특집-현대 블루 드라이브로 미래를 주도한다.
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글 : 채영석(webmaster@global-autonews.com)
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승인 2009-04-22 13:56:36 |
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현대 블루 드라이브로 미래를 주도한다.
블루가 대세다. 환경문제에 대한 해결이 없이는 자동차회사의 미래도 없는 시대다. 글로벌 메이커들이 앞 다투어 블루 전략을 발표하고 있는 상황에서 현대자동차도 많은 기술을 독자적으로 개발하며 존재감을 높여 가고 있다. 최근 현대자동차가 친환경 브랜드로 블루 드라이브(Blue Drive)를 발표한 것을 계기로 현대자동차의 친환경 기술의 전반을 조망해 본다.
현대는 후발주자이다. 후발주자에게는 앞선 주자들을 보고 배울 수 있는 장점이 있지만 기술에 대한 기득권을 이겨내야 한다는 부담도 있다. 현대는 그런 불리한 조건을 딛고 누구보다도 눈부신 성장세를 이뤄냈다. 특히 친환경 기술에서는 그 시간차가 더욱 줄어들고 있다. 최근 1년 사이에는 하이브리드는 물론 플러그-인 방식의 컨셉트카를 내놓고 있으며 구체적인 양산 시기까지 밝히고 있다. 그리고 2리터 가솔린과 3리터 V6 디젤, 최근의 2.2리터 R 엔진까지 기존 내연기관의 효율이 세계 최고 수준에 올라온 것도 주목할 만하다.
현대 하이브리드의 시작은 1995년 제 1회 서울 모터쇼에 나온 FGV-1 컨셉트 카이다. 1970년대부터 개발을 시작한 토요타에 비해 늦은 출발이었고 기술 개발에 투자되는 인력도 비교할 수 없을 정도로 규모가 작았다. 현대의 하이브리드는 FGV-1에 이어 1999년의 FGV-2와 2000년의 베르나 하이브리드로 이어졌다. 최초의 양산 하이브리드로 불리는 프리우스가 1997년 출시됐으니 다른 메이커들처럼 현대 역시도 토요타에 비해 늦은 행보를 보이고 있었다.
본격적인 결과물은 2000년대로 넘어오면서부터다. 현대는 2002년 월드컵에 카운티와 싼타페 전기차를 지원 차량으로 공급하면서 상용화에 대한 본격적인 첫 걸음을 뗐고 2004년에는 처음으로 클릭 하이브리드를 환경부에 공급했다. 클릭 하이브리드는 2003년 5월부터 16개월 간 106억 원의 개발비가 투자된 모델로 대당 가격은 2억 원에 이른다. 도심 연비는 18.0km/L로 일반 가솔린 모델 대비 50%나 좋다.
이듬해에는 베르나와 프라이드 하이브리드로 시범 운행을 시작했다. 베르나 하이브리드는 병렬 방식으로 1.6리터 가솔린 엔진과 13마력의 전기 모터, CVT로 시스템이 구성된다. 배터리는 니켈-수소 방식을 사용했다. 정부 기관에 공급한 베르나와 프라이브 하이브리드의 생산 대수는 재작년까지 1389대에 달한다. 그리고 올해에는 아반떼 LPI 하이브리드의 출시를 눈앞에 두고 있다.
2000년에는 서울시에게 마일드 방식의 하이브리드 버스를 공급하기도 했다. 현대는 2018년까지 7,748대의 하이브리드 버스를, 2011년에는 풀 하이브리드, 2013년에는 연료 전지 버스를 서울시에게 제공할 계획이다. 마일드 방식의 카운티 하이브리드는 정차 또는 재출발 시 자동으로 엔진을 온오프 하는 스톱-스타트 기능이 내장 돼 복잡한 도심에 유용한 시스템이다. 경유 또는 CNG를 연료로 사용하는 버스와 비교 시 연료 소모는 10~15% 적어 10만 km 기준으로 연간 500~800만원을 아낄 수 있다. 거기다 경유 버스 대비 CO2는 21%, NOx는 89%가 줄어든다.
아반떼 LPI 하이브리드는 세계 최초로 LPG 엔진이 사용된 하이브리드이다. 파워트레인은 114마력의 힘을 내는 1.6리터 감마 LPI 엔진과 20마력의 전기 모터, 리튬-폴리머 배터리로 조합된다. 연비는 17.2km/L로 가솔린 모델 대비 41.4%나 향상됐다. 1년/2만 km의 주행 거리 가정 시 아반떼 LPI 하이브리드 연간 유류비는 104만원으로 가솔린 모델 대비 98만원을 아낄 수 있다.
