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수소트럭
수소트럭은 가솔린 내연기관 대신 수소와 공기 중의 산소를 반응 시켜 얻은 전기를 이용해 모터를 구동하는 방식으로 운행하는 친환경 트럭을 말한다. 연료전지를 동력원으로 사용하고 엔진이 없기 때문에 배기가스 및 오염물질을 배출하지 않는다. 차 내부에는 연료전지 스택, 모터, 배터리, 수소탱크 등이 탑재되어 있다.
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개요[편집]
수소트럭은 기존 가솔린 내연기관 대신 연료전지를 이용한 차세대 친환경 자동차를 말한다. 친환경이라고 하는 것은 수소와 산소가 결합해 에너지를 만든 후 이산화탄소 등의 탄화수소물이 아닌 물이 배출되기 때문이다. 수소연료전지차는 수소 공급방식에 따라 다시 두 가지로 나뉘는데, 압축 수소탱크 또는 액체수소 탱크를 이용해 수소를 공급하는 방식과 메탄올을 분해하여 수소를 공급하는 방식이 있다. 압축 수소탱크 또는 액체수소 탱크를 이용하여 수소를 공급하는 방식은 운행 시 발생하는 것이 물뿐이라 완전 무공해이다. 다만 탱크 탑재로 인한 차량 부피 증대, 수소의 불안정성, 수소공급 인프라 구축의 어려움 등의 단점이 있다. 메탄올을 분해하여 수소를 만들어 공급하는 방식은 메탄올을 분해할 때 일산화탄소, 질소산화물 등이 발생하기는 하지만, 기존 화석연료 차량에 비해서는 훨씬 적다. 이 방식은 기존 연료공급 인프라를 이용할 수 있다는 장점이 있다.[1] 수소연료전지를 탑재한 트럭은 전기 트럭이 지닌 한계를 보완할 수 있다는 점에 있어 주목을 받는다. 수소트럭은 기존 전기 트럭에 배터리 대신 수소연료전지를 탑재한 모델인데 이 연료전지가 수소를 전기로 바꿔 자체 생산된 전기가 모터를 구동 시켜 차량을 움직인다. 전기를 공급하는 방식을 제외하면 원리적으로 전기 트럭과 동일하다. 충전방식은 디젤트럭과 유사한데 주유소에서 기름을 넣듯 수소를 채우기만 하면 된다. 적절한 충전시설이 구비되어 있다면 5분 내외로 충전이 완료되며 1회 충전 시 달릴 수 있는 주행거리도 300~500km로 전기 트럭보다 길다. 이처럼 수소트럭은 충전 속도가 빠르고 주행거리가 길어 장거리 운행이 필요한 중대형 트럭일수록 진가를 발휘한다.[2]
작동원리[편집]
수소연료전지차의 핵심인 전기 발생은 수소와 산소가 촉매를 통해 반응하여 생성되는 전기로 모터를 구동시킨다. 즉, 물을 전기분해 하면 양(+)극에서 산소가 생성되고 음(-)극에서 수소가 생성되는데, 이것을 반대로 하여 수소를 이용해서 물을 만들면 그 과정에서 전기가 생성된다. 수소탱크로부터 공급된 수소는 연료전지 스택(Stack)의 음극으로 이동하여 촉매를 통해 산화 반응해 수소이온과 전자로 분해된다. 분해된 수소이온은 전해질을 통해, 전자는 전선을 통해 양극(공기극)으로 이동하고 외부로부터 공급받은 산소와 수소이온, 전자는 양극에서 화학반응을 통해 물과 열을 발생시킨다. 발생한 전기가 모터와 배터리로 공급되고, 물은 외부로 배출된다. 