배기가스 ‘제로’ 저연비는 ‘애로’
이런 가운데 세계에서 유일하게 수소를 직접 연료로 쓰면서 가장 광범위하게 검증받은 차가 국내에 들어와 주목받고 있다.
●200만㎞ 안전주행 기록 보유
BMW코리아는 지난 6일부터 수소연료자동차 ‘하이드로젠7(Hydrogen7)’의 국내 시승행사를 진행하고 있다. 하이드로젠7은 총 100대가 만들어져 정치인·연예인·운동선수 등 각국 유명인사에게 리스 형태로 제공돼 왔다. 지금까지 총 200만㎞가 운행되는 동안 안전성과 효율성을 검증받았다. 배기가스가 전혀 없는 완전 무공해 자동차다.BMW 연구진은 국내 행사에서 이를 증명한다며 배기구에서 나오는 수증기를 컵에 담아 마셔 보이기도 했다.
수소는 영하 253도의 극저온 상태로 뒷좌석과 트렁크 사이에 설치된 수소 탱크에 담겨진다. 그래야만 액체 상태를 지속해 부피가 최소화된다. 수소의 온도를 영하 253도로 유지하기 위해서는 탱크를 첨단 단열재로 만들어 온도 상승을 막아야 한다. 강철 재질에 금속호일을 170여겹 덧대고 중간에 3㎝ 두께의 진공층을 두고 또다시 강철재질을 덮어 탱크를 제조한다.BMW측은 “17m 두께의 스티로폼을 덮은 것과 같은 효과를 내 안에 눈사람을 넣어두면 다 녹는 데 무려 13년이 걸릴 정도”라고 말했다.
자연히 무게가 많이 나갈 수밖에 없다. 수소의 무게는 가득 넣었을 때 7.8㎏이지만 수소탱크는 100㎏에 이른다. 전체적으로 760i에 비해 200㎏가량 무게가 더 나간다. 이는 동력성능과 연비를 떨어뜨리는 요인으로 수소자동차 개발의 최대 난제 중 하나다.
●하이드로젠7 직접 몰아 봤더니
차 내부구조에서 일반 승용차와 다른 점은 운전대에 ‘H2’라고 적힌 수소·휘발유 전환 버튼이 운전대에 달려 있고, 계기판의 연료량 표시가 수소와 휘발유 2가지로 나뉘어 있다는 것이다.
미래 자동차를 말할 때 꼬박꼬박 등장하는 단어가 ‘수소(水素)’다. 지구상에 무진장으로 널린 수소야말로 휘발유·경유 등 원유 추출 연료들을 대신해 자원고갈과 환경파괴 문제를 동시에 해결할 차세대 동력의 희망으로 꼽힌다.
그래서 각국 자동차 업체들은 수소자동차 개발에 다양한 노력을 기울여 왔다. 하지만 현재까지 성과는 노력이나 기대에 못 미친다. 상용화에 근접해 있다고 할 만한 차가 거의 없다.
‘스타트’ 버튼을 누르고 나서 엔진시동이 걸리기까지 시간은 찰나 정도에 불과하긴 해도 일반 휘발유차보다 약간 길다는 느낌이 든다. 엔진 스스로 불규칙한 동작을 막기 위해 불완전연소 수소 등 내부 불순물을 제거하는 과정을 거치기 때문이다.
주행 중에는 기존 760i와 별 차이를 느낄 수 없다.H2 버튼을 눌러 수소에서 휘발유로, 휘발유에서 수소로 모드전환을 해도 이에 따른 변화는 거의 느끼기 힘들다. 수소 모드에서 엔진소리가 다소 커지는 것을 감지할 수 있지만 신경을 집중하지 않으면 좀체 느끼기 어려운 수준이다.
전체적인 동력성능은 휘발유차보다 떨어진다.760i는 최고 445마력이지만 하이드로젠7은 260마력이다. 정지에서 시속 100㎞ 가속까지 760i는 5.3초면 되지만 하이드로젠7은 9.5초가 걸린다.
●수소연료차와 수소연료전지차의 경쟁
수소를 자동차에 적용하는 방법은 크게 2가지다. 하나는 하이드로젠7처럼 기존 가솔린 엔진을 개조해 수소를 직접 연소시키는 ‘수소연료(Hydrogen Fuel)’방식이고 다른 하나는 ‘수소연료전지(Hydrogen Fuel Cell)’ 방식이다. 연료전지는 수소와 산소를 결합시켜 이때 발생하는 전기 에너지로 모터를 돌려 구동력을 얻는다. 전원을 통해 전기를 충전하는 기존 전기자동차와 달리 차 내부에서 전기 에너지를 생산하는 것이다. 현대·기아자동차를 비롯해 미국·유럽·일본 등 더 많은 회사들이 하이드로젠7과 같은 방식보다는 연료전지 쪽에 더 관심을 두고 있다.
연료전지차는 2002년 일본업계가 세계 최초로 상용화에 성공했으며 현대·기아차도 상당한 수준의 기술적 성과를 나타내고 있다.2000년 소형 스포츠유틸리티차량(SUV) ‘스포티지’를 개조해 최초의 연료전지차를 만들어낸 데 이어 ‘싼타페’,‘투싼’의 연료전지차 모델도 개발했다.2012년 소량이나마 양산에 들어간다는 목표를 갖고 있다.
양대 수소차 진영은 서로 자기 방식의 우수성을 강조한다.BMW측은 “드라이빙의 즐거움을 위해 수소연료전지차가 아니라 100년 이상 검증된 내연기관을 선택했다.”면서 “250㎏가량의 수소 관련 부품을 추가했으면서도 낮은 무게중심, 균일한 전·후륜 무게 배분 등 기존 차량의 장점을 그대로 구현했다.”고 밝히고 있다. 반면 연료전지 쪽은 안전성과 효율성 등에서 우위를 내세운다.
김필수 대림대 자동차학과 교수는 11일 “각종 대체연료 이용법이 연구되고 있으나 수소에너지를 이용한 자동차 개발이 궁극적인 차세대 친환경차의 주류가 될 것이라는 데 많은 전문가들의 생각이 일치한다.”면서 “수소연료차와 수소연료전지차 중 어느 것이 최후의 승자가 될지는 아직 알 수 없지만 서로가 경쟁적으로 기술 발전을 이끌어갈 것임은 분명하다.”고 했다.
●상용화까지는 걸림돌 산적
김 교수는 “효율적인 수소 저장방법의 도출, 충돌사고 등에 대비한 안전한 시스템 개발, 안전하고 간편한 수소충전소 설치, 누구나 이용할 수 있는 경제성 확보 등 해결해야 할 과제가 매우 많다.”고 말했다.
수소자동차 자체의 개선도 중요하지만 수소의 생산·공급 시스템 등 인프라의 확보가 관건이다. 현재 공식적으로 수소를 충전할 수 있는 곳은 전세계적으로 몇 곳 되지 않는다. 가격은 ㎏당 8유로(1만 2000원) 수준이다. 하이드로젠7의 경우 수소모드 연비가 약 25㎞/㎏인 것을 감안하면 같은 거리를 갈 때 휘발유차에 비해 연료비가 2배가량 드는 셈이다. 데이비드 팬턴 BMW그룹 부사장은 이에 대해 “40∼70년 안에 화석 연료가 바닥날 것이 유력하다.”면서 “수소의 가격은 날로 내려가는 반면 화석연료의 채굴 비용은 날로 상승하고 있어 앞으로 수소연료의 가격과 화석연료의 가격이 비슷해질 것”이라고 말했다.
김태균기자 windsea@seoul.co.kr
2008-05-12 18면
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