업계 처음으로 적용된 리튬-폴리머 배터리는 프리우스, 인사이트에 쓰이고 있는 니켈 수소 보다 35% 가벼울 뿐만 아니라 에너지 집적도도 더욱 높다. 거기다 충돌 시 승객의 안전을 위해 4중 안전설계를 채택했다. 아반떼 LPI 하이브리드는 전기 모터와 배터리, 인버터, 직류변환 장치 등 핵심적인 기술을 모두 국산화 했다는 데 큰 의미가 있다.
북미에 먼저 소개되는 쏘나타 하이브리드 역시 내년으로 양산이 예정돼 있다. 파워트레인은 2.4리터 가솔린과 6단 자동 변속기, 40마력의 전기 모터가 조합되며 토요타의 프리우스처럼 풀 하이브리드 방식이다. 따라서 엔진과 전기 모터가 단독 또는 동시에 작동이 가능하며 저속에서는 전기차 모드로 주행이 가능하다. 쏘나타 하이브리드는 일반 2.4 모델 대비 연료 소모를 50% 이상 줄였으며 주요 부품을 현대가 독자 개발했다. 국내에는 LPI 하이브리드로 판매될 예정이다.
기아 씨드 하이브리드는 쏘나타 하이브리드와 동일한 시스템이 올라간다. 즉 전기 모터 단독으로 구동이 가능해 복잡한 저속 구간의 일정 거리 안에서는 오염 물질을 배출하지 않는다. 중량이 가벼워진 것을 고려해 전기 모터의 출력은 40마력에서 20마력으로 줄었고 배터리는 리튬-폴리머 방식이 채용된다. 씨드 하이브리드의 공인 연비는 미국 기준으로 20.78km/L, CO2 배출량은 109g/km이다. 0→100km/h 가속 시간과 최고 속도는 각각 11.8초와 185km/h로 일반적인 용도로서는 충분한 수준이다.
연료 전지
당장의 대안으로 하이브리드에 많은 관심이 쏠려 있지만 궁극적인 해법은 수소연료전지라는 게 중론이다. 따라서 많은 메이커들이 수소연료전지 기술의 개발에 박차를 가하고 있다. 수소연료전지가 주목받는 이유는 기존 가솔린 내연 기관의 열 효율이 20% 내외인 것에 반해 연료전지는 최대 60%에 달한다. 수증기 이외에는 일체의 오염 물질을 배출하지 않는다는 점도 큰 장점으로 부각되고 있다. 거기다 연료의 생산부터 자동차의 머플러로 뿜어져 나오는 전체 배기가스의 양은 하이브리드는 물론 전기차 보다 적다. 하지만 인프라의 구축과 함께 수소 저장 기술의 미비 등으로 아직도 많은 메이커들이 상용화에 애를 먹고 있다.
모하비 FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle)는 스포티지 연료전지의 성능을 대폭 향상시킨 모델이다. i-블루에서 첫 선을 보인 기술이 처음으로 적용됐다는 의미가 있으며 연료전지 스택을 바닥에 낮게 깔아 넉넉한 실내 공간은 물론 운동 성능 면에서도 진일보한 모습을 보이고 있다.
모하비 FCEV에 탑재된 연료전지 스택의 출력은 기존의 108마력에서 44% 높아진 156마력을 발휘한다. 스택의 사이즈가 작아졌음에도 더욱 높은 힘을 발휘하는 것에 주목할 만하다. 거기다 제동 시 발생하는 에너지를 배터리에 저장하는 수퍼커패시터와 고성능 전기 모터가 적용돼 무거운 SUV임에도 23km/L의 연비를 달성하고 있다. 차체 중량은 스포티지 보다 450kg 증가했지만 최고 속도는 160km/h로 더 높아졌다.
수소를 연료로 사용하는 연료전지 모델의 핵심 기술인 저장 시스템 역시 개선됐다. 모하비 FCEV에 적용된 수소 저장 탱크는 기압이 700으로 오르면서 최대 항속 거리가 750km로 늘어났다. 이는 스포티지의 384km 보다 2배 가까이 높은 것이다. 모하비 FCEV는 작년 미국에서 실시한 주행 테스트에서 한 번 충전으로 633km의 거리를 완주하기도 했다. 거기다 주요 핵심 부품을 모두 독자 개발해 전체 코스트를 절반으로 줄인 것도 두드러진 개선이다.
