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[ ‘현대 수소 월드: Hyundai Hydrogen World(수소 비전관, 现代氢世界)’ 현장 방문 ]
 
・집필일시:2019년 9월 9일
카테고리:수소 연료 전지, 신에너지 자동차
 
중국 정부는 2019년을 수소차 원년이라 규정하였고, 한국도 올해 초 수소경제 활성화 로드맵을 발표하였습니다. 그 전인 2018년 말 현대기아자동차는 수소전기차(FCEV) 로드맵인 ‘FCEV 비전 2030′을 공개하였고, 2030년 국내의 승용차와 상용차를 포함해 연간 수소전기차 50만대(현재 3천대생산체제를 국내에 구축하기로 했습니다. 이어 협력사와 함께 2030년까지 연구개발(R&D)과 설비 확대에 총 7조 6천억원을 투자하기로 결정했습니다. 이러한 현대차의 적극적인 투자는 세계 제 1위의 자동차 시장인 중국의 수소차 시장을 선점하기 위한 것이라 생각됩니다. 일환으로 중국 상하이에 Hyundai Hydrogen World를 개최한다는 소식을 접한 저희는 직접 전시회를 확인하고 소식을 전하기 위해 수소 비전관에 다녀왔습니다.
 
 
0. 시작하며
   
사진. 전시관의 외관
 
현대기아자동차 그룹의  ‘현대 수소 월드: Hyundai Hydrogen World(수소 비전관, 现代氢世界)’의 전시 내용은 다음과 같습니다. 총 5개의 존(1. 넥쏘 공기 정화 시연존, 2. 미래 모빌리티 체험존, 3. 수소전기차 절개 전시존, 4. 수소 미래 사회 체험존, 5. China Voice&Answer존)으로 구성되었습니다. 전시회의 핵심은 수소차 넥쏘에 맞춰져 있었고, 본 글에서도 넥쏘와 전시회의 전반적 전시 내용을 심층적으로 다뤄보고자 합니다. 참고로 본 전시관은 난징동루의 쓰지(世紀)광장에 설치되었고 어제부로 이벤트는 종료되었습니다.
 
 
1. 넥쏘 공기 정화 시연존(NEXO Air Purification)
   
사진. 전시회 내부(넥쏘 공기 정화 시연존)
 
수소차 넥쏘가 전시회 정중앙(넥쏘 공기 정화 시연존)에 위치하여 이목을 끌었습니다. 넥쏘의 내부를 엿볼 수 있는 기회가 많지 않기 때문에 이번 전시회를 통해 확인할 수 있었던 수소차 넥쏘의 내부 모습을 공개하고 각 부분을 간략하게 소개하고자 합니다.
 
 
1.1. 차량내부 전면부
   
사진. 넥쏘 전면부 내부
 
차량 전반부를 보면 외부에는 널찍하게 퍼진 캐스캐이딩(Cascading) 그릴은 현대의 디자인 철학 외에도 실제 연료전지를 구동하는데 필요한 산소를 대량으로 흡입할 수 있도록 설계하여 실용성을 살렸습니다. 보닛을 열어 그 내부를 살펴보면 깔끔하고 세련되게 마감이 되어 참관자들의 눈을 사로잡았습니다.
 
 
1.1.1. 파워 트레인(고전압 정션박스 및 스택)
   
사진. 파워트레인 외관
 
먼저 수소차의 핵심, 꽃, 심장이라고 할 수 있는 연료전지 스택이 장착된 차량 전반부의 모습입니다. 본 사진에서는 파워 트레인이라고 할 수 있는 High Voltage Junction Box(고전압 정션박스)와 스택을 감싸고 있는 커버가 눈에 확 띄었습니다. 수소차에 있어 연료전지 스택과 그 부성품이 핵심이 되는 이유는 복잡한 설계 및 생산 과정과 높은 비용에 있습니다. 이러한 스택의 주요부품(모듈, 막전극접합체, 분리판, 셀전압 모니터링 등)의 대부분은 범 현대그룹(현대기아자동차, 현대모비스, 현대제철, 현대케피코)에서 만들고, 기체확산층(GDL)은 국내의 JNTG사와 평화오일씰공업사에서 공급하는 것으로 알려져 있습니다.
 
스택의 밑 부분에 위치한 구동 관련 장치(구동모터, 감속기 등)는 이후에 소개할 수소전기차 절개 전시존에서 설명하도록 하겠습니다.
 
