[클린 코리아]친환경차 기술 세계적 수준… 수소전기차 시장 주도

현대자동차

현대차는 2000년 6월 캘리포니아 연료전지 시범사업(CaFCP·California Fuel Cell Partnership)에 참여하면서 연료전지 개발을 본격화하고 같은 해 11월 싼타페를 모델로 연료전지차를 처음으로 선보였다.

현대차는 이후 세계 최초로 350기압 수소충전에 성공했다. 연료전지차의 가장 중요한 기술은 일회 충전으로 주행거리를 향상시킬 수 있는 고압의 수소 저장 능력으로, 현대차는 연료전지 기술력 선점을 이뤄냈다. 현재는 700기압 압축 수소탱크를 탑재해 운영 중이다.

세계 최초로 수소전기차 양산 체제 구축

현대·기아차는 2012년부터 국내에서도 본격적인 수소전기차 시범 보급을 위한 기반 작업을 진행하는 한편 핵심 기술인 배터리와 제어기술 개발에 대한 투자를 지속적으로 강화해 애초 계획보다 2년여나 빠른 2013년 2월에 세계 최초로 수소전기차 양산 체제를 구축했다.

현대차의 수소전기차 양산 체계 구축은 2015년 이후 양산 예정인 벤츠, GM, 도요타 등 글로벌 업체들보다도 2년 빠르게 이룬 것으로 독자 기술력 및 생산 노하우를 바탕으로 수소전기차를 대량 생산을 할 수 있게 돼 글로벌 친환경차 시대를 한발 더 앞당길 수 있을 것으로 평가받고 있다.

투싼ix 수소전기차

양산체제 구축을 통해 생산되는 투싼ix 수소전기차는 독자 개발한 100kW급 연료전지 시스템과 2탱크 수소저장 시스템(700기압)이 탑재돼, 3∼10분이 소요되는 1회 수소 충전으로 최대 415km까지 주행이 가능한 고연료소비효율을 실현했으며, 영하 20도 이하에서도 시동이 가능하다. 이 외에도 투싼ix 수소전기차는 129마력(ps)에 준하는 동력성능을 발휘, 최고속도가 시속 160km에 달하며 정지상태에서 시속 100km에 도달하는 시간도 12.5초로 내연기관 자동차에 버금가는 성능을 확보했다.

투싼ix 수소전기차에 적용된 수소연료전지 시스템은 2014년 12월 미국의 자동차 전문 미디어 ‘워즈오토’가 선정하는 ‘2015 세계 10대 최고 엔진’에 선정되며 그 우수성을 입증받기도 했다. 워즈오토는 “최고 기술력의 파워트레인이 탑재된 투싼 수소연료전지차는 전 세계 친환경차 기술 수준의 새로운 도약을 알리는 중요한 모델”이라고 평가했다.

다만 아직까지는 진입 비용이 높은 수소 충전소 구축이 원활하게 이뤄지지 않아 당초 목표했던 2015년까지 글로벌 시장에 수소전기차 1000대를 판매하겠다는 목표는 미뤄지고 있다. 2017년 4월까지 투싼ix 수소전기차는 총 770여 대가 판매됐다.

전기차 개발 돌입과 ‘블루온’ 출시

현대·기아차는 1990년대 들어서 석유자원 고갈과 지구 환경문제의 해결을 위한 무공해 자동차를 개발에 본격적으로 나서기 시작했다.

현대차는 1990년 1월 전기자동차 시스템 연구에 착수해 1년 11개월 만인 1991년 12월에 쏘나타를 기본으로 납축전지를 내장한 전기자동차를 탄생시켰다. 이후 1992년 6월에는 1호차에 비해 성능이 월등히 향상된 전기자동차 2호를 개발했다. 이후 지속적인 성능 개선 노력을 바탕으로 1993년도에는 월등히 성능을 개선한 3호, 4호를 개발했다.

전기자동차 3호는 쏘나타 차체에 첨단 배터리, 모터, 컴퓨터 제어장치 등을 내장해 최고속도 시속 130km, 1회 충전 주행거리 120km를 달성했으며, 스쿠프를 기본으로 한 4호차는 특수합금으로 제작된 도어, 트렁크 리드, 스티어링 휠 등을 장착해 차량 중량을 감소시켜 최고속도 시속 120km, 1회 충전 주행거리 140km를 달성했다. 이후 그린카 4대 강국 진입을 위한 친환경차 개발 계획을 발표하면서 2011년부터 순수전기차 인프라 구축을 위한 시험운행에 돌입했다.

