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메르세데스-벤츠의 연료전지차 개발 10년

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글 : 채영석(webmaster@global-autonews.com)
승인 2008-11-21 16:49:40

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메르세데스-벤츠는 연료 전지 개발의 전문성과 자원 확보 및 앞선 기술 개발을 위해 포드(Ford) 사와 연료 전지 전문 업체인 발라드(BALLARD)사와 전략적 제휴를 맺은 바 있다. 이를 바탕으로 메르세데스-벤츠는 지난 10년간 연료 전지 기술의 실현 가능성을 실험하기 위해 여러 가지 신 개념의 자동차를 개발해왔다.

연료 전지는 산소와 수소의 반응으로부터 에너지를 생성해낸다. 이때 연료 전지는 높은 효율을 내며, 사용 연료의 종류에 따라 차이가 있긴 하지만 연료 사용 시 발생되는 배출가스가 거의 없거나 전혀 발생되지 않는 장점을 갖추고 있다. 즉, 수소를 동력으로 사용하는 연료 전지의 경우 무해한 수증기만을 배출하게 되는 것이다.

수소는 여러 가지 방법으로 저장 및 공급될 수 있다. 가장 일반적으로 사용되는 에너지 매체는 가스나 영하 254℃ 이하로 냉각시킨 액체 상태의 메탄올이나 휘발유, 수소화 붕소 나트륨(sodium borohydride), 메탈 수소화합물 등이 있다. 이러한 에너지 매체는 각 물질 고유의 장점과 단점을 갖고 있는 까닭에 메르세데스-벤츠는 여러 가지의 시험을 거쳐 현재 에너지 매체로 가스 상태의 수소에 초점을 맞추고 있다.

1994: 네카 1 (NECAR 1)

1994년 4월 13일, 메르세데스-벤츠는 최초의 연료 전지 자동차인 NECAR 1(새로운 전기 자동차)를 공개하므로써 새로운 에너지원의 기술적 가능성을 증명한 바 있다. 당시 800kg에 달하는 연료 전지 장치가 네카 1의 공간을 모두 차지해 운전석과 앞 좌석의 승객 공간만이 남아 있던 터라 이 실험용 자동차는 마치 바퀴 달린 실험실처럼 보였었다.

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1996: 네카2 (NECAR 2)

1996년 5월 14일, 6인승 메르세데스-벤츠V-Class의 NECAR 2가 공개되었다. 네카2의 주행 범위는 250km였으며 최고 속도는 시속 110km와 최대 토크 50kW를 발휘하는 연료 전지 장치가 뒷좌석 의자 밑에 장착되었다. 한편, 수소탱크는 차체 지붕 위에 탑재되어 승객용 내부 공간은 전체적으로 활용할 수 있게 되었다.

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1997: 네버스 (NEBUS)

1997년 5월, 메르세데스-벤츠는 연료 전지 버스인 NEBUS(New Electric Bus)를 시내버스로 운행하므로써 연료 전지 추진력 기술의 새로운 전기를 마련하게 된다. 네버스(NEBUS)는 한 개의 수소 탱크로 250km를 주행할 수 있었으며, 이는 기존의 버스가 일반적으로 주행할 수 있는 거리를 훨씬 넘는 거리로 최고 속도는 시속 80km에 달했다. 네버스(NEBUS)는 오슬로와 함부르크, 펄스, 멜버른, 멕시코 시티 및 세크라멘토에서 정규적인 운행에 대한 적합성을 입증한 바 있다.

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1997: 네카3 (NECAR 3)

1997년, 네카3(NECAR 3)으로 메르세데스-벤츠는 연료 전지에 필요한 수소가 액체연료로부터 직접 만들어질 수 있다는 것을 최초로 입증해낸다. 네카 3(NECAR 3)은 메탄올을 연료로 사용하였으며 시속 120km까지 속도를 낼 수 있다. 메르세데스-벤츠 A-Class를 기반으로 한 네카3(NECAR 3)은 연료 전지 시스템과 여러 가지 개량 장치를 탑재하고도 2명의 승객을 태울 수 있는 충분한 공간을 갖고 있다.

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1999: 네카4 (NECAR 4)

1999년, 메르세데스-벤츠는 최초로 A-Class의 바닥 사이에 70kW의 출력을 발휘하는 소형 연료 전지 시스템을 장착한 네카4(NECAR 4) 개발에 성공하게 된다. 액체 수소를 사용한 이 자동차는 최고 시속 145km에 450km를 주행했다. 또한 다섯 명이 탈 수 있는 충분한 공간과 짐을 실을 수 있는 공간도 갖추고 있다. 네카4(NECAR 4)는 1999년 3월 16일 워싱턴에서 일반인들에게 첫 선을 보였다.