 
1.1.2. 에어클리너
   
사진 좌. 전면부 내부의 오른 쪽
사진 우. 에어클리너(수소전기차 절개 전시존에서 촬영)의 내부 모습
 
스택의 오른 편(사진 좌)에는 에어클리너와 COD 히터, 스택 냉각수 리저버, Ion Filter, iMEB 브레이크 등이 위치하였습니다. 그 중 가장 오른 쪽에 큰 박스 모양의 장치는 에어클리너에 해당합니다. 이 장치에 필터가 장착된 내부 모습(사진 우)은 수소전기차 절개 전시존에서 확인할 수 있었습니다. 에어클리너는 공기 중의 불순물(미세먼지 등)를 걸러 순수한 산소를 공급하기 위한 장치의 일부이며, 20,000km(자료에 따라서는 10,000km 혹은 1년에 한번)를 주기로 교환이 필요합니다. 달리는 공기청정기라는 별명이 붙은 넥쏘의 경우, 수소전기차를 1시간 운전했을 때 성인 42.6명이 1시간 동안 마실 수 있는 깨끗한 공기가 생산된다고 합니다.
 
 
1.1.3. 이온필터, 냉각수 리저버, iMEB
      
사진 좌. 이온필터 / 사진 중앙. 스택 냉각수 리저버 / 사진 우. iMEB
 
먼저Ion Filter(이온필터, 사진 좌)는 수소와 전기가 만나 전력을 발생하는 과정에서 생기는 열을 제어하기 위한 장치입니다. 스택 냉각수 리저버(사진 중앙)의 모습도 눈에 띕니다. iMEB 브레이크(사진 우)의 모습입니다. iMEB(Integrated Mobis Electronic Brake, 차세대 전동식 통합 회생제동 브레이크)의 경우에는 2015년 현대 모비스에서 국내 최초, 세계 2번째(세계 최초는 독일 콘티넨탈)로 개발하여 큰 화제가 되었습니다. iMEB는 구동모터를 차량 감속 시에 발전기로 활용해 배터리를 충전하는 방식으로 현대기아자동차의 친환경차(수소차, 전기차)에 적용되었습니다. 중량과 원가를 30% 이상 낮춘 혁신적인 부품으로 유명합니다.
 
 
1.1.4. BPCU, FPS, FCU
   
사진 좌. BPCU, FCU, FPS
사진 우. FPS(수소전기차 절개 전시존에서 촬영)의 수소 공급 흐름
 
먼저 사진(좌)의 하단에 위치한 BPCU(연료전지용 공기 블로워와 냉각 펌프 구동 제어기, Blowing Power Control Unit)에서는 스택에 필요한 공기를 압축하기 위한 블로워의 역할을 합니다. FCU(연료전지 제어기, Fuel-cell Control Unit)는 상황에 따라 수소의 공급/차단 밸브 등을 조절해 연료전지로 수소를 내보내는 역할을 합니다.  FPS(수소 공급 시스템, Fuel Processing System)는 현대 모비스가 생산하며, 고압탱크에 저장된 수소연료의 압력 700바를 연료전지에서 사용이 가능한 압력으로 낮추는 기능을 담당합니다. 이러한 수소 공급의 흐름(파랑, 사진 우)은 수소전기차 절개 전시존에서 다시금 확인할 수 있었습니다.
 
 
1.1.5. 전장 냉각수, 전장 냉각수 리저버, 스택 냉각수
      
사진 좌. 전장 냉각수 / 사진 중앙. 전장 냉각수 리저버 / 사진 우. 스택 냉각수
 
차량의 앞부분에는 사진과 같이 전장 냉각수, 전장 냉각수 리저버, 스택 냉각수가 설치 되어 있습니다. 냉각수의 경우에는 2곳이 있는 이유는 먼저 전장 냉각수의 경우에는 동력 모터와 관련된 부품의 열 제어를 담당하는 반면, 스택 냉각수의 경우에는 스택의 열을 제어하는 역할을 합니다. 각각 사용하는 냉각수의 성질이 다릅니다.
 
넥쏘의 후면부(수소 탱크 등)를 포함한 지금까지 소개한 장치 외의 추가적인 부분은 3. 수소 전기차 절개 전시존에서 다시 소개하도록 하겠습니다.
 
 
1.2. 공기 정화 시연 현장
   
사진. 넥쏘의 공기 정화 시연
 
넥쏘의 공기 정화 시연존은 전시회의 중앙에 위치하여 실제 넥쏘 차량의 모습을 확인할 수 있었고, 넥쏘의 공기 정화 시연은 매 30분마다 중국인 호스트가 진행했습니다. 넥쏘의 공기 정화 시연하면 떠오르는 투명 풍선에 가스를 주입하고 정화하는 과정을 보여주는 것이 아닌 넥쏘가 위치한 투명 글라스 전시장소에 불투명한 기체를 산포하고 이 기체가 없어지는 과정을 보여주었습니다. 전광판(사진 좌)에서 PM 2.5 AQI(Air Quality Index)가 200으로 높아졌다가 넥쏘가 중앙에서 회전하는 연출을 통해 점점 낮아지는 인덱스 수치를 보여주었습니다.
 
