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‘수소연료전지’ 트럭 탄생

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작성일 2016-12-19
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‘수소연료전지’ 트럭 탄생

한번 충전으로 1200km 이동… 차세대 청정연료





미국의 특수차 제조 전문 스타트업인 니콜라모터스(Nikola Motors)가 수소연료전지를 동력으로 하는 친환경 트럭을 최근 선보여 전 세계 자동차업계의 비상한 관심을 모으고 있다.






니콜라모터스가 공개한 니콜라1의 측면도 ⓒ Nikola Motors






첨단기술 전문 매체인 뉴아틀라스(Newatlas)는 ‘트럭 분야의 테슬라(Tesla)’라 불리는 니콜라모터스가 수소연료전지가 탑재된 세미 트럭인 ‘니콜라Ⅰ(NikolaⅠ)’을 공개했다고 보도하면서, 배기가스무배출차(ZEV, Zero Emission Vehicle) 분야의 강력한 다크호스가 될 것으로 보인다고 전망했다. (관련 기사 링크)

수소연료전지란 수소를 연료로 사용하여 전기 에너지를 만드는 시스템으로서, 수소와 산소가 반응할 때 물과 에너지가 발생하는 원리를 이용하여 개발되었다.

화석 연료보다 높은 에너지 밀도를 가진 수소

니콜라Ⅰ에 대한 소개에 앞서 니콜라모터스가 어째서 ‘트럭 분야의 테슬라’로 불려지는 지에 대한 설명이 눈길을 끈다. 도전적이고 창의적인 사업 스타일이 닮아서 그렇게 불려진다는 설명이 주류를 이루지만, 그와 함께 이들의 명칭이 19세기의 유명한 과학자인 ‘니콜라 테슬라(Nikola Tesla)’의 성과 이름을 각각 따왔기 때문이라는 설명도 설득력을 얻고 있다.

이 같은 인연 때문인지, 자동차 업계와 언론에서는 후발주자인 니콜라가 테슬라와 비슷한 행보를 보일지, 아니면 전혀 다른 방향으로 나아갈 지에 대해 많은 관심을 보여 왔다.

니콜라Ⅰ은 이런 궁금증에 대한 니콜라모터스의 대답이다. 테슬라가 전기차가 가진 고정관념을 깼던 것처럼, 니콜라모터스도 단 한 번의 수소 주입으로 1200km 이상의 거리를 달릴 수 있는 혁신적인 트럭을 탄생시켰다는 점에서 이들의 공통점을 찾을 수 있다.




 



수소연료전지가 탑재된 니콜라1의 모습 ⓒ Nikola Motors









수소는 기존의 화석 연료보다 훨씬 높은 에너지 밀도를 갖고 있다. 여기에 내연 기관보다 에너지 변환 효율이 높은 연료전지까지 사용하게 되면 같은 부피의 연료로도 훨씬 더 먼 거리를 주행할 수 있게 된다.

또한 시속 100km에 도달하는 시간도 30초 정도면 가능하다. 이는 내연 기관으로 달리는 기존 트럭의 가속 능력인 60초에 비해 절반밖에 되지 않는 빠른 수치다. 이런 속도가 가능한 이유는 1000마력에 달하는 출력 때문인데, 일반적인 트럭의 출력이 400∼500마력 전후라는 점을 감안하면 니콜라Ⅰ은 상당한 힘을 갖춘 트럭이라 할 수 있다.

물론 단점도 있다. 우선 안전성과 경제성면에서 상당한 문제를 갖고 있다. 안전을 위해 고압의 특수 용기나 혹은 수소 전용 탱크에 보관해야 하고, 순수한 수소를 정제하는데 있어 상당한 비용이 소요된다. 또한 수소를 충전할 수 있는 인프라가 화석 연료에 비해 턱없이 부족하다는 점도 약점으로 꼽힌다.

이에 대해 니콜라모터스의 CEO인 ‘트레버 밀턴(Trevor Milton)’은 “안전성과 경제성 문제는 기술이 진화하면서 조만간 해결될 문제”라고 언급하며 “가장 시급한 부분인 인프라 문제를 해결하기 위해 오는 2018년부터 2019년까지 북미 전역에 364개의 수소 충전 인프라를 구축할 계획”이라고 밝혔다.

무공해와 고출력을 동시에 만족시킬 수 있어

배기가스를 발생시키지 않는 ZEV의 개발은 시대적인 요구가 된지 오래다. 날로 심각해지고 있는 환경오염과 지구 온난화 문제를 해결할 수 있는 거의 유일한 방법이기 때문이다. 그런 점에서 ZEV의 대세로 전기차가 떠오르는 것은 당연한 현상일 수 있다.

하지만 승용차가 아닌 차량이라면 이야기가 달라진다. 전기차용 배터리는 에너지 밀도가 경유나 휘발유에 비해 현저히 낮아서 이를 만약 대형 트럭에 적용한다면 엄청난 양의 배터리가 투입될 수밖에 없다. 배터리의 적재 규모와 비용 모두에서 문제가 발생하게 되는 것이다.

이런 이유로 인해 만약 모든 승용차가 전기차로 대체된다 하더라도, 대형 트럭과 같은 화물수송 용도의 차량은 전기차로 대체되기 어렵다는 것이 전문가들의 공통된 의견이었다.

니콜라Ⅰ이 설계 변경의 위험을 감수하면서까지 수소연료전지로 방향을 바꾼 이유는 바로 이런 점 때문이다. 당초에는 배터리만을 사용하는 전기 트럭으로 제작될 예정이었지만, 무공해와 고출력이라는 두 마리 토끼를 다 잡기 위해 수소연료전지 탑재로 과감하게 방향을 선회한 것이다.


 




니콜라모터스가 구상중인 수소연료전지 트럭의 운행시스템 개요 ⓒ Nikola Motors






이뿐만이 아니다. 수소연료전지를 사용하면 트럭의 적재량도 늘릴 수 있다는 것이 밀턴 CEO의 설명이다. 그는 “기존의 디젤 트럭과 비교했을 때 니콜라Ⅰ의 무게는 약 900kg 정도가 가볍다”라고 소개하며 “가벼워진 그만큼 더 무거운 화물을 적재하는 것이 가능하므로 수익도 늘어나게 된다”라고 설명했다.

수소연료전지 제조에 필요한 수소 공급과 관련하여 니콜라모터스는 내년에 니콜라Ⅰ 제조공장을 건설하고, 그 이듬해인 2018년에는 수소 충전소를 짓는다는 계획을 가지고 있다. 수소 생산에 필요한 에너지는 신재생 에너지를 활용하여 생산할 것으로 알려졌다.

밀턴 CEO는 “니콜라Ⅰ에 탑재되는 수소연료전지 제조를 위해 우리는 모든 과정이 무공해로 이뤄지는 태양열 발전 시설을 이용하여 수소를 생산할 계획”이라고 밝히며 “이를 위해 오는 2020년까지 북미 지역에 56개의 수소 충전소를 만들 예정”이라고 전망했다. 





김준래 객원기자

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 저작권자 2016.12.19 ⓒ ScienceTimes