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연료전지보다 앞서 시작된 BMW의 수소 엔진차

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글 : 채영석(webmaster@global-autonews.com)
승인 2005-06-07 05:38:35

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연료전지보다 앞서 시작된 BMW의 수소 엔진차

수소 에너지가 가솔린을 대신한다는 것은 이미 기정사실화가 되어 있다. 그런데 연료전지가 가장 가까운 대안으로 여겨지고 있는 것과는 달리 사실 수소를 가장 먼저 가솔린의 대안으로 고려한 것은 BMW였다. BMW가 액체수소 엔진의 개발을 시작한 것은 1978년의 일이다. 1978년이라고 하면 제2차 석유파동이 시작된 해이다. 그 5년 전에는 제 1차 석유파동이 일어났고 그 파장은 심상치 않았다. 이어서 제 2차 석유파동은 이란혁명의 진전에 의해 이란 원유의 공급정지와 걸프만 지역의 탱크 수송이 정지되기에 이르렀다. 3년 반에 걸친 그 영향은 지구촌 경제를 뒤흔들었고 에너지 절약 운동이 본격적으로 일어났다.
BMW는 그러한 시대 배경을 간파하고 화석연료의 감소와 엔진의 배출가스에 포함된 유해물질의 정화에는 한계가 있어서 대체연료에의 전투가 시작된 것이다.

BMW 수소자동차는 1978년 시작

BMW 라인업에 액체수소를 연료로 하는 엔진이 최초로 탑재된 것은 1979년의 520이었다. 이 때부터 연료의 형태는 액체수소와 가솔린의 양쪽에 대응한 바이 퓨얼 방식을 채용해왔다. 트렁크 룸은 액체수소를 적재한 초단열 탱크로 가득찼지만 계측기재를 탑재한 상태에서의 최고속도는 140km/h 였다고 한다. BMW의 지원을 받아 연구의 목적으로 독일 우주공학연구소가 제작한 자동차였다.
1984년에는 745i 터보를 베이스로 3.5리터 직렬 6기통 엔진을 액체수소와 가솔린의 바이 퓨얼화해 최고속도는 185km/h에 달했다. 이것도 독일 우주공학연구소와 BMW의 공동 프로젝트다. 1988년에는 BMW 독자 개발에 의한 735i를 베이스로 한 수소와 가솔린의 바이 퓨얼 직렬 6기통으로 희박연소를 채용해 최고속도 180km/h를 실현했다. 수소탱크의 탑재방법의 개선에 의해 수소자동차로서 처음으로 트렁크 스페이스를 확보했다.
그리고 2000년, 현재의 750hL에로 진화했다. 5.4리터 V12엔진을 수소와 가솔린의 바이 퓨얼화해 최고속도 226km/h에 달하고 있다. 또 소량생산이면서 15대를 생산해 하노버에서 개최된 박람회에서의 사용하도록 공급되기도 했었다. 이미 10만km를 주행하고 있는데 그동안 별문제가 없었다고 한다. 15대 정도가 동일한 성능을 보이고 있어 양산화에도 이를 수 있다는 것을 BMW는 강조하고 있다.
연료전지가 아닌 수소엔진을 고집하는 이유를 BMW는 무엇보다 그 양산화의 가능성을 들고 있다.

