[HMG 저널] 자동차를 움직이는 연료의 진화

INNOVATE [HMG 저널] 자동차를 움직이는 연료의 진화 HMG저널 2018. 8. 16. 12:09 이웃추가 본문 기타 기능 본문 폰트 크기 조정 본문 폰트 크기 작게 보기 본문 폰트 크기 크게 보기 가 공유하기 URL복사 신고하기 자동차가 진화해 오면서 자동차의 연료도 함께 바뀌었습니다 혹자는 말합니다. 지난 자동차 역사 130년보다 앞으로의 10년이 더 드라마 같다고. 19세기 후반 내연기관 발명 이후, 자동차 역사는 수많은 드라마를 빚어왔습니다. 가솔린 엔진은 세대를 거듭하며 힘과 효율을 높였고, 트럭이나 선박에 얹던 디젤 엔진은 소형화에 성공해 승용차에도 얹었습니다. 갈수록 엄격해지는 배출가스 규제에 맞춰 허리띠도 바짝 졸라맸습니다. 이제 자동차는 전기로도 달립니다 미래 자동차 시대의 화두는 단연 자율주행과 전기자동차입니다. 사람의 심장에 비유하는 엔진은 이제 전기 모터에게 바통을 넘겨주려고 합니다. 주유구를 열어 가솔린을 가득 채우는 것보다는 스마트폰처럼 충전기를 꺼내 자동차를 충전하는 세상이 다가오고 있습니다. 그러나 전기차가 등장한 건 단순히 친환경 때문만은 아닙니다. 에너지의 효율성, 즉 열효율에 있습니다. 흔히 세계 최초의 자동차를 1886년 칼 프리드리히 벤츠(Karl Friedrich Benz)가 개발한 ‘페이턴트 모터바겐’으로 알고 있지만, 실은 이보다 100년 앞서 외연기관을 이용한 자동차도 있었습니다. 대표적인 예가 증기기관입니다. 19세기 초까지만 하더라도 증기기관은 가솔린 엔진보다 힘이 좋아 사람을 10명 이상 태우고도 시속 60㎞까지 빨리 달릴 수 있었습니다. 그렇다면 증기기관은 엔진 앞에 왜 무릎을 꿇었을까요? 열효율이 10%밖에 안 되기 때문입니다. 일을 끝낸 수증기가 수많은 열을 가진 채 아깝게 버려졌습니다. 예컨대 내 앞에 맛있는 소고기 200g이 있다고 해봅시다. 이걸 다 먹어도 우리 인체가 흡수할 수 있는 단백질량은 한 번에 최대 25g 정도입니다. 나머지는 쓸모없는 배설물로 변신합니다. 그래서 내연기관이 등장했습니다. 1860년에 르누아르(Etienne Lenoir)가 최초의 석탄가스 엔진을 개발했고, 1876년엔 니콜라우스 오토(Nikolaus Otto)가 상업화된 엔진을 선보였습니다. 이후 1883년 다임러가 가솔린을 연료로 삼은 엔진을 만들었고, 1886년엔 세계 최초의 가솔린 엔진을 얹은 자동차가 등장했습니다. 가솔린은 석탄가스보다 무게가 가볍고 보관하기가 쉽습니다. 게다가 열효율은 증기기관보다 훨씬 뛰어났습니다. 그러나 미국의 에디슨 전력연구소는 현재의 소비 추세로 간다면 2040년경엔 석유가 고갈한다고 전망합니다. 그래서 등장한 게 전기차입니다. 일산화탄소 등 공해물질을 전혀 배출하지 않아 친환경적일 뿐 아니라 열효율은 60%에 달합니다. 또한 최신 자동차는 자율주행 장치 등 각종 전자장비가 들어감에 따라 전력사용률이 올라갔습니다. 따라서 엔진으로 모든 걸 감당하기엔 힘에 부치기 때문에 전기차가 등장했습니다. 코나 일렉트릭은 내연기관 대신 리튬-이온 배터리를 얹어 서울에서 부산까지 추가 충전 없이 주행할 수 있습니다 최근 등장한 코나 일렉트릭의 경우 내연기관을 대체하기에 손색없습니다. 