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1998년 연구돌입 2년 뒤 첫선
2013년엔 ‘투싼ix Fuel Cell’
세계 최초로 양산 모델 출시
‘넥쏘’는 글로벌 판매 1위 기염

버스·트럭으로 넓혀 수출까지
유럽 수소차 생태계 구축 참여

정부가 ‘그린 뉴딜’을 적극 추진하겠다고 밝힌 가운데, ‘탄소 제로(Zero)’ 이동수단의 상징과도 같은 수소전기차에 대한 관심도 새삼 커지고 있다. 현대자동차는 승용 수소전기차 넥쏘 외에도 상용차로 영역을 확대해 수소전기 버스는 벌써 3세대 모델을 내놓았고 수소전기 트럭 양산까지 성공했다. 특히 현대차는 수소전기차 개발에 그치지 않고 스위스 수소 솔루션 기업, 발전소, 수소 충전소 사업자, 물류 기업 등과 함께 유럽 상용 수소전기차 생태계 구축에도 참여하겠다는 방침이다. ‘수소 경제’ 최일선에 서 있는 현대차의 수소전기차 개발사를 짚어봤다.

◇세계 최초 양산형 수소전기차 ‘투싼ix Fuel Cell’= 27일 현대차에 따르면, 수소전기차 연구가 시작된 것은 1998년까지 거슬러 올라간다. 현대차는 당시 연료전지 개발 조직을 신설하며 수소전기차 개발에 착수했고, 2년 만인 2000년에 싼타페를 바탕으로 한 자사 첫 수소전기차를 만들어냈다. 이어 2005년엔 연료전지 시스템 국산화에 성공했고, 주행거리 384㎞ 모델을 선보였다. 이후 2010년 양산 모델 개발에 본격 돌입해 2013년 드디어 ‘투싼ix Fuel Cell’을 출시했다. 세계 최초의 수소전기차 양산 모델이었다. 핵심 부품인 연료전지도 현대차가 독자 개발했다. 투싼 수소전기차는 1회 충전 주행거리 415㎞를 달성했고, 벨기에 브뤼셀 모터쇼 ‘2013 퓨처오토 어워드’에서 1위를 차지했다. 이 차는 대한민국기술대상 은상 및 10대 신기술에 선정되기도 했다.

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◇수소전기차 대중화 이끈 넥쏘 = 현대차는 2017년 스위스 제네바 모터쇼에서 ‘FE(Future Eco) 수소전기차 콘셉트’를 공개했다. 가솔린차 수준의 동력성능, 1회 충전으로 약 600㎞ 이상 주행, 기존 수소전기차 대비 시스템 운영 효율 10% 증대 등을 목표로 내세웠다. 바로 이듬해, 현대차는 넥쏘를 내놨다. 넥쏘는 수소탱크의 수소저장밀도와 저장용량 증대, 연료전지시스템 제어 기술 개발 등을 통해 투싼ix FCEV 대비 주행거리가 40% 이상 향상됐다. 1회 충전 시 주행가능거리는 국내 인증 기준 609㎞, 미국 기준 611㎞에 달해 ‘세계 최장 주행가능거리를 갖춘 수소전기차’로 이름을 올리고 있다. 미국 인증 기준으로 토요타 미라이 주행거리는 502㎞, 혼다 클래러티는 579㎞다.

넥쏘에 탑재된 수소전기 파워트레인은 최고출력 113㎾(약 154마력), 최대토크 395N·m(약 40.3㎏f·m) 등 투싼ix FCEV에 비해 약 20% 향상된 동력성능을 확보했다. 넥쏘 파워트레인은 2018년 말 미국 유력 자동차 매체 ‘워즈오토’가 선정한 ‘세계 10대 엔진’에 들기도 했다. 현대차 관계자는 “주행거리뿐만 아니라 최고속도, 가속성능 등 대부분 측면에서 미라이와 클래러티를 앞서는 성능을 확보했다”고 밝혔다. 넥쏘는 지난해 4987대 팔려 세계 수소전기차 시장에서 1위를 차지했다. 이에 힘입어 현대차는 지난달 기준으로 수소전기차 누적 판매 1만 대를 돌파했다.