수소연료전지차에는 연료전지 스택, 모터, 배터리, 수소탱크, 열/물 관리 장치, 공조 장치, 전력변환 장치, 고압 밸브 등이 탑재되어 있다. 이 중 스택은 일반적으로 수백 개의 셀을 직렬로 쌓아 올린 연료전지 본체로, 수소와 산소의 화학반응이 일어나 전기가 발생하는 지점이다. 스택의 단위 셀은 막전극접합체(MEA)와 분리막으로 구성되어 있다. 이 중 막전극접합체는 수소 이온을 이동시켜주는 고분자 전해질막, 전해질막의 양면에 백금 촉매를 도포하여 구성되는 촉매 전극인 양극과 음극으로 나뉜다.[1]
특징[편집]
수소트럭은 수소연료전지를 사용하기 때문에 직접적인 연소 반응으로부터 기계적 에너지로 변환과정을 거치지 않고 바로 전기에너지를 생성해 기존 에너지원보다 효율이 10~20% 높다. 또한 화학반응 과정에서 발생하는 전기뿐만 아니라 열도 이용할 수 있으며, 배터리 전기차와 마찬가지로 무공해에 저소음. 저진동을 가진다. 또 수소트럭은 짧은 시간에 수소 충전이 가능해 장거리 운행에 유리하다.[3] 또 수소 연료를 이용하기 때문에 전량 수입인 원유와 천연가스 등 에너지 해외 의존도를 낮추고 국부 유출을 줄일 수 있다. 간혹 수소가 불에 잘 타는 가연성 연료여서 위험하지 않냐는 우려의 목소리가 나오기도 하지만 수소는 그동안 석유화학, 정유, 반도체, 식품 등 여러 산업 현장에서 사용해온 가스이며, 이미 안전 기술력이 갖춰져 있어 큰 문제가 되지 않는다.[4] 더불어 전기를 만드는 과정에서 대기 중에 있는 초미세 먼지를 제거하는 기능을 가지고 있어 달리는 공기청정기라고도 불린다.[5] 한편 수소트럭은 기술적인 진입장벽이 높다. 수소트럭은 전기 트럭과 달리 구조가 복잡한데 연료전지 스택을 비롯해 고압 수소탱크, 배기장치, 충전 장치 등이 추가되어 그만큼 에너지 손실과 유지관리 비용이 커진다. 여기에 연료전지 촉매제로 사용되는 백금 가격이 비싸 생산 단가가 높다는 점도 수소트럭 개발을 꺼리게 만드는 이유 중 하나이다. 또한 미흡한 충전 인프라도 문제가 된다. 수소충전소 설치 비용은 약 60억 원으로 국가의 지원 없이는 건설이 불가능할 정도이며 수소를 생산하고 운반/저장하는 기술도 개선이 필요한 상황이다.[2]
모델[편집]
HDC-6 넵튠[편집]
HDC-6 넵튠(HDC-6 Neptune)은 현대자동차㈜에서 만든 첫 수소 전용 대형트럭 콘셉트카이다. HDC-6 넵튠의 차명은 대시의 80%가 수소로 이뤄진 해왕성과 로마신화에 나오는 바다의 신 넵투누스에서 따와 수소에너지가 가지고 있는 친환경적이고 깨끗한 이미지를 표현했다. 일반적인 대형트럭과 달리 HDC-6 넵튠은 굉장히 미래지향적이고 독특하다. HDC-6 넵튠은 앞으로 북미 상용차 시장의 전략 모델이 될 예정이라는 점과 장거리 운송용이라는 특성을 고려해 1930년대 뉴욕과 시카고 등에서 볼 수 있었던 기관차 머큐리(Mercury)에서 영감을 받았다. HDC-6 넵튠은 1930년대 기관차처럼 뒤가 둥글고, 아래쪽의 디자인 포인트도 살렸지만, 많은 부분에서 재해석이 이뤄졌다. 미래지향적인 분위기를 강조하기 위해 헤드램프와 방향지시등은 아래로 길게 넣었고, 원형 헤드램프가 위치했던 기관차와 달리 LED가 위치한다. 