현대차는 그 첫 단계로 2009년 9월 프랑크푸르트 모터쇼에 i10 순수전기차를 선보였다. 현대차는 이를 기반으로 그해 9월 9일 청와대에서 국내 최초로 개발된 전기차 ‘블루온(BlueOn)’을 공개했다. 블루온은 고효율의 전기모터와 함께 국내 최초로 국산화 개발에 성공한 16.4kWh의 전기차 전용 리튬이온폴리머 배터리를 탑재해 최고출력 81ps(61kW)의 강력한 동력성능을 갖췄다.

전기차 상용화의 시작, 기아차 ‘레이 EV’… ‘쏘울 EV’로 가속도

2011년 말에는 기아차의 경형 CUV모델인 TAM 모델에 전기차 시스템을 탑재한 레이 전기차를 선보였다.

레이 EV는 기아차가 선보인 신개념 미니 CUV 레이에 50kW의 모터와 16.4kWh의 리튬이온 배터리를 장착한 고속 전기차로 배터리와 전기모터만으로 움직여 주행 중 탄소 배출이 전혀 없는 완벽한 친환경 차량이다. 특히, 레이 EV는 국내 최초로 일반 차량과 같은 라인에서 생산되는 양산형 고속 전기차로 기아차는 전기차 양산체제를 구축함으로써 본격적인 국산 전기차 시대를 열었다.

쏘울 EV

기아차는 레이 EV에 이어서 ‘2014 시카고 모터쇼’에서 세계 최초로 쏘울 EV를 공개했다. 쏘울 EV는 정지 상태에서 시속 100km/h에 도달하는 데 12초 이내로 걸리며, 81.4kW급 전기모터가 장착돼 최대출력은 109마력(ps), 최대 토크는 약 29kgf·m의 우수한 동력 성능을 갖췄다.

쏘울 EV는 2014년 4월 처음 출시된 이후 2017년 4월까지 국내외에서 총 2만3487대가 팔리며 국산 전기차 모델 중 가장 많은 판매량을 기록하고 있다.

쏘울EV는 처음 27kWh의 리튬이온 배터리를 장착했으나, 2017년 3월 배터리 용량을 늘린 2018년형 모델을 선보였다. 이를 통해 1회 충전 시 주행가능거리를 기존 148km에서 180km로 21.6% 늘렸다. 충전은 급속 충전 시 23분(100kW로 충전 시)∼33분(50kW로 충전 시), 완속 충전시 5시간 40분 만에 충전이 가능하다.

국내 최장 1회 주행가능거리 자랑하는 ‘아이오닉 일렉트릭’

아이오닉 일렉트릭

현대차가 올해 3월 제주에서 열린 ‘2016 국제 전기 자동차 엑스포’에서 처음으로 선보인 ‘아이오닉 일렉트릭’은 국내 시판 중인 순수 전기차 중 최장 1회 충전 주행거리를 자랑한다.

아이오닉 일렉트릭은 올해 5월 정부로부터 1회 충전 주행거리 191km(복합기준: 도심 206km·고속도로 173km)를 인정받아, 현재 국내 판매되고 있는 경쟁 차들보다 주행거리가 43∼100km 가량 더 우수한 수준을 자랑한다.

특히 지난해 7월 국내 각종 언론사 80여 명의 기자를 대상으로 진행된 미디어 시승행사에서 1회 충전 주행거리를 환산한 결과 최고 383.4km, 참가자 전원 평균 주행거리 역시 222.8km로 실주행에서 더욱 우수한 효율성을 입증했다.

미국 환경보호청(EPA)은 휘발유 1갤런(약 3.8L)을 넣는 데 필요한 비용으로 전기차를 충전했을 때 주행할 수 있는 거리를 측정한 결과 아이오닉 일렉트릭은 평균 136마일로 BMW i3(124마일)를 비롯해 쉐보레 볼트EV(119마일), 폴크스바겐 e골프(116마일), 닛산 리프(114마일), 테슬라 모델S 60D(104마일) 등 경쟁 모델보다 높은 기록을 보였다. 또한 EPA는 아이오닉 일렉트릭을 1년간 몰 때 들어가는 충전 비용은 평균 500달러(약 58만6000원)로, 주요 전기차 모델 가운데 가장 저렴한 것으로 추정했다.

아이오닉 일렉트릭은 국내에서 ‘N트림’과 ‘Q트림’ 2가지 모델로 판매가 되고 있으며, 판매가격은 세제 혜택 후 기준으로 각각 4000만 원, 4300만 원이다.

김민식 기자 mskim@donga.com