민경덕 교수, 기술 연구 중요성 강조

BMWㆍ도요타 등 글로벌 완성차 선도

HD현대인프라코어 본격 양산 앞둬

9일 서울 중구 롯데호텔서울에서 열린 ‘제6회 수소 건설ㆍ산업기계 발전포럼’에서 민경덕 서울대 교수가 주제발표를 하고 있다. 사진: 이계풍 기자

[대한경제=이계풍 기자] “중대형 상용차와 건설기계 분야에서 탄소중립을 이뤄내려면 수소엔진의 기술 개발이 중요합니다.”

민경덕 서울대 교수는 지난 9일 서울 중구 롯데호텔서울에서 열린 ‘제6회 수소 건설ㆍ산업기계 발전포럼’에서 탄소중립을 위한 수소엔진 개발의 중요성을 강조하며 이같이 말했다.

전 세계 이산화탄소(CO2) 배출에서 수송 부문이 15%를 차지하며, 전체 차량의 17%에 불과한 중대형 차량이 CO2 배출량을 절반 이상을 내뿜고 있다는 것이다.

수소연료는 가솔린 대비 단위 질량당 에너지가 3배 높고, 화염 전파 속도가 4배 이상 빨라 화석연료 엔진 대체기술로 주목받고 있다. 특히 넓은 가연 범위로 초희박 연소가 가능해 효율이 높고, CO2 배출이 없으며 질소산화물(NOx) 배출도 디젤 엔진의 10분의 1 수준이다.

수소엔진 개발은 BMW, 도요타 등 글로벌 완성차 업체를 중심으로 활발한 기술연구가 이뤄지고 있다.

수소엔진 선두주자로 꼽히는 BMW는 1979년 ‘BMW 520h’를 시작으로 2000년 최초의 양산형 수소엔진 자동차 ‘BMW 750hL’을 선보였다. 5.4리터 V-12 엔진(204hp)과 5kW 연료전지를 결합해 수소로 300㎞ 주행이 가능했던 모델이다. 2005년에는 가솔린 500㎞, 수소 200㎞의 주행거리를 확보한 ‘BMW Hydrogen 7’ 를 출시했다.

최근에는 도요타가 2.0L급 수소엔진을 개발하고 다양한 분사 방식을 연구하는 등 가장 적극적인 소수엔진 개발 의지를 보이고 있다.

보쉬도 2.0L 4기통 수소엔진에 트윈 포트 분사와 직분사 방식을 적용한 제품을 개발했다. 커민스는 6.7L 중형엔진과 15L 대형엔진을 개발 중이며, 각각 500㎞, 1000㎞ 이상 주행을 목표로 하고 있다.

국내에서는 HD현대인프라코어가 11L급 수소엔진(HX12) 개발을 완료하고, 본격적인 양산을 앞두고 있다. 직렬 6기통 엔진으로 최대출력 300㎾/2000rpm, 최대토크 1700Nm/1200rpm을 발휘하며, 포트연료분사(PFI) 방식과 VGT를 적용했다. 현대자동차도 1.6L GDI 엔진 기반의 수소엔진을 연구 중이다.

수소엔진 시장은 건설기계 분야에서 2025년 9000억원에서 2035년 3조8000억원 규모로 성장이 예상된다. 다만, 상용화를 위해서는 초희박 연소 기술, 터보차저 성능 개선, 수소 저장 시스템 개선 등이 선행돼야 한다.

민 교수는 “수소엔진은 특히 중대형 상용차와 건설기계 분야에서 현실적인 탄소중립 솔루션이 될 것”이라며 “기술 개발과 함께 충전 인프라 구축 등 시장 안착을 위한 생태계 조성이 이뤄져야 한다”고 말했다.

이계풍 기자 kplee@

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