엔진을 사용하면 새로운 설비투자도 적고 양산에의 이행도 용이하다. 그에 따라 수소의 시대로 조금이라도 빨리 도달할 수 있다고 하는 것이 BMW대체연료화에의 이상인 것이다. 역으로 말하면 석유 시대에서 수소 시대에로의 이행은 그 정도로 용이하다는 얘기일 수도 있다고 BMW는 생각하고 있다는 얘기가 된다.
하지만 수소를 연료로 한 자동차의 가격이 적당하지 않으면 아무리 환경과 에너지의 과제를 해결해도 시장은 수소자동차를 받아들이지 않는다. 또 가솔린에서 수소로 대체하는 연료보급 스테이션의 전환과 보급이 이루어지지 않으면 수소자동차의 이용은 확대되지 않는다. 수소자동차는 750hL의 양산화와 동시에 세계 최초의 자동액체수소 보급설비를 뮌헨의 공항에 설치해 연료보급에의 코스를 만들었다.
자동차 메이커의 노력만으로 사회기반을 충실하게 한다는 것은 불가능하다. 그래서 BMW가 2001년 2월부터 시작한 꺟Ц_ 에너지 월드투어꽣_ 갖는 의미는 크다고 할 수 있다.
아랍의 수장국 연방인 두바이를 시작으로 벨기에의 브뤼셀, 이탈리아의 밀라노, 동경, 미국 로스엔젤레스 등으로 750hL를 운반해 가며 수소의 시대를 실현하기 위한 문제제기를 BMW는 하고 있는 것이다. 독일에서는 태양열을 이용한 수소생산의 방법을 찾고 브뤼셀에서는 자동차의 인증과 보험 등 국경을 초월한 법 정비를 호소하고 밀라노에서는 수소보급소 설치의 보급을 꾀하고자 했고 동경에서는 대도시에서의 수소자동차의 유효성을 보여주었으며 로스엔젤레스에서는 연료전지의 보급에 힘을 쏟고 있는 곳에서 수소자동차의 장래성을 주창했다.

수소의 시대를 하루라도 빨리 맞이하기 위해서는 내일이 아닌 오늘 제 일보를 내 딛는 것이 중요하다고 BMW는 말하고 있다. 원자력발전의 폐지 등 독일은 자동차업계에 한하지 않고 차세대 에너지 시대로의 비전을 명확히 하는 행동을 시작했다.

BMW 제로 에미션의 선택
BMW는 1979년의 최초의 수소엔진자동차부터 액체수소와 가솔린의 바이 퓨얼 방식에 의해 수소자동차를 개발해오고 있다.
그 이유는 분명하다. 수소를 액체로 자동차에 탑재하는 것에 의해 보다 긴 항속거리를 얻을 수 있다는 것. 그렇지만 현실은 수소를 보급하는 설비가 정비되지 않았기 때문에 그때까지는 기존의 가솔린 스탠드에서 급유를 하고 주행하도록 하는 것으로 실용성을 확보하기 위함이다.
최신의 750hL도 액체수소와 가솔린의 바이 퓨얼방식은 그대로 140리터의 초 내열 탱크를 리어 시트의 뒤에 설치하는 것으로 트렁크 룸을 확보하고 있다. 한편으로 5.4리터의 V12엔진은 150kW(약 204마력)의 출력을 얻어 2250kg의 차체를 226km/h의 속도로 달리게 한다.
내부가 진공으로 유지되고 마이너스 253도로 저장된 수소를 가득 채우고 달리는 거리는 최대 350km. 70층에 이르는 글래스파이버와 알루미늄 시트의 층으로 만들어진 초단열 액체수소 탱크의 안전성에 관해 BMW는 충분한 배려를 하고 있고 추돌실험에서의 안전확인은 물론 높은 곳에서의 낙하 시험과 연소테스트를 실시해 높은 안전성을 확인하고 있다. 가솔린 탱크는 통상의 가솔린차와 같은 리어 시트 아래에 있다. 그리고 급유구는 액체수소와 가솔린의 양쪽이 나란히 있다. 수소와 가솔린의 전환은 대시보드에 마련된 스위치 조작 하나로 할 수 있다. 750hL의 또 하나의 화제는 액세서리 전원으로 5kW의 연료전지를 채용하고 있다는 점이다. 탱크의 수소를 이용해 발전을 하는 연료전지를 보조기구 배터리에 대신 탑재하는 것에 의해 엔진 정지 중에도 에어컨을 작동하고 오디오를 감상할 수 있는 등 고급차로서의 쾌적성을 확보하면서 여분의 배출가스를 내뿜지 않도록 하는 노력을 기울이고 있다.
이 연료전지는 42볼트의 고전압 사양으로 되어 있어 보조기기의 에너지 저감에도 기여하고 있다.
BMW에서는 2005년에는 유럽의 주요도시에 적어도 하나씩의 수소 스테이션을 설비해 2010년에는 수 천 대 수준의 수소자동차 판매를 한다고 하는 계획이다

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