아이폰과 만난 메르세데스 벤츠의 전기차와 연료전지차
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글 : 채영석(webmaster@global-autonews.com)|
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승인 2010-02-09 07:15:36 |
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아이폰과 만난 메르세데스 벤츠의 전기차와 연료전지차
연 초 토요타 문제로 다른 모든 일들은 묻혀 버린 느낌이다. 하지만 자동차회사들은 새판짜기의 한 복판에서 지속가능성과 실속의 사이에서 미래를 위한 다양한 노력을 하고 있다. 먼 미래를 위한 준비도 해야 하고 당장의 수익도 내야 하는 비즈니스의 특성은 여전히 모든 업체들을 압박하고 있다. 내연기관 자동차를 처음으로 발명한 메르세데스 벤츠는 지속가능성이라는 명제를 위해 어떤 자세를 취하고 있는지 살펴 본다.
글/채영석(글로벌오토뉴스 국장)
자동차산업에서 지속가능성이라고 하는 명제는 곧 화석연료를 사용하지 않는 탈 것을 만들어 내는 것이다. 궁극적으로는 내연기관이 아닌 다른 어떤 것이 필요하다. 당장에는 에너지 원을 무엇으로 하든지 결국은 전기모터를 이용해 주행할 수밖에 없을 것이라는 쪽으로 의견이 모아져 있다.
현실은 그 도입부에 있다. 각종 미디어로 오르내리는 빈도수에 비해 가능성은 아직 초보 수준이다. 충전을 하는 순수 전기자동차든지 발전을 하며 달리는 연료전지차든지 배터리와 모터라고 하는 기본 요소는 같다. 넓은 의미의 전기자동차로의 여정이다. 금방이라도 우리 앞에 나타날 것 같이 호들갑을 떨었으나 지금은 오히려 주춤해 진 듯한 분위기다.
그런 가운데 내연기관을 사용하는 자동차를 처음 발명한 메르세데스 벤츠는 전기자동차와 연료전지차에 대한 그들의 노력을 공개했다. 유럽의 미디어들을 대상으로 모나코에서 ‘TecDay E-Drive’라는 이벤트를 개최한 것이다. 메르세데스가 배포한 보도자료를 중심으로 소개한다.
다임러 AG는 지난 2009프랑크푸르트모터쇼를 통해 메르세데스 벤츠 블루제로 E-Cell플러스의 프로토 타입 모델을 공개했다. 가정용 전원으로부터 충전하는 플러그 인 하이브리드카로 최대 약 100km를 모터만으로 주행할 수 있다. 배터리 잔량이 적어지면 충전전용 엔진이 시동하고 항속거리는 600km까지 늘어난다.
그보다 먼저 다임러는 2009 디트로이트오토쇼에 3대의 컨셉트 블루제로를 출품했었다. 이 모델은 차세대 B클래스의 일단을 볼 수 있는 컨셉트카다. 샌드위치 플로어 구조의 플로어 아래에 리튬 이온 배터리등 구동장치를 탑재함으로써 같은 차체로 세 종류의 파워 트레인을 탑재한다고 하는 차만들기를 하고 있다. 그런 구조는 다양한 파워트레인을 수납할 수 있을 뿐 아니라 무게 중심이 낮아 운동성능에도 손상을 주지 않는다는 장점이 있다.
컨셉트 블루 제로의 파워트레인은 모터, 모터+엔진, 모터+연료전지의 세 종류. 차명은 EV사양이 컨셉트 블루제로 E-CELL、 하이브리드 사양이 컨셉트 블루제로 E-CELL플러스、 연료전지 사양이 컨셉트 블루제로 F-CELL. 차체 크기는 전장×전폭×전고가 4,220×1,890×1,590mm.
E-Cell은 리튬 이온 배터리를 탑재한 순수 전기차로 항속거리는 200km를 목표로 하고 있다. F-Cell 은 연료전지차로 압축수소를 연료로하며 항속거리는 400km 이상에 달한다.
