는 2013년 세계 최초로 수소연료전지차 양산 체제를 구축하며 수소차 경쟁의 불을 지폈다. 현대차는 1998년 수소연료전지차 개발에 착수한 뒤 2000년 11월 싼타페를 모델로 한 수소연료전지차를 처음 선보였다. 이후 14년동안 전세계 지역별 다양한 도로환경에서의 테스트와 시범운행을 통해 성능, 품질, 내구성을 검증하고 지난 2013년부터 양산을 시작했다.
그러나 현재 양산 수소차 시장의 선두 자리에 올라 있는 것은 도요타다. 현대 투싼ix가 양산 이후 전세계에 400대를 판매하는 데 그쳤지만, 지난 해 12월 출시된 도요타의 ‘미라이’는 올해 3월에 벌써 1500여대를 판매했다. 일본 정부가 수소차와 수소충전소에 막대한 보조금을 투입하며 보급을 독려하고 있는 덕분이다. 일본은 한화 6700만원 대인 미라이에 보조금을 지급해 5000만원대 구입을 가능하게 했다. 반면 투싼ix는 원래 1억5000만원이었던 국내 판매 가격을 2월부터 8500만원으로 낮췄지만 여전히 미라이보다 높은 수준이다.
기술력에선 현대차가 도요타보다 근소하게 앞선 것으로 평가를 받는다. 현대차의 투싼ix에 탑재된 파워트레인은 지난해 12월 미국 자동차 전문 미디어 워즈오토로부터 ‘2015 10대 최고 엔진’으로 선정됐다. 수소차 엔진으로는 세계 최초다. 워즈오토 측은 “최고 기술력을 가진 파워트레인이 탑재된 투싼 ix는 전 세계 친환경차 기술 수준의 새로운 도약을 알리는 중요한 모델”이라고 설명했다.
다른 글로벌 업체들도 속속 출사표를 던지고 있다.
혼다는 올해 일본 도쿄모터쇼에서 ‘올 뉴 FCV’ 수소차를 선보였다. 내년 3월 일본 우선 출시 예정인 FCV는 3분만에 충전이 가능하며 한번 충전시 최대 주행 가능 거리는 700km다. GM은 미국 육군 전투차량 연구개발 기술 센터(TARDEC)와 협력해 쉐보레 픽업트럭 콜로라도 기반의 수소차를 선보일 예정이다. 콜로라도 기반의 수소차를 군사 환경에서 시범 주행하며 기술력을 키워나가겠다는 전략이다. 메르세데스-벤츠도 3분만에 충전이 가능하고 1회 충전으로 최대 600km까지 주행할 수 있는 ‘GLC F-Cell’을 2017년 독일 프랑크푸르트 모터쇼 공개를 목표로 개발에 박차를 가하고 있다.
글로벌 경쟁이 심화되면서 수소차 분야 리더십을 되찾기 위해 우리도 민관 합동으로 다양한 사업을 진행중이다.
대표적인 것은 광주창조경제혁신센터의 핵심 인프라사업인 ‘융합스테이션 구축’ 이다. 융합스테이션은 다양한 에너지원을 통해 수소·전기 등의 에너지를 만드는 복합에너지 충전소로 에너지의 생성·판매·저장·분산발전까지 할 수 있는 시설이다. 최근에는 현대차와 광주시가 협약을 맺고 수소연료전지버스 시범 운행에 돌입했다. 이밖에도 한국과학기술연구원(KIST), 한국원자력연구원, 에너지기술연구원 등도 현대차 등과 손잡고 수소연료차 핵심부품인 연료전지 성능향상에 박차를 가하고 있다.
[장영석 기자]