또한 상부는 블랙, 하부는 그레이 톤으로 구분해 안정적이면서 클래식과 미래지향적인 분위기를 동시에 구현했다. HDC-6 넵튠의 디자인은 기존의 트럭들과 비교해도 많은 부분에서 차이를 보인다. 장거리 운송용이기 때문에 내부에 충분한 거주 공간을 확보해야 하고, 수소연료탱크와 관련 시스템도 넣어야 한다. 2020년 미국에서 흔히 볼 수 있는 장거리 운송용 트럭들은 거대한 엔진룸을 앞에 두고 있지만, 수소연료탱크나 관련 시스템이 차지하는 공간은 엔진룸과 비교하면 대폭 축소된다. 실내는 넓어져 주행을 할 때 운전석으로 활용되던 공간은 멈추면 거실이 된다. 외관에서 보이는 것처럼 유리가 차지하는 공간이 많아, 넓은 선루프와 3면 유리로 탁 트인 개방감을 누릴 수 있다. 게다가 뒤쪽으로는 여유로운 침실을 확보해 유럽의 고급 모터홈을 연상케 한다. 전면 유리는 증강현실 디스플레이 역할을 해서 주행 중 헤드업 디스플레이가 표시되고, 조수석에서는 콘텐츠를 활용할 수 있도록 구현된다. 또한 HDC-6 넵튠은 1회 충전으로 1,000km 이상 주행이 가능하게 될 전망이다. 게다가 고출력과 내구성이 향상된 차세대 수소 연료전지 시스템까지 함께 탑재될 예정이다. 또한 단순히 제품을 판매만 하는 것에 그치는 것이 아니라, 충전 문제와 관련해서는 현대자동차가 차량-소비자-수소 충전-수소 생산 연합체를 구성하고, 수소 생태계 구축으로 이어질 수 있도록 적극적인 행보를 보여 충전 문제도 빠른 시일 내 해결이 가능할 전망이다.[6] 차량 내부에는 전면 유리 테두리를 둘러싼 프레임이 디지털 계기판과 인포테인먼트 시스템 기능을 담당하며, 몸동작과 눈동자를 인식하는 제스처 컨트롤과 아이 트래킹, 음성 제어 기술 등 사용자의 편의성을 극대화하는 인간 공학적 설계(HMI)를 바탕으로 직관적인 사용자 경험을 제공한다. 또한, HDC-6 넵튠은 실내 공간에 자유롭게 방향을 돌릴 수 있는 시트, 전면 유리 전체에 적용되는 프로젝션 스크린 등을 통해 운전자에게 삶의 공간으로서 스마트 오피스나 편안한 거실의 기능을 제공한다.[5]
엑시언트 FCEV[편집]
엑시언트 FCEV(Xcient FCEV)는 현대자동차에서 세계 최초로 양산한 대형 수소 전기 트럭으로 주행 중 이산화탄소 배출이 전혀 없는 차량이다. FCEV 파워트레인을 이용하여 긴 주행거리에도 충전 시간이 짧아 화물 운송에 특장점을 가지고 있다. 현대자동차는 기존 엑시언트 수소 전기 트럭에 신규 그릴을 적용하고 섀시 라인업을 추가했다. 전면부는 직선적이고 굵은 V차 형상의 크롬 장식과 입체적인 메시 패턴을 적용한 라디에이터 그릴이 친환경적이고 강인한 이미지를 연출한다. 아울러 운전석 에어백을 기본 적용하고, 조향제어 시스템을 선택사양으로 운영해 상품성을 높였다. 또한 최초 수출국인 스위스 현지 의견을 반영해 기존 운영 중인 4x2 섀시와 함께 6x2 섀시를 추가로 운영해 고객 선택 폭을 넓혔다. 현대자동차는 2020년 7월 엑시언트 FCEV 10대를 스위스로 수출하기 시작해, 이후 약 10개월간 총 46대 종합 누적 거리 75만km를 달성했다. 