친환경 브랜드 블루 드라이브
현대의 친환경 드라이브는 작년 제네바 모터쇼에 나온 블루 컨셉트카가 시작이다. i-블루는 유럽을 겨냥한 저 CO2 버전으로 i10, i30에 첫 선을 보였다. 두 모델 모두 일반 가솔린 대비 연료 소모와 배기가스 배출이 20% 내외로 감소했으며 기존 내연 기관의 효율을 높인 것이 두드러진 부분이다. 1.1리터 디젤의 경우 CO2 배출량이 95g/km, 800cc CNG 3기통 터보는 65g/km에 불과하다.
현대는 아반떼 LPI 하이브리드를 시작으로 내년에는 하이브리드 카의 생산 대수를 3만대, 2018년에는 연간 50만대로 늘린다. 현대에 따르면 20만대의 블루 드라이브 모델이 운행될 경우 연간 7만 2천 리터의 연료와 13만 톤의 CO2를 줄일 수 있다.
내연기관의 효율 크게 높아져
최근의 현대는 내연기관의 효율이 높아진 것이 두드러진다. 쏘나타에 올라간 2리터 엔진을 시작으로 3리터 V6 디젤과 2.2리터 R 엔진까지 리터당 출력이 세계 최고 수준을 달성하고 있다.
피스톤 링의 크로뮴 코팅에 사용된 PVD(Physical Vapor Deposition) 기술은 타우 V8에 처음 사용된 것이다. 카파는 현대 엔진으로서는 처음으로 자동 텐션 기능이 없는 엔진이기도 하다. 이는 벹트의 장력을 항상 일정하게 유지할 수 있게끔 설계되었기 때문으로, 16만 km까지 별도의 조정이 필요 없다. 카파는 현대의 11번째 가솔린 엔진이며 인도 첸나이에서 연간 25만대씩 생산될 예정이다. 현대 인도 법인의 엔진 생산 능력은 카파가 더해지면서 연간 57만대로 늘어나게 된다.
경량화, 친환경의 필수 요소
친환경 기술에는 경량화가 빠질 수 없다. 자동차의 무게는 연비와 가속 성능에 직접적인 영향을 미치기 때문에 모든 메이커가 경량화를 추진하고 있으며 친환경의 중요한 해법으로 꼽힌다. 경량화는 흔히 신소재 개발을 통해서 이루어진다.
카르막에는 GE플라스틱이 공급한 랩어라운드 렉산 윈드스크린(wrap-around GE Lexan™ windscreen)과 GE폴리카보네이트 글레이징 소재까지 더해져 일반 유리 보다 50% 경량화를 일궈냈다. 거기다 디자인의 자유도도 높아진다는 것이 장점이다. 이런 경량 소재들이 적용되면서 카르막의 차체 중량은 동급의 다른 차량 보다 60kg 가볍다. 차체 중량을 60kg 덜어내면서 발생하는 효과는 발진 가속 성능 뿐만 아니라 연간 경유와 온실 가스 배출량이 80리터, 20kg이 감소한다는 장점도 있다. 거기다 보디 패널에 적용된 HPPC는 개당 부품의 무게를 절반으로 줄이면서도 동일한 강성을 확보하고 있다. 전선 및 케이블 코팅에는 GE의 노릴(NorylTM) 수지 기술을 사용했다. 노릴은 PVC를 대체하는 아주 얇은 코팅으로 케이블 무게를 25% 까지 줄일 수 있다.
주목할 기술 중 하나는 보행자에 관한 배려이다. 카르막에 적용된 일랙스틱 프런트는 3중 에너지 흡수 구조를 갖고 있어 차와 보행자가 충돌 시 인체의 상해를 최소화 해준다. 일랙스틱 프런트는 EEVC WG17 페이즈2, 유로 NCAP, 그리고 JNCA의 보행자 안전 기준을 모두 만족시키며 빠르면 2011년부터 상용화 될 전망이다.
내연기관의 효율을 개선하고 친환경 기술 개발에 매진하는 것은 결국 연비를 높이고 배기가스를 줄이기 위함이다. 작금의 친환경 트렌드에서는 기술 개발로 ‘효율’을 높이는 것만이 미래를 보장받을 수 있다. 앞으로는, 아니 이미 브랜드의 가치는 연비와 CO2 배출량으로 통하기 때문에 모든 메이커에게 던져진 숙제는 크게 다르지 않다.
현대는 연비 면에서 상위권에 속하고 있다. 2007년 기준으로 현대는 토요타와, 혼다에 이어 3번째로 연비가 좋은 메이커이다. 세계 자동차 회사들의 경연장인 미국에서의 이 같은 성적은 다른 지역에서도 충분한 가능성이 있다는 것을 상징한다. 작년 초, NHTSA(National Highway Traffic Safety Administration)가 발간한 보고서에 따르면 현대의 평균 연비는 12.49km/L(29.39mpg)로, 12.61km/L(29.69mpg)의 토요타(렉서스, 사이언 포함)와 12.52km/L(29.47mpg의 혼다에 이어 3위를 차지했다.
