△왼쪽부터 나욱진 상무, 이호영 책임연구원, 신재영 책임연구원, 염시호 책임연구원.

탄소중립 실천을 위해 친환경 차량 개발이 필수적인 상황이다. 특히 운행 빈도와 연료 소모량이 많은 상용차량을 내연기관 차량에서 친환경 차량으로 대체한다면 많은 온실가스를 감축할 수 있다. 하지만 상용차량 중 대형 트럭은 무겁고 장거리 운행이 많아 친환경 차량으로 개발하기에 많은 제약 조건이 있었다.

2023년 21주차 IR52 장영실상을 수상한 현대자동차의 수소연료전지 대형 트럭은 세계 최초로 양산 개발된 친환경 트럭이다. 해당 제품은 충전에 약 8~25분이 소요되며 냉각 충전 시에는 10분 이내에 완료된다. 350bar(압력 단위) 충전 압력 기준으로 400㎞ 이상 주행할 수 있다.

해당 제품은 고압 탱크에 충전된 수소와 공기 중의 산소를 이용해 연료전지 발전을 한다. 이를 통해 얻은 전기에너지로 모터를 작동시켜 구동력을 얻는다. 감속 시 모터를 통한 회생 에너지를 고전압 배터리 충전에 사용해 에너지 효율과 주행거리를 높인다.

처음에 연구진은 승용차인 넥소에서 검증된 수소연료전지를 활용해 개발하는 차량으로 접근했다. 하지만 연구 과정에서 대형 트럭 주행환경에 맞춰 연료전지 특성을 변경해야 했다. 모든 부품을 대형 트럭에 맞게 새로 제작하는 작업도 필요했다. 특히 각종 신규 부품을 통합적으로 제어하는 것과 안정적인 차량 구동을 위한 열관리 설계는 가장 까다로운 부분이었다. 이를 해결하기 위해 통합제어기와 로직을 새롭게 개발했고 모듈별 열관리 시스템을 통합 관리하는 상위 시스템도 신규 도입했다.

2020년 세계 최초로 양산한 수소전기 대형 트럭인 엑시언트 수소전기트럭(XCIENT Fuel Cell)은 스위스에 47대, 독일에 약 50대 수출됐다. 국내에도 17대의 엑시언트 수소전기트럭이 운행 중이다. 네덜란드, 프랑스, 스페인, 오스트리아 등으로 거래처가 확대될 것으로 전망되며, 올해 북미로 약 40대가 선적될 계획이다.

최근에는 연료전지, 배터리, 전동모터 등 주요 전동화 부품의 완성도, 내구성, 원가를 높인 2세대 제품도 개발을 완료했다. 북미에는 장거리 운송 요구사항을 반영해 약 700㎞ 주행이 가능한 트랙터 라인업을 인도할 계획이다. 향후에는 주요 전동화 부품의 성능과 내구성 개선을 위한 연구에 주력할 예정이다. 안전과 편의성을 높이기 위해 자율주행 기술도 지속적으로 혁신한다. 장기적으로는 2030년까지 상용 친환경차 전용 플랫폼 개발을 완료해 차량 성능과 효율을 개선하고, 품질·가격 경쟁력을 확보한다는 목표다.

주최 : 과학기술정보통신부

주관 : 매일경제신문사 한국산업기술진흥협회

[강민호 기자]