동급 디젤 대형트럭이 1km당 0.78kg의 이산화탄소를 배출한다고 가정했을 때, 지난 10개월 동안 스위스 전역에서 약 585t 이상의 이산화탄소를 절감한 효과를 거뒀다. 21년형 엑시언트 FCEV는 2021년 말까지 총 140대가 스위스로 선적될 예정이다. 현대자동차는 2025년까지 이미 인도한 물량을 포함해 총 1,600대의 엑시언트 FCEV를 스위스로 공급할 계획이며, 다른 유럽 국가에도 진출하기 위한 논의를 활발하게 이어가고 있다.[7] 엑시언트 FCEV의 동력계를 살펴보면, 95kW 연료전지 스택 두 개로 구성된 190kW급 연료전지 시스템과 최고 출력 350kW를 발휘하는 구동 모터를 장착했다. 이를 통해 무거운 화물 운송에 적합한 동력 성능을 확보했다. 주행 가능 거리는 현지 대형트럭 수요처의 요청에 따라 73.2kW 배터리 탑재, 32kg 수소 저장 용량을 갖춘 7개의 대형 수소탱크 도입을 통해 약 400km를 주행할 수 있다. 크기는 전장 9,745mm, 전폭 2,515mm, 높이 3,730mm로 대형 상용차 다운 크기를 자랑한다.[8]
기업 현황[편집]
2020년 글로벌 상용차 시장에서는 차세대 친환경 연료 중 하나로 수소를 꼽고 있다. 일반적인 장거리 운송용 대형트럭은 순수전기차가 대체하기에 치명적인 약점을 갖고 있다. 디젤 트럭 수준의 주행거리를 확보하려면 배터리 용량이 커져야 하고 충전에 소요되는 시간도 길어지며 차량 무게도 늘어나 화물이나 승객을 많이 싣기 어렵다. 그래서 등장한 현실적 대안이 수소 전기 트럭이다. 수소전기차는 연료주입 시간이 기존 내연기관 차와 비슷하고, 주행거리나 적재 용량은 2020년의 전기차를 앞서 대용량을 저장할 수 있으며 충전 시간도 빨라 장거리를 운송해야 하는 상용차에 적합하다는 평가가 나왔다. 이 분야에서는 현대자동차와 일본 토요타(Toyota Motor Corporation)가 가장 앞서 있다. 현대자동차는 2020년부터 세계 최초로 수소트럭 양산 체제에 돌입하는 등 수소 상용차 시장에서 성과를 내고 있다. 금융 투자업계에 따르면 현대자동차는 자동차 담당 애널리스트를 상대로 설명회를 열어 관련 기술개발 현황 및 사업계획을 공유했다. 현대자동차는 수소차의 연간 생산목표를 1만 1천 대에서 2022년에는 4만 대, 2025년에는 13만 대, 2030년에는 50만 대로 넓힌다며, 기존 사업전략을 다시 확인했다. 더불어 다른 글로벌 완성차 업체들의 발걸음 또한 빨라지기 시작했다. 2020년 6월 독일 다임러 트럭(Daimler Trucks)과 스웨덴 볼보트럭(Volvo Trucks)은 수소 전기 트럭의 연료전지 시스템 개발을 위한 조인트 벤처를 출범시켰다. 다임러 트럭은 오랫동안 그룹 내부에 수소연료전지 사업부를 만들어 상용화 여부를 생각해 왔는데 본격 행보에 나선 것이다. 일본 토요타는 자회사인 히노 자동차(Hino Motors)를 통해 미국 상용차 업체인 켄워스(Kenworth)와 협력해 수소 전기 트럭을 개발 중이다. 2019년부터는 미국 로스앤젤레스 항만청, 캘리포니아주 등과 수소 전기 트럭 시험 주행도 하고 있다. 독일 프리미엄 완성차 업체인 비엠더블유(BMW)는 토요타와, 아우디(Audi)는 현대자동차와 함께 수소전기차를 개발 중이다.