세 번째가 컨셉트 블루제로 E-Cell플러스로 1월의 디트로이트오토쇼에서의 공개된 모델보다 몇 달 사이에 각 부분이 숙성되었으며 시판 직전의 프리 프로덕션 모델 수준으로 완성된 것이다.
블루제로 E-CELL플러스는 GM의 시보레 볼트와 마찬가지로 기본은 모터로 주행하는 전기자동차다. 충전 전용 엔진도 탑재하고 있고 배터리 잔량이 부족하면 엔진을 돌려 충전을 한다. GM 은 볼트를 익스텐디드 레인지(Extended Range) EV라고 하고 있는데 다임러는 블루제로 E-CELL플러스를 레인지 익스텐더(Range Extender)라고 하고 있다.
시스템의 핵심은 소형 모터. 최고출력 136ps, 최대토크 32.6kgm를 발휘하는 모터를 프론트 액슬에 탑재한다. 2차 전지는 충전용량 18kW의 리튬 이온 배터리로 0-100km/h 가속성능이 11초 이하, 최고속도는 150km/h（스피드 리미터 작동）다.
모터 단독으로의 최대 항속거리는 약 100km이지만 배터리 잔량이 부족하면 전용 엔진이 시동되어 충전을 해 주행할 수 있는 구조다. 이 엔진은 스마트 포 투용 1.0리터 직렬 3기통 터보차저 사양으로 최고출력 68ps 로 제너레이터를 돌려 모터로 전력을 공급함과 함께 배터리의 충전을 한다. 그렇게 해서 최대 항속거리 600km까지 늘일 수 있다. 유럽 연합 모드 연비는 리터당 26.4km, 이산화탄소 배출량은 32g/km로 뛰어난 환경성능을 자랑한다.
이 세 가지 컨셉트카는 광범위하게 전기차로 분류할 수 있다.
스마트 ed 전기차의 아이폰과 만나다
메르세데스 벤츠는 2007년부터 런던에서 100대의 스마트 ed를 선별된 고객에게 제공해 실제 상황에서의 반응을 살펴왔다. 이들로부터 얻은 자료는 기본적으로는 긍정적인 반응이었지만 100km전후의 항속거리에 대한 불만이 많았다. 특히 현재 출시 중인 전기차들도 혹한 상황에서는 그 항속거리가 더 짧아진다.
어쨌든 다임러 AG는 2009년부터 2세대 스마트 ed를 프랑스 공장에서 생산하고 있다. 2009년 말까지 1,000대가 생산되어 베를린의 유저들에게 제공됐다. 앞으로는 로마와 파리, 피사, 마드리드, 그리고 함부르크와 스위스, 나아가서는 유럽 전역과 미국에까지 이 프로젝트를 확대해 나간다는 방침이다.
또한 2012년까지는 일반 유저들도 구입할 수 있는 기회를 제공하는 목표를 세워 놓고 있다. 그때까지는 리튬 이온 배터리는 테슬라와 공동개발 해 공급한다. 그 후로는 독일 제조사에서 공급을 받을 것으로 알려졌다. 이 회사는 다임러가 독일 화학공업회사 EVONIK과 공동으로 설립한 합작회사로 현재 구 동독지역인 작센주에 대규모 공장을 건설하고 있으며 2011년 후반부터 탑재될 모든 배터리를 이 공장에서 생산하게 된다.
1세대 모델과 다른 점은 니켈 수소 대신 리튬 이온 배터리를 사용한다는 것이다. 리튬 이온 배터리의 특징은 280℃ 부근에서 최대의 효율을 발휘하는 니켈수소와는 달리 상온에서도 확실하게 작동한다는 것이다. 또 같은 부피로도 에너지의 축적량이 리튬이온이 더 많다. 또 추월시 필요한 킥 다운에서도 30kW의 큰 파워를 2분간 발생시킬 수도 있다.
