도요타가 다음달 수소연료전지차(FCEV) ‘미라이(MIRAI)’를 출시한다. 지난 2010년 수소연료전지차를 출시하겠다고 발표한지 4년만이다. 당시 가격을 1000만엔 수준으로 예상했지만 70% 수준으로 내놨다.
혼다 역시 18일 ‘혼다 FCV 컨셉트’를 선보이며 차세대 FCEV 시장을 노린다고 발표했다.
이에 앞서 현대자동차는 지난해 3월 세계 최초 투싼ix FCEV 양산에 성공하면서 수소연료전지자동차 시장을 열었다. 올해 미국·영국 등에 출시했고 한국서도 지난 6월부터 시판에 들어갔다.
현대차 홀로 독주하던 FCEV 시장에 일본 업체들이 참가하면서 시장이 본격 개화기를 맞았다.
친환경차는 전기차(EV), 자체충전식전기차인 ‘하이브리드차(HEV)’, 외부 충전식 ‘플러그인하이브리드차(PHEV)’로 발전해왔다. 소비자들이 연비에 대해 관심을 가지기 시작했고 각국 정부가 보조금을 지급하면서 보급 대수도 연간 20% 이상씩 늘고 있다. 하지만 충전 속도가 오래 걸리고 1회 충전 주행거리가 길어야 200㎞ 남짓이라 한계가 있었다. 전기차 충전소가 많지 않은 상황에서는 쉽게 구매를 결정하기 힘들다.
충전시간이 짧고 완충시 오래 달릴 수 있는 차로 오래전부터 논의된 게 FCEV다. 실제로 출시된 FCEV는 완전히 충전하는데 3~5분이면 되고 3분만 충전하면 415㎞를 달릴 수 있다. 연비도 28㎞/l로 높다.
수소연료전지는 수소를 태워 열량을 얻는 발전 방식이다. 탱크 안에 전해질로 이루어진 분리막을 두고 양극에는 수소를, 음극에는 공기를 채운다. 분리막을 통해 이동한 수소이온이 공기와 만나면 반응이 일어나고 이때 발생하는 열을 이용해 전기를 생산한다. 전기는 전력변환장치를 거쳐 모터를 구동한다. 속도를 줄일 때는 회생제동 에너지를 저장해 효율을 높인다.
수소·산소 결합으로 생성된 물은 버리거나 기화 시킨다. 매연 발생이 전혀 없고 효율이 좋다. 오기소 사토시 도요타 제품기획본부 부본부장은 “수소를 연료로 한다는 게 다르고 인버터나 배터리 기술은 HEV와 유사하다”고 말했다. 전기차 생산 업체라면 충분히 도전해볼만한 분야라는 얘기다.
하지만 수소를 저장하려면 상당한 기술이 필요하다. 수소를 압축해 밀봉해야 하고 좀 더 효율을 높이기 위한 각종 첨가물이 필요하다. 이 때문에 자동차 업계는 양·음극, 분리막 소재 기술에 열을 올린다. 저장 방식도 액체수소, 수소저장합금 등 다양한 방법이 제안된다.
문제는 생산 비용과 안전성이다. 현대차가 내놓은 투싼ix는 판매가격이 1억5000만원이다. 정부 보조금 6000만원을 제외해도 9000만원으로, 고가다. 현대차도 올해 지방자치단체 위주로 40대만 판매한다는 계획을 세웠다. 수소 완충 비용은 5만원가량이다. 디젤엔진과 가격·연비를 비교했을 때 크게 장점이 없다. 도요타가 700만엔(약 6589만원)에 출시할 계획인 미라이도 3000만원대 이하 시장이 주류인 점을 감안하면 고가다.
FECV 충전소도 아직 한국·일본에 몇 군데만 있어 널리 보급되는 데는 시간이 걸릴 전망이다. 전기차 초반처럼 충전방식이 다르고 주입구가 달라 표준화도 시급하다.
수소에 대한 안전성 문제도 꾸준히 제기된다. 그동안 수소전지는 가연성·폭발성 때문에 발전용으로도 상용화가 더뎠다. 현재 FCEV는 차량에 화재가 발생하면 수소저장탱크 안전밸브가 열리면서 수소가 외부로 방출되는 원리를 사용한다. 수소가 공기보다 가벼워 쉽게 날아간다는 설명이다. 하지만 안전밸브가 열리지 않고 탱크가 그대로 가열되거나 탱크에 직접 충격이 가해질 때는 폭발력 때문에 문제가 심각해진다. 완성차 업계는 기술 개발로 불안요소를 해결했다고만 밝히고 있다.
<현대차-도요타 FCEV 차종 비교 (자료:업계)>
<국내 친환경차 누적판매실적(올해 7월 기준) (단위:대수) (자료:한국자동차산업협회)>
오은지기자 onz@etnews.com