또한 대형트럭을 생산하는 완성차 업체와 물류·유통 업체가 직격탄을 맞으며 유럽의 배출가스 규제 강화로 기존 내연기관 트럭을 대체할 운송수단의 등장이 앞당겨질 가능성이 커졌는데 2020년 주목을 받는 회사는 2014년에 탄생한 미국 전기자동차 스타트업 니콜라(Nikola)다. 나스닥 상장 이후 주가가 급등하며 100년 역사의 완성차 업체 포드(Ford)의 시가총액을 넘나드는 회사가 됐다. 2014년 트레버 밀턴(Trevor Milton)이 창업한 니콜라는 수소 전기 트럭과 순수전기차 기반의 픽업트럭을 출시할 계획을 내놨다. 아직 상품을 내놓지도 않은 회사가 주목을 받는 건 전기 승용차 분야에선 테슬라(Tesla)가 독주하고 있지만, 트럭과 버스 부문에서는 전기차나 수소전기차 양산 차량이 등장하지 않아서다. 하지만 니콜라는 여태껏 상품화 이전의 프로토타입만을 선보였을 뿐 실제 트럭을 선보인 적은 없기 때문에 업계의 관심 이면에 의구심도 함께 불러일으키고 있다. 이 때문에 내세울 만한 제품이 없어 주가가 곤두박질치는 경우도 생겼다. 니콜라는 2020년부터 니콜라 원을 소비자에게 판매할 것이라고 밝혔지만 2020년까지도 실제 트럭이 생산되지 있지 않고, 니콜라 트레의 생산 시기도 2022년이라고 밝혔다가 다시 2023년이라고 조정하는 등 생산 시기가 계속 미뤄지고 있다. 이렇게 니콜라 수소트럭에 대해 각종 의문이 제기되는 가운데 니콜라 창업자 겸 최고 경영자인 트레버 밀턴은 니콜라 수소트럭은 문제없이 생산되고 있다며 논란을 일축했다.[9][10]
동영상[편집]
각주[편집]
- ↑ 1.0 1.1 〈수소연료전지차〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 2.0 2.1 상용차신문, 〈비슷한 듯 서로 다른 '전기트럭'과 '수소트럭'〉, 《네이버 포스트》, 2020-04-20
- ↑ 카테크, 〈순수전기차 vs 수소전기차 대결의 승자는?〉, 《네이버 포스트》, 2021-08-26
- ↑ 현대자동차, 〈이제 수소트럭도 시작! 글로벌 1위 우리나라 수소전기차 근황〉, 《네이버 포스트》, 2020-05-18
- ↑ 5.0 5.1 카링TV, 〈현대차, 수소트럭 '넵튠(Neptune)' 은 어떤차?〉, 《네이버 포스트》, 2019-10-29
- ↑ 양봉수 기자, 〈현대자동차의 강력한 미래, HDC-6 넵튠은 어떤 차?〉, 《오토트리뷴》, 2020-11-13
- ↑ 모터플렉스 포스트, 〈현대차, '세계 최초 양산형' 엑시언트 수소전기트럭 출시〉, 《네이버 포스트》, 2021-05-25
- ↑ 현대자동차, 〈스위스가 인정한 대한민국 수소전기 트럭, 엑시언트 FCEV〉, 《네이버 포스트》, 2020-07-15
- ↑ 다이렉트애드, 〈수소 트럭 국내,외 상황 간단요약!〉, 《네이버 포스트》, 2020-10-29
- ↑ 이동현 기자, 〈수소트럭 전쟁 불붙었다〉, 《중앙일보》, 2020-06-12
참고자료[편집]
- 〈수소연료전지차〉, 《네이버 지식백과》
- 상용차신문, 〈비슷한 듯 서로 다른 '전기트럭'과 '수소트럭'〉, 《네이버 포스트》, 2020-04-20
- 양봉수 기자, 〈현대차의 강력한 미래, HDC-6 넵튠은 어떤 차?〉, 《오토트리뷴》, 2020-11-13
- 카링TV, 〈현대차, 수소트럭 '넵튠(Neptune)' 은 어떤차?〉, 《네이버 포스트》, 2019-10-29
- 모터플렉스 포스트, 〈현대차, '세계 최초 양산형' 엑시언트 수소전기트럭 출시〉, 《네이버 포스트》, 2021-05-25
- 현대자동차, 〈스위스가 인정한 대한민국 수소전기 트럭, 엑시언트 FCEV〉, 《네이버 포스트》, 2020-07-15
- 다이렉트애드, 〈수소 트럭 국내,외 상황 간단요약!〉, 《네이버 포스트》, 2020-10-29
- 이동현 기자, 〈수소트럭 전쟁 불붙었다〉, 《중앙일보》, 2020-06-12
- 카테크, 〈순수전기차 vs 수소전기차 대결의 승자는?〉, 《네이버 포스트》, 2021-08-26
- 현대자동차, 〈이제 수소트럭도 시작! 글로벌 1위 우리나라 수소전기차 근황〉, 《네이버 포스트》, 2020-05-18
같이 보기[편집]