2007년 메이커별 평균 연비
1 토요타 - 29.69mpg(12.61km/L)
2 혼다 - 29.47mpg(12.52km/L)
3 현대 - 29.39mpg(12.49km/L)
4 기아 - 28.44mpg(12.08km/L)
5 스바루 - 28.11mpg(11.94km/L)
5 닛산 - 27.64mpg(11.74km/L)
6 폭스바겐 - 27.38mpg(11.64km/L)
7 스즈키 - 27.08mpg(11.51km/L)
8 BMW – 26.76mpg(11.37km/L)
9 미쓰비시 - 26.67mpg(11.33km/L)
10 GM – 25.16mpg(10.60km/L)
11 포드 - 25.15mpg(10.6km/L)
12 다임러크라이슬러 - 23.97mpg(10.18km/L)
CO2 배출량을 강조하고 있는 유럽에서도 현대는 전체 5위에 해당된다. 작년 메이커별 CO2 배출량에서 현대는 150.2g/km으로 유럽에 진출해 있는 모든 메이커를 통 털어 5위를 차지했다. 이는 유럽 신차의 CO2 배출량의 평균(153.7g/km)을 밑도는 것이다. 거기다 작년에는 BMW와 함께 전체 브랜드 중 유일하게 CO2 배출량이 두 자리 수로 감소한 결과를 얻었다. 이는 신형 엔진 개발 등 파워트레인의 전체적인 효율이 크게 높아졌기 때문으로 풀이되고 있다.
이렇게 전반적인 효율 면에서 상위권에 해당하는 성적을 갖고 있지만 현대의 가능성은 아직 크다고 할 수 있다. 최근에 나온 R 엔진과 6단 자동변속기만 봐도 이전 보다 한층 높아진 상품성을 자랑하고 수년 안에도 새로운 파워트레인의 데뷔가 예정돼 있다. 상당수의 주요 부품을 국산화한 하이브리드와 연료전지 시스템 역시도 높이 평가할 만하다. 그리고 직분사나 듀얼 클러치 같은 기술이 실차에 적용되면 현대 그룹의 친환경 지수는 더욱 높아질 전망이다.
현대기아차 친환경 차량 개발 주요 이력
2000.6 : 캘리포니아 연료전지 시범사업 참여 (CaFCP)
2000.11 : CaFCP에서 싼타페 연료전지자동차량 발표
2001.6 : 세계 최초 350기압 수소충전 (CaFCP)
2001.10 : 2001 미쉐린 챌린지 비벤덤에서 금메달 2개, 은메달 1개 수상
2002.9 : CaFCP의 최초 로드랠리 참가
2002.10 : 일본 연료전지 상업 추진 멤버로 참여
2003.9 : 2003 미쉐린 챌린지 비벤덤에서 금메달 3개, 은메달 1개 수상
2004.4 : 미 에너지성 연료전지차 시범운행 사업자 선정
2004.12 : 투싼 연료전지자동차 개발
2005. 7 : 스포티지 연료전지자동차 개발
2005 → : 투싼/스포티지 연료전지자동차 시범 사업
2005. 2 : 미국 치노 수소 충전소 준공
2006. 6 : 투싼 연료전지차와 연료전지버스 독일 월드컵 기간 중 시범운행
2006. 7 : 산업자원부 수송용 연료전지 모니터링 사업 참여
2007.11: 2007 미쉐린 챌린지 비벤덤 투싼 환경평가 전 부문 만점
◇ 현대•기아차 연도별 연료전지차 개발 현황
연도 연료전지
2000년 스포티지 연료전지차 개발
2004년 스포티지 연료전지차 (2세대) 개발
국내외 66대 시범운행
2006년 연료전지 버스 독자개발
2010년 연료전지차 시범운행 확대(500대, 중형 SUV 포함)
2012년 연료전지차 양산(소량생산 체제 구축)
▶ 현대•기아차 하이브리드 전기자동차 개발 연혁
1995년 FGV-1 개발(컨셉트카)
1999년 FGV-2 개발(컨셉트카), 아반떼 하이브리드 전기자동차 개발
2000년 베르나/카운티 하이브리드 개발
2002년 클릭 하이브리드 환경부 시범 운행
2004년 10월 클릭 하이브리드 환경부 50대 납품
2005년 9월 환경기술연구소 준공 / 10월 베르나•프라이드 하이브리드 350대 조달청 납품
2007년 4월 베르나 하이브리드차 47대 사회복지 공동 모금회 전달
2008년 4월 하이브리드기술 적용 시내버스 시범운행
블루가 대세다. 환경문제에 대한 해결이 없이는 자동차회사의 미래도 없는 시대다. 글로벌 메이커들이 앞 다투어 블루 전략을 발표하고 있는 상황에서 현대자동차도 많은 기술을 독자적으로 개발하며 존재감을 높여 가고 있다. 최근 현대자동차가 친환경 브랜드로 블루 드라이브(Blue Drive)를 발표한 것을 계기로 현대자동차의 친환경 기술의 전반을 조망해 본다.