◇수소전기 버스 본격 공급 = 현대차는 상용차 분야로도 수소전기차를 확대해가고 있다. 상용 수소전기차 운행이 가장 활발한 분야는 버스다. 차고지를 중심으로 고정된 노선을 달리는 만큼, 승용 수소전기차에 비해 상대적으로 충전소가 적어도 운행할 수 있기 때문이다.

현대차 수소전기 버스는 2006년 처음 개발돼 2009년 2세대를 거쳐, 2018년 3세대 모델까지 나왔다. 3세대 수소전기 버스는 190㎾ 고용량 수소 연료전지 시스템을 탑재했으며, 연료를 가득 채울 경우 서울 도심 운행 기준으로 최대 422㎞를 달릴 수 있다. 이 버스는 2018년 10월 울산, 11월 서울에서 시내버스 노선에 시범 투입됐다. 이어 지난해 6월에는 경남 창원에서 정식 노선에 현대차의 3세대 수소전기 버스가 투입됐다. 현대차는 정부·지방자치단체와 협력해 앞으로 광주, 울산, 서울, 부산, 충남 서산·아산 등 지역에 수소전기 버스를 보급하고, 매년 300대 이상을 양산할 계획이다.

현대차는 또 지난해 10월 수소전기 경찰버스를 공개하고 산업통상자원부, 환경부, 경찰청과 경찰버스 개발 및 보급을 위한 협약을 맺었다. 경찰버스는 대규모 행사나 집회 때 도로 위에서 시동을 켠 채로 대기하는 경우가 많다. 이에 ‘경찰버스야말로 도심 대기오염의 주범’이라는 비판이 적지 않았다. 정부는 오는 2028년까지 경찰버스 802대를 모두 수소전기 버스로 교체할 계획이며, 현대차는 내년부터 경찰버스를 본격 양산할 예정이다.

◇수소전기 트럭 양산·수출 시작 = 무거운 짐을 싣고 달리는 화물트럭은 운행 조건이 가혹하고, 평균 주행거리도 일반 승용차보다 훨씬 길다. 이런 여건 때문에 강력한 출력과 높은 연비를 갖춘 디젤 엔진을 주로 탑재하다 보니, 대형 트럭의 경우 승용차 40대에 해당하는 미세먼지를 유발하며 달리는 상황이다. 따라서 상용트럭을 수소전기차로 바꾸면 극적인 환경 개선 효과를 기대할 수 있다는 게 관련 업계의 분석이다.

현대차는 지난 4월 세계 최초로 수소전기 대형 트럭 양산 체제를 구축해 ‘엑시언트 수소전기 트럭’을 생산하기 시작, 지난 6일 처음으로 10대를 전남 광양항을 통해 스위스로 수출했다. 현대차는 올해 말까지 추가로 40대, 2025년까지 총 1600대를 유럽에 수출할 예정이다. 수소전기 대형 트럭은 2개의 수소 연료전지로 구성된 190㎾급 수소 연료전지 시스템과 최고출력 350㎾급 구동모터를 적용해 최대 400㎞를 운행할 수 있다.

현대차가 개발한 수소전기 청소트럭은 산업부, 창원시, 한국자동차연구원 등과 함께 연내 창원 쓰레기 수거 노선에 투입해 실증 사업을 진행할 예정이다. 5t급 트럭을 바탕으로 넥쏘의 수소연료전지 시스템을 활용했다. 캡(운전석 부분)과 적재함 사이에 수소탱크 12개를 장착해 최대 주행거리가 599㎞에 이른다. 특히 수소전기 청소트럭은 소음이 적어 새벽에도 조용히 쓰레기를 수거할 수 있다.

김성훈 기자 tarant@munhwa.com