탑재된 전기모터는 최고출력 20kW와 최대토크 120Nm을 발생하며 0-60mph 가속성능은 6.5초, 최고속도는 100km/h로 배터리 보호를 위해 제한장치가 작동되도록 설정되어 있다. 16.5kW의 용량을 가진 리튬 이온 배터리에의 충전은 가정용 전원이나 전용 충전장비로도 가능하다. 이 충전방식에 관해서는 유럽공통의 충전소 규격을 확립하기 위해 자동차회사들과 전력회사가 3상전류 네트워크와 30 암페어의 전력공급을 위해 공통의 장비를 개발했다.
스마트 ed의 완전 충전을 위해 필요한 시간은 230V전원으로 7시간이 소요된다. 또 독일에서 충전비용은 2유로(약 3,000원)로 계산되고 있다. 신형 스마트 ed의 충전상황은 아이폰을 통해 확인할 수 있다. 또 현재의 항속거리와 가장 가까운 충전소도 확인 가능하다. 충전을 하고 있는 사이에 아이폰을 리모콘처럼 사용해 출발 전에 에어컨을 작동시킬 수도 있다.
2세대로 진화한 수소 연료전지차의 현재
한편 다임러는 B200을 베이스로 한 연료전지차 F-Cell의 연구도 계속하고 있다. 초대 모델은 클래스를 베이스로 했었다. 당시 메르세데스 벤츠는 2010년 양산에 들어갈 것이라고 선언했었다.
샌드위치 구조의 플로어 아래에 700바로 압축한 수소를 카본 탱크 내에 봉인 탑재해 연료전지 스택으로 보낸다. 그리고 최고출력 136ps, 최대토크 290Nm를 발생하는 모터를 구동한다.
순간적으로 최대토크를 발생하는 모터의 특성으로 50km/h의 속도로 달리는 시가지 주행에서는 제법 경쾌한 템포로 주행할 수 있다. 하지만 100km/h부근까지 가속하면 가솔린 엔진 등 내연기관과 비교하면 힘이 부족하다.
다시 말하면 도시 내에서의 주행은 전기차로 해소하고 장거리 주행을 위해서는 연료전지차로 가야 한다는 이론에 도달하려면 아직은 많은 시간이 필요하다는 것을 알 수 있다.
연료전지의 문제는 스택이다. 우선 비용이 천문학적이다. 현재 시험용으로 수소를 사용하는 연료전지차 한 대를 만드는데 비용은 5억 정도라는 이야기가 있는데 그것도 확실치 않다. 그 비용의 핵에는 백금이 있다고 하는데 그것만이 문제가 되는 것은 아니다. 스택에 산소를 공급해 주는 컴프레서, 셀 내의 습도를 유지해 주는 가습기, 거대한 라디에이터, 카본 분리기 등 높은 비용을 요구하는 부품들이 많다. 운행과정에서는 저온에서의 시동성이 나쁘다.
메르세데스 벤츠의 초대 F-Cell은 카나다 발라드사제의 연료전지 스택을 탑재했다. 68.5kW, 210Nm의 성능을 발휘하며 최고속도는 140km/h였다. 전기자동차로서의 성능만 따지면 괜찮은 수준이었다. 하지만 회생 브레이크의 위화감 등 문제점이 많았다.
2세대인 B클래스 베이스의 F-Cell은 초대의 제트기 소리가 들리지 않는다. 공기를 압축해 보내는 방식을 수퍼차저에서 터보차저를 절반으로 나누어 좁힌 형태의 컴프레서를 사용한 결과다. 보다 고회전으로 함으로써 발생하는 주파수대를 인간의 귀에 들리지 않는 영역으로 한 것이다.
또 동력 성능도 크게 진보했다. 우선 스택의 크기가 40% 가량 소형화됐다. 최고출력은 30% 증강된 100kW로, 최대토크는 290NM으로, 연비도 30% 향상되었다. 35MPa였던 수소탱크의 압력을 70MPa로 높여 항속거리를 400km로 높였다. 초대는 150km였다. 성능의 향상도 중요한 내용이지만 다른 부분도 보통 자동차와 비슷한 쪽으로 진보했다는 점이 주목을 끈다.