현대는 후발주자이다. 후발주자에게는 앞선 주자들을 보고 배울 수 있는 장점이 있지만 기술에 대한 기득권을 이겨내야 한다는 부담도 있다. 현대는 그런 불리한 조건을 딛고 누구보다도 눈부신 성장세를 이뤄냈다. 특히 친환경 기술에서는 그 시간차가 더욱 줄어들고 있다. 최근 1년 사이에는 하이브리드는 물론 플러그-인 방식의 컨셉트카를 내놓고 있으며 구체적인 양산 시기까지 밝히고 있다. 그리고 2리터 가솔린과 3리터 V6 디젤, 최근의 2.2리터 R 엔진까지 기존 내연기관의 효율이 세계 최고 수준에 올라온 것도 주목할 만하다.
현대 하이브리드의 시작은 1995년 제 1회 서울 모터쇼에 나온 FGV-1 컨셉트 카이다. 1970년대부터 개발을 시작한 토요타에 비해 늦은 출발이었고 기술 개발에 투자되는 인력도 비교할 수 없을 정도로 규모가 작았다. 현대의 하이브리드는 FGV-1에 이어 1999년의 FGV-2와 2000년의 베르나 하이브리드로 이어졌다. 최초의 양산 하이브리드로 불리는 프리우스가 1997년 출시됐으니 다른 메이커들처럼 현대 역시도 토요타에 비해 늦은 행보를 보이고 있었다.
본격적인 결과물은 2000년대로 넘어오면서부터다. 현대는 2002년 월드컵에 카운티와 싼타페 전기차를 지원 차량으로 공급하면서 상용화에 대한 본격적인 첫 걸음을 뗐고 2004년에는 처음으로 클릭 하이브리드를 환경부에 공급했다. 클릭 하이브리드는 2003년 5월부터 16개월 간 106억 원의 개발비가 투자된 모델로 대당 가격은 2억 원에 이른다. 도심 연비는 18.0km/L로 일반 가솔린 모델 대비 50%나 좋다.
이듬해에는 베르나와 프라이드 하이브리드로 시범 운행을 시작했다. 베르나 하이브리드는 병렬 방식으로 1.6리터 가솔린 엔진과 13마력의 전기 모터, CVT로 시스템이 구성된다. 배터리는 니켈-수소 방식을 사용했다. 정부 기관에 공급한 베르나와 프라이브 하이브리드의 생산 대수는 재작년까지 1389대에 달한다. 그리고 올해에는 아반떼 LPI 하이브리드의 출시를 눈앞에 두고 있다.
2000년에는 서울시에게 마일드 방식의 하이브리드 버스를 공급하기도 했다. 현대는 2018년까지 7,748대의 하이브리드 버스를, 2011년에는 풀 하이브리드, 2013년에는 연료 전지 버스를 서울시에게 제공할 계획이다. 마일드 방식의 카운티 하이브리드는 정차 또는 재출발 시 자동으로 엔진을 온오프 하는 스톱-스타트 기능이 내장 돼 복잡한 도심에 유용한 시스템이다. 경유 또는 CNG를 연료로 사용하는 버스와 비교 시 연료 소모는 10~15% 적어 10만 km 기준으로 연간 500~800만원을 아낄 수 있다. 거기다 경유 버스 대비 CO2는 21%, NOx는 89%가 줄어든다.
아반떼 LPI 하이브리드는 세계 최초로 LPG 엔진이 사용된 하이브리드이다. 파워트레인은 114마력의 힘을 내는 1.6리터 감마 LPI 엔진과 20마력의 전기 모터, 리튬-폴리머 배터리로 조합된다. 연비는 17.2km/L로 가솔린 모델 대비 41.4%나 향상됐다. 1년/2만 km의 주행 거리 가정 시 아반떼 LPI 하이브리드 연간 유류비는 104만원으로 가솔린 모델 대비 98만원을 아낄 수 있다.
