[e테크]연료전지-개발사례(1)

사진; 국내 최초로 KAIST가 개발한 수소연료전지 자동차 `ECO`

◇H파워-오사카가스

미국 뉴저지주 클리프턴에 있는 H파워는 일본 오사카의 오사카가스와 협력, 오사카가스의 콤팩트 메탄 연료 프로세서를 사용한 0.5㎾ 연료전지를 개발해 일본시장에 내놓기로 했다. H파워는 0.5㎾ 콤팩트 메탄 연료전지를 이르면 2003년 상용화할 예정인데 가격은 설치비를 포함해 약 5500달러로 생각하고 있다.

　H파워 외에도 캐나다 버나비에 본사를 두고 있는 발라드파워시스템도 도쿄가스와 협력해 1㎾ 콤팩트 연료전지를 공동 개발, 일본에서 판매할 예정이다.

　하지만 H파워가 상용화하고자 하는 연료전지는 1㎾당 1만1000달러나 되는 비싼 가격이어서 이 제품이 일본시장에서 성공할지는 미지수다.

◇혼다 3세대 FCEV 자동차 개발

일본 대형 자동차업체 혼다가 개발한 3세대 연료전지파워전기자동차(FCEV:Fuel Cel-powered Electric Vehicle) ‘FCX-3V’는 이 회사가 개발한 70㎾ 양성자교환막(PEMFC:Proton Exchange Membrance Fuel Cell) 스택을 가지고 있다. 이 자동차는 최근 캘리포니아 연료전지 파트너십 데모 전시회에 참가해 주목받기도 했다. ‘FCX-3V’ 자동차는 수소가스를 온보드 형태로 저장하고 있으며 약 10초 동안의 스타트업 시간을 요하고 있다. 또 시간당 최고 130㎞까지 갈 수 있는 특징이 있다. 혼다는 지난 99년 FCX 시제품(FCX-V1)을 처음 선보인 이후 자체 연료전지 스택 기술을 시험할 수 있을 정도까지 발전하는 저력을 보여주었다. 당시 FCX-V1은 캐나다 발라드의 연료전지 스택을 사용한 것이었다.

　일본 사이타마에 위치한 혼다의 연구개발(R&D)센터는 연료전지 스택을 포함해 다른 디자인 사용 등 보다 나은 FCEV 개발에 계속 힘을 쓸 것이다. 한편 혼다는 발라드의 ‘마크900시리즈’ 테스트용 연료전지 모듈을 구입하기 위해 예산을 130만달러나 책정해 놓았다.

◇다임러크라이슬러 네카5 및 하이브리드 지프 개발

지난해말 다임러크라이슬러는 두개의 새 연료전지 자동차, 즉 ‘네카(Necar)5’와 하이브리드형 ‘지프 커맨더2’를 발표해 눈길을 모았다. 이들 두 자동차는 모두 발라드의 ‘마크900’ 연료전지 스택을 사용하고 있으며 또한 메탄을 연료로 해서 작동된다. ‘네카5’와 ‘지프 커맨더2’가 사용하는 연료전지시스템은 가솔린대신 메탄 연료 프로세서를 쓰고 있다. 이는 메탄이 분출하기 쉬울 뿐 아니라 재생에 있어서도 훨씬 뛰어난 능력을 가지고 있기 때문이다. 그리고 ‘네카5’는 이전 모델인 ‘네카3’보다 300㎏이나 더 가벼운데 이는 콤팩트 연료전지시스템의 혜택을 본 것이다. 또 ‘네카5’는 더 나아진 모터와 연료전지 때문에 다이내믹한 운전과 가속이 훨씬 용이하다.

　다임러크라이슬러에 따르면 ‘네카3’는 50㎾의 전력을 내기 위해 두개의 연료전지 스택이 필요했지만 ‘네카5’는 하나의 발라드 마크900 연료전지 스택을 사용하는 것만으로도 75㎾의 전력을 발생시켰다. 이는 시간당 150㎞ 이상의 속도를 낼 수 있음을 의미한다. 한편 ‘지프 커맨더2’는 고급 하이브리드 연료전지 등을 사용해 실질적인 오염 발생이 없다. 이에따라 전통적 스포츠 유틸리티 자동차보다 연료 효율이 높은데 오프로드의 재미와 환경친화라는 개념을 결합한 콘셉트카라고 할 수 있다. 특히 이 차는 다임러크라이슬러 합병 후 첫 작품으로 벤츠가 개발한 연료전지를 얹은 것이다. 또 엔진대신 EPIC라고 불리는 모터 두 개를 사용해 네개의 바퀴를 구동시킨다.