연 초 토요타 문제로 다른 모든 일들은 묻혀 버린 느낌이다. 하지만 자동차회사들은 새판짜기의 한 복판에서 지속가능성과 실속의 사이에서 미래를 위한 다양한 노력을 하고 있다. 먼 미래를 위한 준비도 해야 하고 당장의 수익도 내야 하는 비즈니스의 특성은 여전히 모든 업체들을 압박하고 있다. 내연기관 자동차를 처음으로 발명한 메르세데스 벤츠는 지속가능성이라는 명제를 위해 어떤 자세를 취하고 있는지 살펴 본다.
글/채영석(글로벌오토뉴스 국장)
자동차산업에서 지속가능성이라고 하는 명제는 곧 화석연료를 사용하지 않는 탈 것을 만들어 내는 것이다. 궁극적으로는 내연기관이 아닌 다른 어떤 것이 필요하다. 당장에는 에너지 원을 무엇으로 하든지 결국은 전기모터를 이용해 주행할 수밖에 없을 것이라는 쪽으로 의견이 모아져 있다.
현실은 그 도입부에 있다. 각종 미디어로 오르내리는 빈도수에 비해 가능성은 아직 초보 수준이다. 충전을 하는 순수 전기자동차든지 발전을 하며 달리는 연료전지차든지 배터리와 모터라고 하는 기본 요소는 같다. 넓은 의미의 전기자동차로의 여정이다. 금방이라도 우리 앞에 나타날 것 같이 호들갑을 떨었으나 지금은 오히려 주춤해 진 듯한 분위기다.
그런 가운데 내연기관을 사용하는 자동차를 처음 발명한 메르세데스 벤츠는 전기자동차와 연료전지차에 대한 그들의 노력을 공개했다. 유럽의 미디어들을 대상으로 모나코에서 ‘TecDay E-Drive’라는 이벤트를 개최한 것이다. 메르세데스가 배포한 보도자료를 중심으로 소개한다.
다임러 AG는 지난 2009프랑크푸르트모터쇼를 통해 메르세데스 벤츠 블루제로 E-Cell플러스의 프로토 타입 모델을 공개했다. 가정용 전원으로부터 충전하는 플러그 인 하이브리드카로 최대 약 100km를 모터만으로 주행할 수 있다. 배터리 잔량이 적어지면 충전전용 엔진이 시동하고 항속거리는 600km까지 늘어난다.
그보다 먼저 다임러는 2009 디트로이트오토쇼에 3대의 컨셉트 블루제로를 출품했었다. 이 모델은 차세대 B클래스의 일단을 볼 수 있는 컨셉트카다. 샌드위치 플로어 구조의 플로어 아래에 리튬 이온 배터리등 구동장치를 탑재함으로써 같은 차체로 세 종류의 파워 트레인을 탑재한다고 하는 차만들기를 하고 있다. 그런 구조는 다양한 파워트레인을 수납할 수 있을 뿐 아니라 무게 중심이 낮아 운동성능에도 손상을 주지 않는다는 장점이 있다.
컨셉트 블루 제로의 파워트레인은 모터, 모터+엔진, 모터+연료전지의 세 종류. 차명은 EV사양이 컨셉트 블루제로 E-CELL、 하이브리드 사양이 컨셉트 블루제로 E-CELL플러스、 연료전지 사양이 컨셉트 블루제로 F-CELL. 차체 크기는 전장×전폭×전고가 4,220×1,890×1,590mm.
E-Cell은 리튬 이온 배터리를 탑재한 순수 전기차로 항속거리는 200km를 목표로 하고 있다. F-Cell 은 연료전지차로 압축수소를 연료로하며 항속거리는 400km 이상에 달한다.
