기술의 발전 속도는 놀랍다. 연이어 등장한 전기차(이하 EV: Electric Vehicle)의 완성도도 높아가고 있다. 그럼에도 긴 충전시간과 짧은 주행거리는 아쉽다. 하지만 그 단점까지 지워버린 차가 나왔다. 바로 수소연료전지 차(이하 FCEX: Fuel Cell Electric Vehicle)다.
먼 미래로 생각했건만, 현대차가 세계 최초로 FCEV 승용차 양산에 성공한 것이 2013년 2월이다. 얼마 되지 않았다. 그런데, 완성도가 아주 좋다. 전기차의 단점인 긴 충전시간과 짧은 주행거리를 지워버리고 장점만 내밀었다. 수소를 다시 물로 되돌리며 얻은 전기로 모터를 굴린다. 그래서 자연에 어떤 해도 끼치지 않는다. 게다가 완충하는 데 3분만 쓰면 415km를 달릴 수 있다. 이론적으로는 도저히 단점이 보이지 않는다. 단점이라면 감성의 부족? 하지만 친환경차 전쟁에선 효율이 우선이다.
수소연료전지 차는 아직 생소한 개념이다. 연료전지는 일반적인 전지와 다르다. 일반적인 전지는 저장한 전기를 꺼내 쓴다. 하지만 연료전지는 전기를 생산한다. 연료를 산화시키는 과정 중 발생하는 전기와 열을 에너지로 사용하는 것이다. 수소연료전지의 경우에는 수소를 연료로, 산소를 산화제로 쓴다. 발전 원리는 다음과 같다. 전지 가운데에 전해질로 칸을 만들어 양쪽을 나누고, 각각 수소와 산소를 공급한다. 수소는 수소이온과 전자로 분리되는데, 수소이온은 가운데 전해질을 타고 산소가 있는 칸으로 이동한다. 전해질이 촉매가 되는 셈이다. 이 과정에서도 에너지를 얻을 수 있다. 또한 전자는 외부회로를 타고 이동한다. 산소가 있는 칸으로 넘어간 수소이온과 산소이온이 만나 반응하면 물이 생기는데, 이 과정에서 전기가 생긴다. 때문에 연료전지를 간단히 ‘물의 전기분해를 역순으로 하는 것’으로 설명하기도 한다. 물론 들어가는 기술은 전기분해 그 이상이다.
수소연료전지의 경우 환경에 전혀 해를 끼치지 않는다. 물로 수소를 만든다고 물이 줄어들까봐 걱정할 필요는 없다. 전기로 분해했던 물을 다시 되돌리며 전기를 얻고 물은 그대로 내보내는 셈이다. 밖으로 내보낸 물은 기화돼 다시 순환을 거친다. 엔진룸을 차지한 연료전지 스택은 이와 같은 수소연료전지들을 하나로 묶은 형태. 차체 뒤에 단 수소탱크에서 수소를 공급받고, 공기 중 산소를 이용해 전기를 생산한다. 전기는 전력 변환장치를 거쳐 모터로 흐른다. 또한 하이브리드 자동차에 쓰이는 것과 같은 24kW 고전압 배터리를 달아 가속을 돕고, 속도를 줄일 때면 회생제동 에너지를 저장하는데 쓴다. 어렵게 만든 전기를 알뜰하게 모아 담는다.
주행 감각은 기존 투싼과 판이하게 달랐다. FCEV 시스템을 달며 더해진 무게 탓도 있지만, 더욱 낮아진 무게중심 덕분이다. 또한 유럽형으로 맞춘 서스펜션과 핸들링의 감각이 남달랐다. 조금 더 안정감 있고 기민하게 움직인다. 덕분에 핸들링이 재미있어졌다. 짧은 거리를 몇 번이나 돌며 탄력적으로 움직이는 몸놀림을 확인했다. 가속 감각은 차분했다. 긴박한 느낌은 들지 않았다. 부드럽게 속도를 올려나간다. 100kW짜리 모터를 얹어, 엔진과 비교하면 약 136마력의 힘을 내지만, 공차중량이 1,835kg으로 늘어났기 때문이다. 최고속도는 시속 160km이며 정지 상태에서 시속 100km 가속은 12.5초가 걸린다. 모터 회전과 동시에 30.6kg·m의 최대토크가 나오지만 거칠지 않다. 감속기를 달아 부드럽게 가속한다. 브레이크를 밟을 때면 살짝 탄력 있는 반발력이 느껴진다. 에너지 회생제동 시스템 때문이다.
실내로 들이치는 소음은 전혀 없다. 그저 모터가 돌아가는 소리만 살짝 들릴 뿐이다. 드라이브 모드를 바꿔보았다. 기어레버를 당겨 연비 위주의 E 모드를 선택하면 연비와 항속거리가 늘어난다. 모터에 보내는 출력을 낮추기 때문이다. 결국 드라이브 모드는 모터에 얼마나 출력을 보내느냐의 문제다. 가속력은 살짝 줄지만 더욱 부드럽게 전진한다. 저단모드 L을 선택하면 모터에 보내는 출력을 높인다. 대신 회생제동 또한 크다. 언덕을 오를 때 두 모드의 차이가 컸다. 조금 더 호쾌하게 오르려면 L 모드를 선택해 달리면 된다. FCEV의 주행 감각은 EV와 같다. 둘 모두 전기로 모터를 돌려 달린다. 배터리도 쓴다. 하지만 현재 EV의 단점을 보완한 덕에 완성도는 더 높다. 배터리 충전시간이 오래 걸리는 EV에 비해 단 3분 만에 완충이 가능하고, 400km가 넘는 훨씬 먼 거리를 달릴 수 있다. 충전소 회전율이 빠르니 인프라만 충분히 갖춰진다면 먼 길 떠날 때도 안심할 수 있을 정도다.
허나 아직 FCEV를 사긴 이르다. 아직은 연료전지기술이 충분히 대중화되지 못했고 그만큼 생산 비용이 크다. 투싼 FCEV의 가격은 1억5천만원이다. 보조금은 6천만원. 아직 일반인이 살 수는 없다. 지자체용으로 판매할 예정으로, 현재 광주광역시에서 15대를 구매했다. 올해 안에 총 40대를 판매할 예정. 유럽과 북미시장에도 수출할 계획이다. 현재 기준으로 수소를 완충할 때 드는 비용은 5만원 정도다. 5만원으로 약 400km를 달린다면, 디젤 엔진 자동차의 연비와 가격을 고려할 때, 큰 이익이 되질 못한다. 때문에 더욱 발전된 FCEV를 기대한다. EV의 단점을 지워버린 새로운 EV로 FCEV를 받아들여야 할 때가 올 것이다. 물론 인프라도 갖춰져야 하겠지만.
그리고 그 미래는 빠르게 다가올 것 같다. 현대차는 2020년부터 FCEV의 대중화가 이뤄질 것이라고 했다. 경쟁자들이 FCEV의 양산을 개시하며 2015년부터 경쟁이 시작되고, 규모의 경제와 기술 보급으로 가격을 낮출 수 있다는 전망이다.