 
2. 미래 모빌리티 체험존(Hyundai Into the Future)
   
사진. 모빌리티 체험존 영상 사진
 
이 체험존은 관람자가 직접 참여가 가능했기에 다른 코너에 비해 많은 사람들이 흥미를 갖고 참여했습니다. 참여자가 좌석에 착석하면 전면의 카메라를 통해 참가자를 인식하여 자동으로 시작됩니다. 넥쏘의 주행에서 충전, 그리고 넥쏘의 트렁크에서 전동 퀵보드를 꺼내 미래의 수소 사회를 체험했습니다. 실제로 손을 움직여 수소를 주입하는 등의 재미를 선사했습니다. 단, 현실에서는 검증 받은 직원이 직접 충전을 진행해야만 합니다.
 
 
3. 수소전기차 절개 전시존
   
사진. 수소전기차 절개 전시존
 
넥쏘 차량의 내부를 전체적으로 확인할 수 있었던 수소전기차 절개 전시존도 인기 있는 장소 중에 하나였습니다. 스크린이 이동(사진 우)하며 각 부품에 대한 설명을 시각적으로 보여준 부분이 본 전시의 특징이었습니다.
 
 
3.1. 수소전기차의 에너지의 흐름과 양방향 전압변환 장치
      
사진 좌. FPS의 흐름 / 사진 중앙. 연료전지 에너지의 흐름 / 사진 우. 양방향 고전압 직류 전환 장치
 
전면부에서는 앞서 간략히 소개해드린 FPS(수소 공급 시스템, Fuel Processing System)의 흐름을 파란 색 라인, 연료전지를 통해 배터리까지의 흐름을 빨간 색 라인이 시각적으로 설명해주었습니다. 이 두 부분의 중간에 위치한 차량의 중앙부(사진 우)에는 Bidirectional High Voltage DC-DC Converter(양방향 고전압 직류 전환 장치)가 설치되어 있고, 고전압 베터리의 전압을 승압시켜 인버터의 입력 전압으로 전환해주는 양방향 전압변환 장치입니다.
 
 
3.2. 수소전기차 내부의 전면부 1
       
사진. 연료전지, 냉각수 펌프, 공기 압축기
 
먼저 앞서 트렁크를 열어서 본 윗면에서는 확인이 불가능했던 스택 관련 부분의 전면부입니다. Fuel-cell (연료전지), Cooling Pump(냉각수 펌프), Air Compressor(공기 압축기)가 있으며 공기압축기는 한온시스템(뉴로스사가 납품하는 것으로 알려짐)에서 공급합니다.
 
 
3.3. 수소전기차 내부의 전면부 2
      
사진 좌. 가습기 / 사진 중앙. 구동 모터 / 사진 우. 감속기
 
Humidifier(가습기)는 코오롱인더스트리사의 제품이 들어간다고 알려져 있습니다. 가습기의 뒤쪽으로는 Transaction Motor(구동 모터)가 사진(중앙)의 상단부, 감속기가 중앙부에 장착되어 있었습니다. 구동 모터는 전기 에너지를 기계 에너지로 전환하여 구동력을 발생시키는 기능을 하고, 감속기와 Motor Inverter(구동모터 인버터, 구동모터의 위에 설치)를 이용해 주행 속도 조절이 이루어지고 있습니다.  
 
 
3.4. 수소전기차 내부의 후면부
   
사진 좌. 후면부 전체 / 사진 우. 고전압 전지
 
전면부의 핵심이 연료전지 시스템과 구동모터에 있다면 후면부의 핵심은 수소 탱크와 High Voltage Battery(고전압 배터리)에 있습니다. 수소 탱크는 다음에 좀더 자세하게 다룰 예정이며, 고전압 배터리(사진 우)는 전에 설명한 iMEB에 의해 차량 감속 시에 구동모터를 발전기로 활용해 배터리를 충전하는 구조로 에너지 효율을 향상시켰습니다.
 