세 번째가 컨셉트 블루제로 E-Cell플러스로 1월의 디트로이트오토쇼에서의 공개된 모델보다 몇 달 사이에 각 부분이 숙성되었으며 시판 직전의 프리 프로덕션 모델 수준으로 완성된 것이다.
블루제로 E-CELL플러스는 GM의 시보레 볼트와 마찬가지로 기본은 모터로 주행하는 전기자동차다. 충전 전용 엔진도 탑재하고 있고 배터리 잔량이 부족하면 엔진을 돌려 충전을 한다. GM 은 볼트를 익스텐디드 레인지(Extended Range) EV라고 하고 있는데 다임러는 블루제로 E-CELL플러스를 레인지 익스텐더(Range Extender)라고 하고 있다.
시스템의 핵심은 소형 모터. 최고출력 136ps, 최대토크 32.6kgm를 발휘하는 모터를 프론트 액슬에 탑재한다. 2차 전지는 충전용량 18kW의 리튬 이온 배터리로 0-100km/h 가속성능이 11초 이하, 최고속도는 150km/h（스피드 리미터 작동）다.
모터 단독으로의 최대 항속거리는 약 100km이지만 배터리 잔량이 부족하면 전용 엔진이 시동되어 충전을 해 주행할 수 있는 구조다. 이 엔진은 스마트 포 투용 1.0리터 직렬 3기통 터보차저 사양으로 최고출력 68ps 로 제너레이터를 돌려 모터로 전력을 공급함과 함께 배터리의 충전을 한다. 그렇게 해서 최대 항속거리 600km까지 늘일 수 있다. 유럽 연합 모드 연비는 리터당 26.4km, 이산화탄소 배출량은 32g/km로 뛰어난 환경성능을 자랑한다.
이 세 가지 컨셉트카는 광범위하게 전기차로 분류할 수 있다.
스마트 ed 전기차의 아이폰과 만나다
메르세데스 벤츠는 2007년부터 런던에서 100대의 스마트 ed를 선별된 고객에게 제공해 실제 상황에서의 반응을 살펴왔다. 이들로부터 얻은 자료는 기본적으로는 긍정적인 반응이었지만 100km전후의 항속거리에 대한 불만이 많았다. 특히 현재 출시 중인 전기차들도 혹한 상황에서는 그 항속거리가 더 짧아진다.
어쨌든 다임러 AG는 2009년부터 2세대 스마트 ed를 프랑스 공장에서 생산하고 있다. 2009년 말까지 1,000대가 생산되어 베를린의 유저들에게 제공됐다. 앞으로는 로마와 파리, 피사, 마드리드, 그리고 함부르크와 스위스, 나아가서는 유럽 전역과 미국에까지 이 프로젝트를 확대해 나간다는 방침이다.
또한 2012년까지는 일반 유저들도 구입할 수 있는 기회를 제공하는 목표를 세워 놓고 있다. 그때까지는 리튬 이온 배터리는 테슬라와 공동개발 해 공급한다. 그 후로는 독일 제조사에서 공급을 받을 것으로 알려졌다. 이 회사는 다임러가 독일 화학공업회사 EVONIK과 공동으로 설립한 합작회사로 현재 구 동독지역인 작센주에 대규모 공장을 건설하고 있으며 2011년 후반부터 탑재될 모든 배터리를 이 공장에서 생산하게 된다.
1세대 모델과 다른 점은 니켈 수소 대신 리튬 이온 배터리를 사용한다는 것이다. 리튬 이온 배터리의 특징은 280℃ 부근에서 최대의 효율을 발휘하는 니켈수소와는 달리 상온에서도 확실하게 작동한다는 것이다. 또 같은 부피로도 에너지의 축적량이 리튬이온이 더 많다. 또 추월시 필요한 킥 다운에서도 30kW의 큰 파워를 2분간 발생시킬 수도 있다.