업계 처음으로 적용된 리튬-폴리머 배터리는 프리우스, 인사이트에 쓰이고 있는 니켈 수소 보다 35% 가벼울 뿐만 아니라 에너지 집적도도 더욱 높다. 거기다 충돌 시 승객의 안전을 위해 4중 안전설계를 채택했다. 아반떼 LPI 하이브리드는 전기 모터와 배터리, 인버터, 직류변환 장치 등 핵심적인 기술을 모두 국산화 했다는 데 큰 의미가 있다.
북미에 먼저 소개되는 쏘나타 하이브리드 역시 내년으로 양산이 예정돼 있다. 파워트레인은 2.4리터 가솔린과 6단 자동 변속기, 40마력의 전기 모터가 조합되며 토요타의 프리우스처럼 풀 하이브리드 방식이다. 따라서 엔진과 전기 모터가 단독 또는 동시에 작동이 가능하며 저속에서는 전기차 모드로 주행이 가능하다. 쏘나타 하이브리드는 일반 2.4 모델 대비 연료 소모를 50% 이상 줄였으며 주요 부품을 현대가 독자 개발했다. 국내에는 LPI 하이브리드로 판매될 예정이다.
기아 씨드 하이브리드는 쏘나타 하이브리드와 동일한 시스템이 올라간다. 즉 전기 모터 단독으로 구동이 가능해 복잡한 저속 구간의 일정 거리 안에서는 오염 물질을 배출하지 않는다. 중량이 가벼워진 것을 고려해 전기 모터의 출력은 40마력에서 20마력으로 줄었고 배터리는 리튬-폴리머 방식이 채용된다. 씨드 하이브리드의 공인 연비는 미국 기준으로 20.78km/L, CO2 배출량은 109g/km이다. 0→100km/h 가속 시간과 최고 속도는 각각 11.8초와 185km/h로 일반적인 용도로서는 충분한 수준이다.
연료 전지
당장의 대안으로 하이브리드에 많은 관심이 쏠려 있지만 궁극적인 해법은 수소연료전지라는 게 중론이다. 따라서 많은 메이커들이 수소연료전지 기술의 개발에 박차를 가하고 있다. 수소연료전지가 주목받는 이유는 기존 가솔린 내연 기관의 열 효율이 20% 내외인 것에 반해 연료전지는 최대 60%에 달한다. 수증기 이외에는 일체의 오염 물질을 배출하지 않는다는 점도 큰 장점으로 부각되고 있다. 거기다 연료의 생산부터 자동차의 머플러로 뿜어져 나오는 전체 배기가스의 양은 하이브리드는 물론 전기차 보다 적다. 하지만 인프라의 구축과 함께 수소 저장 기술의 미비 등으로 아직도 많은 메이커들이 상용화에 애를 먹고 있다.
모하비 FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle)는 스포티지 연료전지의 성능을 대폭 향상시킨 모델이다. i-블루에서 첫 선을 보인 기술이 처음으로 적용됐다는 의미가 있으며 연료전지 스택을 바닥에 낮게 깔아 넉넉한 실내 공간은 물론 운동 성능 면에서도 진일보한 모습을 보이고 있다.
모하비 FCEV에 탑재된 연료전지 스택의 출력은 기존의 108마력에서 44% 높아진 156마력을 발휘한다. 스택의 사이즈가 작아졌음에도 더욱 높은 힘을 발휘하는 것에 주목할 만하다. 거기다 제동 시 발생하는 에너지를 배터리에 저장하는 수퍼커패시터와 고성능 전기 모터가 적용돼 무거운 SUV임에도 23km/L의 연비를 달성하고 있다. 차체 중량은 스포티지 보다 450kg 증가했지만 최고 속도는 160km/h로 더 높아졌다.
수소를 연료로 사용하는 연료전지 모델의 핵심 기술인 저장 시스템 역시 개선됐다. 모하비 FCEV에 적용된 수소 저장 탱크는 기압이 700으로 오르면서 최대 항속 거리가 750km로 늘어났다. 이는 스포티지의 384km 보다 2배 가까이 높은 것이다. 모하비 FCEV는 작년 미국에서 실시한 주행 테스트에서 한 번 충전으로 633km의 거리를 완주하기도 했다. 거기다 주요 핵심 부품을 모두 독자 개발해 전체 코스트를 절반으로 줄인 것도 두드러진 개선이다.
친환경 브랜드 블루 드라이브
현대의 친환경 드라이브는 작년 제네바 모터쇼에 나온 블루 컨셉트카가 시작이다. i-블루는 유럽을 겨냥한 저 CO2 버전으로 i10, i30에 첫 선을 보였다. 두 모델 모두 일반 가솔린 대비 연료 소모와 배기가스 배출이 20% 내외로 감소했으며 기존 내연 기관의 효율을 높인 것이 두드러진 부분이다. 1.1리터 디젤의 경우 CO2 배출량이 95g/km, 800cc CNG 3기통 터보는 65g/km에 불과하다.