큼직한 리튬-이온 배터리를 얹어 1회 충전 주행 가능 거리가 최대 406㎞에 달합니다. 즉 서울에서 부산까지 추가 충전 없이 달리는 게 가능합니다. 또한 코나 일렉트릭은 급속 충전기를 이용할 경우 약 50분 만에 배터리를 80%까지 충전할 수 있습니다. 도심에서 출퇴근하기에 ‘안성맞춤’입니다. 스마트폰처럼 충전기로 자동차를 충전하는 세상이 됐습니다. 현대자동차는 넥쏘를 통해 수소전기차 보급에 앞장서고 있습니다 그러나 내연기관과 비교하면 여전히 충전 시간이 깁니다. 수소는 그 대안으로 떠오른 대세입니다. 약 3~5분이면 연료탱크를 가득 채우기 때문입니다. 원자력처럼 위험하지 않고 풍력이나 태양열처럼 제한적이지도 않습니다. 뿐만 아니라 인터넷처럼 수소 에너지를 자유롭게 공유할 수 있어 전 세계적인 ‘에너지 민주화’가 가능합니다. 현대자동차는 최근 넥쏘를 통해 수소전기차 보급에 앞장서고 있습니다. 수소전기차는 배기구에서 퀴퀴한 배출가스 대신 촉촉한 수분을 내뿜는 친환경 자동차입니다. 양극에다 산소를 흘리고 음극에다 수소를 흘리면 전기가 발생하고 부산물로 수증기가 나옵니다. 수소전기차 1대가 연간 1만 5000㎞를 주행하면 성인 2명이 1년 동안 마시는 미세먼지를 깨끗한 공기로 정화할 수 있습니다. ‘달리는 공기청정기’라고 부르는 이유입니다. 현대자동차는 2004년부터 수소전기버스를 개발, 올 하반기에 4세대 모델을 선보일 예정입니다 서울 도심에선 승객을 가득 태운 디젤 버스가 시커먼 매연을 뿜어내며 도로를 누빕니다. 상대적으로 덜 해로운 천연가스 버스도 있지만, 디젤 버스보다 힘이 부족하고 연료효율도 낮습니다. 현대자동차는 이를 해결하기 위해 지난 2004년부터 수소전기버스 개발을 시작했습니다. 2006년엔 독일 월드컵 시범운행에 투입했고, 올 하반기엔 4세대 수소전기버스를 선보일 예정입니다. 2016년 하노버 모터쇼에 등장한 쏠라티 FCEV도 차세대 상용차의 주역으로 통합니다. 심장엔 175L의 수소탱크, 100㎾의 전기 모터, 24㎾의 리튬-폴리머 배터리를 얹었습니다. 최고속도는 시속 150㎞. 연료 탱크는 약 4분 만에 가득 채울 수 있고, 최대 주행가능 거리는 422㎞에 달합니다. 까다로운 부피 문제도 말끔히 해결했습니다. 수소 탱크와 배터리 등은 차체 하부, 앞 차축과 뒤 차축 사이에 얹었습니다. 그 결과 14개의 의자와 짐 공간을 온전히 유지할 수 있었습니다. 또한 수소전기차는 주행 중 어떠한 소음도 내지 않기 때문에 도심의 소음 공해를 줄이는 데 도움을 줍니다. 나아가 야간에 운송 업무를 하는 운전자들의 스트레스도 줄일 수 있을 전망입니다.                                                                                                                       글. 강준기(자동차 칼럼니스트) ▶ 현대자동차 사외보 < 현대모터 > 2018년 7, 8월호에서 원문을 확인할 수 있습니다 

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