탑재된 전기모터는 최고출력 20kW와 최대토크 120Nm을 발생하며 0-60mph 가속성능은 6.5초, 최고속도는 100km/h로 배터리 보호를 위해 제한장치가 작동되도록 설정되어 있다. 16.5kW의 용량을 가진 리튬 이온 배터리에의 충전은 가정용 전원이나 전용 충전장비로도 가능하다. 이 충전방식에 관해서는 유럽공통의 충전소 규격을 확립하기 위해 자동차회사들과 전력회사가 3상전류 네트워크와 30 암페어의 전력공급을 위해 공통의 장비를 개발했다.
스마트 ed의 완전 충전을 위해 필요한 시간은 230V전원으로 7시간이 소요된다. 또 독일에서 충전비용은 2유로(약 3,000원)로 계산되고 있다. 신형 스마트 ed의 충전상황은 아이폰을 통해 확인할 수 있다. 또 현재의 항속거리와 가장 가까운 충전소도 확인 가능하다. 충전을 하고 있는 사이에 아이폰을 리모콘처럼 사용해 출발 전에 에어컨을 작동시킬 수도 있다.
2세대로 진화한 수소 연료전지차의 현재
한편 다임러는 B200을 베이스로 한 연료전지차 F-Cell의 연구도 계속하고 있다. 초대 모델은 클래스를 베이스로 했었다. 당시 메르세데스 벤츠는 2010년 양산에 들어갈 것이라고 선언했었다.
샌드위치 구조의 플로어 아래에 700바로 압축한 수소를 카본 탱크 내에 봉인 탑재해 연료전지 스택으로 보낸다. 그리고 최고출력 136ps, 최대토크 290Nm를 발생하는 모터를 구동한다.
순간적으로 최대토크를 발생하는 모터의 특성으로 50km/h의 속도로 달리는 시가지 주행에서는 제법 경쾌한 템포로 주행할 수 있다. 하지만 100km/h부근까지 가속하면 가솔린 엔진 등 내연기관과 비교하면 힘이 부족하다.
다시 말하면 도시 내에서의 주행은 전기차로 해소하고 장거리 주행을 위해서는 연료전지차로 가야 한다는 이론에 도달하려면 아직은 많은 시간이 필요하다는 것을 알 수 있다.
연료전지의 문제는 스택이다. 우선 비용이 천문학적이다. 현재 시험용으로 수소를 사용하는 연료전지차 한 대를 만드는데 비용은 5억 정도라는 이야기가 있는데 그것도 확실치 않다. 그 비용의 핵에는 백금이 있다고 하는데 그것만이 문제가 되는 것은 아니다. 스택에 산소를 공급해 주는 컴프레서, 셀 내의 습도를 유지해 주는 가습기, 거대한 라디에이터, 카본 분리기 등 높은 비용을 요구하는 부품들이 많다. 운행과정에서는 저온에서의 시동성이 나쁘다.
메르세데스 벤츠의 초대 F-Cell은 카나다 발라드사제의 연료전지 스택을 탑재했다. 68.5kW, 210Nm의 성능을 발휘하며 최고속도는 140km/h였다. 전기자동차로서의 성능만 따지면 괜찮은 수준이었다. 하지만 회생 브레이크의 위화감 등 문제점이 많았다.
2세대인 B클래스 베이스의 F-Cell은 초대의 제트기 소리가 들리지 않는다. 공기를 압축해 보내는 방식을 수퍼차저에서 터보차저를 절반으로 나누어 좁힌 형태의 컴프레서를 사용한 결과다. 보다 고회전으로 함으로써 발생하는 주파수대를 인간의 귀에 들리지 않는 영역으로 한 것이다.
또 동력 성능도 크게 진보했다. 우선 스택의 크기가 40% 가량 소형화됐다. 최고출력은 30% 증강된 100kW로, 최대토크는 290NM으로, 연비도 30% 향상되었다. 35MPa였던 수소탱크의 압력을 70MPa로 높여 항속거리를 400km로 높였다. 초대는 150km였다. 성능의 향상도 중요한 내용이지만 다른 부분도 보통 자동차와 비슷한 쪽으로 진보했다는 점이 주목을 끈다.