현대는 아반떼 LPI 하이브리드를 시작으로 내년에는 하이브리드 카의 생산 대수를 3만대, 2018년에는 연간 50만대로 늘린다. 현대에 따르면 20만대의 블루 드라이브 모델이 운행될 경우 연간 7만 2천 리터의 연료와 13만 톤의 CO2를 줄일 수 있다.
내연기관의 효율 크게 높아져
최근의 현대는 내연기관의 효율이 높아진 것이 두드러진다. 쏘나타에 올라간 2리터 엔진을 시작으로 3리터 V6 디젤과 2.2리터 R 엔진까지 리터당 출력이 세계 최고 수준을 달성하고 있다.
피스톤 링의 크로뮴 코팅에 사용된 PVD(Physical Vapor Deposition) 기술은 타우 V8에 처음 사용된 것이다. 카파는 현대 엔진으로서는 처음으로 자동 텐션 기능이 없는 엔진이기도 하다. 이는 벹트의 장력을 항상 일정하게 유지할 수 있게끔 설계되었기 때문으로, 16만 km까지 별도의 조정이 필요 없다. 카파는 현대의 11번째 가솔린 엔진이며 인도 첸나이에서 연간 25만대씩 생산될 예정이다. 현대 인도 법인의 엔진 생산 능력은 카파가 더해지면서 연간 57만대로 늘어나게 된다.
경량화, 친환경의 필수 요소
친환경 기술에는 경량화가 빠질 수 없다. 자동차의 무게는 연비와 가속 성능에 직접적인 영향을 미치기 때문에 모든 메이커가 경량화를 추진하고 있으며 친환경의 중요한 해법으로 꼽힌다. 경량화는 흔히 신소재 개발을 통해서 이루어진다.
카르막에는 GE플라스틱이 공급한 랩어라운드 렉산 윈드스크린(wrap-around GE Lexan™ windscreen)과 GE폴리카보네이트 글레이징 소재까지 더해져 일반 유리 보다 50% 경량화를 일궈냈다. 거기다 디자인의 자유도도 높아진다는 것이 장점이다. 이런 경량 소재들이 적용되면서 카르막의 차체 중량은 동급의 다른 차량 보다 60kg 가볍다. 차체 중량을 60kg 덜어내면서 발생하는 효과는 발진 가속 성능 뿐만 아니라 연간 경유와 온실 가스 배출량이 80리터, 20kg이 감소한다는 장점도 있다. 거기다 보디 패널에 적용된 HPPC는 개당 부품의 무게를 절반으로 줄이면서도 동일한 강성을 확보하고 있다. 전선 및 케이블 코팅에는 GE의 노릴(NorylTM) 수지 기술을 사용했다. 노릴은 PVC를 대체하는 아주 얇은 코팅으로 케이블 무게를 25% 까지 줄일 수 있다.
주목할 기술 중 하나는 보행자에 관한 배려이다. 카르막에 적용된 일랙스틱 프런트는 3중 에너지 흡수 구조를 갖고 있어 차와 보행자가 충돌 시 인체의 상해를 최소화 해준다. 일랙스틱 프런트는 EEVC WG17 페이즈2, 유로 NCAP, 그리고 JNCA의 보행자 안전 기준을 모두 만족시키며 빠르면 2011년부터 상용화 될 전망이다.
내연기관의 효율을 개선하고 친환경 기술 개발에 매진하는 것은 결국 연비를 높이고 배기가스를 줄이기 위함이다. 작금의 친환경 트렌드에서는 기술 개발로 ‘효율’을 높이는 것만이 미래를 보장받을 수 있다. 앞으로는, 아니 이미 브랜드의 가치는 연비와 CO2 배출량으로 통하기 때문에 모든 메이커에게 던져진 숙제는 크게 다르지 않다.
현대는 연비 면에서 상위권에 속하고 있다. 2007년 기준으로 현대는 토요타와, 혼다에 이어 3번째로 연비가 좋은 메이커이다. 세계 자동차 회사들의 경연장인 미국에서의 이 같은 성적은 다른 지역에서도 충분한 가능성이 있다는 것을 상징한다. 작년 초, NHTSA(National Highway Traffic Safety Administration)가 발간한 보고서에 따르면 현대의 평균 연비는 12.49km/L(29.39mpg)로, 12.61km/L(29.69mpg)의 토요타(렉서스, 사이언 포함)와 12.52km/L(29.47mpg의 혼다에 이어 3위를 차지했다.