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네카 4A(NECAR 4A)는 “캘리포니아 연료 전지 파트너쉽”의 시범 테스트에 소개되었다. 한단계 더 발전된 네카 4A의 연료 전지 기술은 NECAR 4에 기반을 두고 있으며, 75kW에 달하는 출력을 발휘하는 연료 전지 본체가 그 핵심 요소를 이루고 있었다. 당시 네카4A는 200km를 주행할 수 있었으며 최고 속도는 시속 145km였다. 추운 겨울과 더운 여름 사막과 같은 두 가지 극한 기후 조건에서 수행된 광범위한 주행 시험에서도 네카 4A는 주행 적합성을 입증해낸 바 있다.

2000: 네카5 (NECAR 5)

2000년 11월, 메르세데스-벤츠는 수소 저장 매체로 메탄올을 사용한 연료 전지 자동차 네카5(NECAR 5)를 선보였다. 이는 네카3(NECAR 3)의 기술을 승계한 차량으로서 시속 150km까지 주행할 수 있었다. 메르세데스-벤츠 A-Class를 기반으로 한 네카5도 메탄올 리포머를 비롯한 모든 주행 시스템은 차체 바닥에 탑재되어 있었다. 네카5의 주행장치는 네카3(NECAR 3)에 비해 그 크기가 절반 밖에 되지 않았으며 300kg이나 더 가벼운 반면, 드라이빙 파워는 50% 이상 향상되었다.

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2002년 네카5는 미국 샌프란시스코에서 워싱턴까지 미국 대륙을 횡단하며 캘리포니아의 뜨거운 기후와 이에라 네바다와 로키 산맥의 춥고 눈 내리는 기후 조건을 통과하며 연료 전지 자동차로서 5,250km라는 긴 주행기록을 세웠다. 당시 대륙 횡단 주행 과정에서 네카5는 2,640m 높이의 산을 여러 개 넘었으며 대도시의 교통 체증도 견뎌 냈다. 네카5의 미국 대륙횡단의 목적은 일상 운행 조건 하에서 네카5의 기술적인 한계를 시험하기 위한 것이었다.

2001: 에르메스 스프린터 (Hermes Sprinter)

2001년, 메르세데스-벤츠는 독일 함부르크의 운송회사인 에르메스 버산드 서비스(Hermes Versand Service)사와 합작회사를 설립하여 연료 전지를 동력으로 사용하는 메르세데스-벤츠 스프린터(Sprinter)를 상용화하기 위한 시험을 시행했다. 에르메스 스프린터는 가스 상태의 수소를 연료로 운행되었으며150km를 달릴 수 있다. 또한 55kW의 전동기는 최고 속도 120km를 발휘했다. 에르메스 스프린터는 상용화 첫 해에 4계절을 모두 지내며 16,000km를 주행했으며 4,200명의 고객들에게 운반물을 배송했다.

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2002: 더 시타로 (The Citaro) 시내 버스

10 개의 유럽 대중 교통 운송 회사들은 2002년에 혁신적인 “시타로” 시내 버스를 3대씩 구입해 실제로 시타로가 운행 빈도가 높은 정규 시내 운행 노선에서도 운행이 가능한지 2년 간 시험한 바 있다. 당시 시타로 시내 버스들은 북극의 겨울과 스페인의 여름이라는 양 극단의 기후 조건에서도 견뎌낼 수 있음을 입증해낸 바 있다. 12미터에 달하는 메르세데스-벤츠 시타로(Citaro) 시내 버스는 연료 전지를 동력으로 200km를 달릴 수 있었으며 1회 70명까지의 승객을 수송할 수 있었다. 한편200kW의 출력을 가진 연료 전지 장치는 압축 수소 실린더에 주입된 상태로 차의 지붕 위에 장착되었다.

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2002: A-Class Fuel-Cell

세계 최초의 소형 연료 전지 자동차 시리즈인 A-Class Fuel-Cell 자동차는 현재 유럽, 미국, 일본 및 싱가포르에서 합작회사 파트너들에 의해 운행되고 있다. Fuel-Cell의 전체 연료 전지 시스템은 롱 휠 베이스 기반의 메르세데스-벤츠 A-Class 차체 바닥에 탑재되어있다. 연료 전지 기술은 현재 실제 적용 및 광범위한 필드 테스트를 통해 더욱 발전 되어 나가고 있다.

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