[프랑크푸르트 모터쇼]도요타 수소연료차 FCHV 개발 “어디까지 왔나?”

도요타는 ‘2013 프랑크프루트모터쇼’에서 2015년 출시 예정인 수소 연료 하이브리드 차량(Fuel Cell Hybrid Vehicle)의 개발 단계를 공개했다.

연료 전지로 엔진을, 고압 수소 탱크로는 연료 부문을 대체하는 기술을 사용하게 될 FCHV는 풀 하이브리드 파워트레인에서 작동하는 것과 같은 전기부품을 사용한다. 또한 하이브리드에서와 같이 21kW 배터리가 재생 브레이크 시스템에 의해 복구된 에너지를 저장하는 방식이다.

도요타가 지난 2011 도쿄모터쇼에서 공개한 FCV-R은 하이렌더 SUV를 기초로 한 연료전지 콘셉트카 FCHV-adv를 넘어선 성능, 연료소비를 보여 왔다.

전장 4745mm, 전고 1510mm, 전폭 1790mm의 콘셉트카 항속거리는 약 700km로 수증기 이외에는 이산화탄소나 다른 유해물질을 일절 배출하지 않는다. 또한 연료전지와 수소탱크의 기술발전은 세계에서 가장 높은 1리터 당 3.0kW의 높은 전력 밀도를 달성한다.

기존 4개의 탱크를 2개의 탱크로 교체하며 비용절감을 이룬 도요타는 이 두 개의 수소탱크와 연료전지 스택을 바닥 아래에 위치시켜 승차공간과 적재공간을 극대화했다.

도요타 연료전지 스택의 성능은 1992년 연료 전지 자동차 작업에 착수한 이래 FCHV 성능의 모든 면에서 진보했다. 높은 효율의 부스트 컨버터의 발전은 스택의 연료 셀 수와 전기모터의 크기를 줄이기 위해 시스템 전압을 높이고 있다.

이결과 낮아진 비용의 연료전지 시스템 공급이 성능을 향상시켰고 연료전지 스택의 무게는 2008년 FCHV-adv의 절반에 불과하다.

1992년부터 연료 전지 에너지 효율에 있어서의 발전 진도를 보면 주행 범위는 330km에서 830km로 높아지고, 연료 전지 스택 건설에서 새로운 재료의 사용으로 작동 범위도 섭씨 -30도에서도 가능할 정도로 확대됐다.

이와 함께 도요타는 필수 비용 절감에도 많은 노력을 기울여 왔다. FC스택과 고압 수소 탱크를 포함한 연료 전지 시스템 비용을 2008년 FCHV-adv에 비해 10분의 1로 줄였다. 초기 대중화를 위해 앞으로 이보다 반을 더 줄이는 것을 목표로 하고 있다. 현재 차량 가격은 1천만 엔 이하로 예상하지만, 도요타는 대중화에 적합한 가격을 달성하기 위해 비용절감에 계속 힘쓸 계획이라고 밝혔다.

프랑크푸르트=김훈기 동아닷컴 기자 hoon149@donga.com

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