현대차, 2023년 수소연료전지 내구성 10배로 강화

수소연료전지 시스템.

현대자동차가 오는 2023년까지 내구성을 현재보다 10배 강화한 수소연료전지를 내놓는다.

상용 수소전기차에 대응 가능한 수준으로 2023년에 출시할 수소전기트럭뿐만 아니라 넥쏘의 후속 승용 수소전기차도 혜택을 볼 것으로 기대된다.

18일 업계에 따르면 김세훈 현대차 수소연료전지사업부장(부사장)은 최근 한국공학한림원(NAEK) 포럼에 참석해 “상용차는 승용차 수소연료전지의 10배 이상 내구성을 요구하는데 3년 안에 해결할 수 있다”면서 “연구실에서는 성능이 나오고 있다”고 밝혔다.

현대차는 승용 수소전기차의 경우 수소연료전지 보증기간을 10년/16만㎞로 정하고 있다. 상용 수소전기차 상용화를 위해선 최소 100만㎞ 이상을 충족해야 하는데 현대차는 160만㎞ 수준을 목표로 개발하고 있는 것으로 풀이된다. 현재 상용차 '엑시언트' 기준 보증기간은 5년/무한㎞이며, 상용 수소전기차 보증기간도 이에 준하는 수준으로 예상된다.

수소연료전지는 운전 조건에 따라 고온 운전, 저가습 운전, 열 충격, 카본 부식 등으로 말미암아 부품 열화가 발생하면서 성능 저하와 수명이 줄어드는 구조다.

상용 수소전기차는 승용 수소전기차보다 더 많은 전기 발전량을 요구하고 운행 시간이 길어 수명 저하가 상대적으로 빠른 구조다. 더 높은 열이 발생하고 생성되기 때문에 더 많은 물을 적기에 배출해야 하는 등 부품 내구성에는 더 가혹한 조건이다.

현대차는 수소연료전지를 구성하는 전해질막-전극접합체(MEA), 금속분리판, 기체확산층(GDL), 저백금계 신촉매 등에서 상당한 연구개발(R&D) 성과를 낸 것으로 보인다.

사용 기간이 길어질수록 전해질막은 반복되는 수축과 팽창으로 말미암은 핀홀 발생, 금속분리판 부식에 따른 전기 전도 특성 저하, GDL 경우 발수성 감소 등 문제가 있었다. 산화방지제·발수처리제 개발 연구와 열·습도 관리에 진전을 이룬 것으로 풀이된다.

현대차는 수소연료전지 부품 열화를 촉진하는 '가속 내구 테스트'를 통해 차세대 수소연료전지 수명을 검증하고 있다. 동시에 수소택시 실증사업에서 16만㎞ 이상 주행한 넥쏘를 회수, 실제 주행에서 발생하는 문제점을 파악하는 등 기술을 고도화하고 있다.

차세대 수소연료전지는 현대차가 수소전기트럭 콘셉트카 'HDC-6 넵튠'을 기반으로 2023년 출시 수소전기트럭에 탑재될 예정이다. 승용 수소전기차 넥쏘의 후속 모델도 이르면 2023년 출시가 예상된다.

수소연료 분야의 한 전문가는 “수소전기트럭 등 상용차는 승용차와 달리 가격 절감보다 높은 내구성이 중요하다”면서 “높은 내구성 확보는 수소연료전지를 트럭, 철도차량, 선박 등 대형 운송 수단으로의 확산·적용이 가능한 전기가 될 것”이라고 기대했다.

박진형기자 jin@etnews.com