　다임러크라이슬러는 첫 연료전지 밴을 올 1월 발표했는데 오는 2004년까지 약

9억2740만달러에 달하는 자금을 연료전지 분야에 투자할 계획이다.

◇마쓰다 등 3개사 FCEV 시운전

마쓰다자동차·다임러크라이슬러·닛폰미쓰비시오일 등 3개사는 FCEV를 일본에서 공동으로 시험운전했다. 당시 시운전에서 마쓰다의 새 FCEV 시제품 ‘프리머시(Premacy)’와 다임러크라이슬러의 ‘네카5’ A클라스급 자동차는 모두 발라드의 최신 스택 ‘마크900’과 메탄을 연료로 사용했다. 이들 3개사는 이번 시운전에서 연료의 경제성과 함께 도쿄, 히로시마, 요코하마 등 일본의 유명 거리에서 매연이 얼마나 방출되는지를 측정했다. 일본 경제성에 따르면 오는 2010년까지 일본에서 약 50대의 FCEV가 거리를 누빌 것으로 보인다. 그리고 이보다 10년후인 오는 2020년께는 2010년의 10배인 약 500만대의 FCEV가 선보일 것으로 전망되고 있다. 다임러크라이슬러는 연료전지 승용차 가격이 가솔린 자동차보다 약 20∼30% 비쌀 것으로 추정하고 있다.

◇에바라발라드 스테이셔너리 PEMFC 시제품 발표

일본 도쿄에 본사가 있는 에바라발라드는 천연가스를 연료로 하는 1㎾ 양성자교환막연료전지(PEMFC:Proton Exchange Membrane Fuel Cell) 스테이셔너리 열병합발전소를 선보였다.

　PEMFC시스템의 이 열병합발전소는 발라드파워시스템의 연료전지모듈(에바라가 도쿄가스와 공동으로 개발한 것)과 연료전지에서 열을 끌어오는 물탱크로 이루어진 특징이 있다. 이 스테이셔너리 PEMFC 시제품은 시험가동에서 연료효율이 매우 우수한 것으로 나타났는데 에바라발라드는 비용절감을 위해 계속 이 제품의 성능 향상과 신뢰성 제고에 나설 계획이다.

◇도요타 3세대 하이브리드 연료전지 자동차 ‘FCHV-3’ 공개

지난 3월 열린 연료전지 자동차 국제 심포지엄에서 도요타자동차는 자사의 3세대 하이브리드 연료전지 자동차인 ‘FCHV-3’를 선보여 눈길을 끌었다.

　도요타는 새 스포츠 유틸리티인 이 자동차가 자체개발한 90㎾ PEMFC 스택을 내장, 이전 모델인 ‘RAV4-하이브리드’보다 파워 스택이 4배나 높아졌다고 밝혔다. 또 21㎾ 니켈메탈 하이브리드 2차전지를 가지고 있는 이 자동차는 시간당 150㎞ 이상의 속도를 낼 수 있다고 언급했다. 도요타는 이 자동차를 지난 여름에 처음으로 시운전했다.

◇NBG테크놀로지와 리파 주거용 PEMFC 공장 설치

미국 뉴욕주 유니온데일에 있는 롱아일랜드파워오소리티는 뉴욕주 하우포지에 소재한 NBG테크놀로지와 계약을 맺고 주거용 PEMFC 열병합발전소를 설치, 시험운영하기로 했다.

　이 PEMFC공장은 필요한 연료를 천연가스에서 수소로 바꿀 수 있는데 앞으로 롱아일랜드에서 약 4.5㎾의 전력을 생산할 예정이다. 이번 시험운영에는 약 6개월 정도가 소모될 예정인데 이 기간 이들 두 회사는 어떠한 연료전지 애플리케이션이 좋은지 결정하게 될 것이다.

◇사젬과 메디스 배터리용 휴대형 전지 개발 계획

뉴욕의 미디스테크놀로지와 프랑스 파리에 위치한 사젬은 이동전화같은 휴대형 전자단말기에 사용되는 전원으로써 액화메탄연료전지를 공동으로 개발할 방침이다. 양사가 공동개발할 첫 제품은 충전가능한 휴대형 전력팩이 유력한데 이 제품은 휴대형 전자단말기가 배터리 충전을 할 동안 단말기가 작동하도록 해준다.

　사젬 등은 협약에 의해 이런 프로젝트를 추진하고 있는데 올해말까지 전력팩을 시장에 선보일 방침이다. 만일 양사가 이 프로젝트에 성공한다면 직접 액화메탄연료전지 전력팩이 시장에 정착하는 데 있어 새로운 계기를 제공하게 될 것이다.