2007년 메이커별 평균 연비
1 토요타 - 29.69mpg(12.61km/L)
2 혼다 - 29.47mpg(12.52km/L)
3 현대 - 29.39mpg(12.49km/L)
4 기아 - 28.44mpg(12.08km/L)
5 스바루 - 28.11mpg(11.94km/L)
5 닛산 - 27.64mpg(11.74km/L)
6 폭스바겐 - 27.38mpg(11.64km/L)
7 스즈키 - 27.08mpg(11.51km/L)
8 BMW – 26.76mpg(11.37km/L)
9 미쓰비시 - 26.67mpg(11.33km/L)
10 GM – 25.16mpg(10.60km/L)
11 포드 - 25.15mpg(10.6km/L)
12 다임러크라이슬러 - 23.97mpg(10.18km/L)
CO2 배출량을 강조하고 있는 유럽에서도 현대는 전체 5위에 해당된다. 작년 메이커별 CO2 배출량에서 현대는 150.2g/km으로 유럽에 진출해 있는 모든 메이커를 통 털어 5위를 차지했다. 이는 유럽 신차의 CO2 배출량의 평균(153.7g/km)을 밑도는 것이다. 거기다 작년에는 BMW와 함께 전체 브랜드 중 유일하게 CO2 배출량이 두 자리 수로 감소한 결과를 얻었다. 이는 신형 엔진 개발 등 파워트레인의 전체적인 효율이 크게 높아졌기 때문으로 풀이되고 있다.
이렇게 전반적인 효율 면에서 상위권에 해당하는 성적을 갖고 있지만 현대의 가능성은 아직 크다고 할 수 있다. 최근에 나온 R 엔진과 6단 자동변속기만 봐도 이전 보다 한층 높아진 상품성을 자랑하고 수년 안에도 새로운 파워트레인의 데뷔가 예정돼 있다. 상당수의 주요 부품을 국산화한 하이브리드와 연료전지 시스템 역시도 높이 평가할 만하다. 그리고 직분사나 듀얼 클러치 같은 기술이 실차에 적용되면 현대 그룹의 친환경 지수는 더욱 높아질 전망이다.
현대기아차 친환경 차량 개발 주요 이력
2000.6 : 캘리포니아 연료전지 시범사업 참여 (CaFCP)
2000.11 : CaFCP에서 싼타페 연료전지자동차량 발표
2001.6 : 세계 최초 350기압 수소충전 (CaFCP)
2001.10 : 2001 미쉐린 챌린지 비벤덤에서 금메달 2개, 은메달 1개 수상
2002.9 : CaFCP의 최초 로드랠리 참가
2002.10 : 일본 연료전지 상업 추진 멤버로 참여
2003.9 : 2003 미쉐린 챌린지 비벤덤에서 금메달 3개, 은메달 1개 수상
2004.4 : 미 에너지성 연료전지차 시범운행 사업자 선정
2004.12 : 투싼 연료전지자동차 개발
2005. 7 : 스포티지 연료전지자동차 개발
2005 → : 투싼/스포티지 연료전지자동차 시범 사업
2005. 2 : 미국 치노 수소 충전소 준공
2006. 6 : 투싼 연료전지차와 연료전지버스 독일 월드컵 기간 중 시범운행
2006. 7 : 산업자원부 수송용 연료전지 모니터링 사업 참여
2007.11: 2007 미쉐린 챌린지 비벤덤 투싼 환경평가 전 부문 만점
◇ 현대•기아차 연도별 연료전지차 개발 현황
연도 연료전지
2000년 스포티지 연료전지차 개발
2004년 스포티지 연료전지차 (2세대) 개발
국내외 66대 시범운행
2006년 연료전지 버스 독자개발
2010년 연료전지차 시범운행 확대(500대, 중형 SUV 포함)
2012년 연료전지차 양산(소량생산 체제 구축)
▶ 현대•기아차 하이브리드 전기자동차 개발 연혁
1995년 FGV-1 개발(컨셉트카)
1999년 FGV-2 개발(컨셉트카), 아반떼 하이브리드 전기자동차 개발
2000년 베르나/카운티 하이브리드 개발
2002년 클릭 하이브리드 환경부 시범 운행
2004년 10월 클릭 하이브리드 환경부 50대 납품
2005년 9월 환경기술연구소 준공 / 10월 베르나•프라이드 하이브리드 350대 조달청 납품
2007년 4월 베르나 하이브리드차 47대 사회복지 공동 모금회 전달
2008년 4월 하이브리드기술 적용 시내버스 시범운행