 
3.5. 넥쏘의 수소 탱크
   
사진. 수소 탱크의 외관 및 내관
 
넥쏘에 쓰이는 수소 탱크는 타입4로 국내의 일진복합소재에서 공급하는 것으로 알려져 있습니다. 성공적으로 넥쏘에 수소탱크를 도입한 것에 이어 현대의 수소버스에도 납품을 할 예정입니다. 타입4 수소 탱크는 원통형의 고강도 플라스틱 재질에 탄소섬유(일본의 도레이사가 제공하는 것으로 알려짐)를 감아 만듭니다. 넥쏘에는 이러한 수소탱크가 3개가 들어갑니다. 각 탱크는 2.11kg로 총 6.33kg의 수소 충전이 가능하며, 약 3~5분이면 완충이 가능하고 주행거리는 609km 정도입니다.
 
 
4. 수소 미래 사회 체험존
사진. 수소 미래 사회 체험존의 영상
 
중국의 수소 산업 현황을 포함해 세계적인 현황을 보여주기도 하였고, 가정과 산업에서의 수소연료 전지 기술 사용 모습이 제시돼 미래의 수소 사회를 간접적으로 체험할 수 있었습니다.
 
 
5. China Voice & Answer 존
   
사진 좌. 수소 전문가의 답변(인터뷰) 영상
사진 우. 수소와 친환경을 주제로 한 인터뷰 영상
 
수소 전문가의 문답 코너에서는 지정된 위치에 서면 자동으로 재생 되는 스크린을 통해 현대의 수소사회 비전에 대한 인터뷰 영상을 제공했습니다. 그 옆에는 수소와 친환경을 주제로 한 중국인들의 인터뷰 영상이 넓은 화면을 통해 상영되었습니다.
 
 
6. 마치며
전시회의 아래와 같은 전략적 구성이 특히 독보였습니다.
  각 코너명 현대기아자동차의 목표
1 넥쏘 공기 정화 시연존 중국의 심각한 대기오염에 대한 완화(해결; 미세먼지를 흡수) 방안으로서의 수소전기차 
2 미래 모빌리티 체험존 젊은 층(30대 프리미엄층)을 겨냥해 대형 스크린과 체험(넥쏘에 시승한 느낌)을 통한 마케팅
3 수소전기차 절개 전시존 기술에 대한 자신감을 보이며 수소차 시장의 선도자로서의 기업 이미지 홍보
4 수소 미래 사회 체험존 수소경제가 중국 전역에 미칠 파급 효과와 향후 현대차가 제공할 미래 기술에 대한 홍보
5 China Voice & Answer존 친환경과 중국 아이들의 영상으로 친환경, 전문가의 문답영상으로 선도기업 이미지 홍보
 
이와 함께 넥쏘의 미래지향적인 디자인(’1. 넥쏘 공기 정화 시연존’ 참조)에서도 알 수 있듯이 타겟으로 하는 주고객이 30대의 젊은 연령층임을 느낄 수 있었습니다. 다만 현대차가 2019년 초에 발표한 내용에 따르면, 넥쏘의 구매 고객(개인 고객; 전체의 90%)의 연령층을 보면 40대(33%), 50대(29.4%), 60대 이상(18%), 30대(17.2%), 20대(2.4%) 순이었습니다. 물론 다른 보다 저렴한 자동차들과 비교하여 상대적으로 비싼 가격과 아직 고르지 않은 수소충전소의 분포 등이 문제인 것으로 생각되나 보조금이 유지되는 한편, 규모에 의한 경제를 통한 수소차 부품의 가격 절감이 이루어질 경우 지금과 같이 고른 성장과 더불어 젊은 연령대(20대, 30대)의 구매가 더욱 증가할 것으로 생각됩니다. 
 
   
사진 좌. 넥쏘의 중국 분포도 (수소 미래사회 체험존에서 촬영)
사진 우. 넥쏘의 안전성(유럽 신차 안전성 평가 ’유로NCAP’에서 최고 등급 획득)
 
마지막으로 미래사회 체험존의 가상 주행 스크린에서는 주행 도중 중국의 지도가 오른 편에 나와 넥쏘가 분포도를 확인할 수 있었습니다. 베이징, 상하이, 광둥성 등 중국 전역에 넥쏘를 보급하고자하는 현대의 확고한 의지를 확인할 수 있었습니다. 베이징자동차와 합자회사로 중국에 진출한 현대자동차는 현재 베이징 자동차의 다른 합자회사의 고급차 시장을 공략과 중국 국내의 로컬 자동차 회사들의 기술적 진보와 낮은 가격을 통한 시장 장악으로 고전에 처해있습니다. 그러나 현대의 차세대 수소차 넥쏘와 같은 남다른 기술력과 증명된 안전성을 통해 수소경제 산업의 선도자로서 중국시장에서 새롭게 맞이할 현대차의 활약과 제2의 전성기를 기대해봅니다. 
 
이어 2019년 9월 중에는 프리미엄 회원을 대상으로 하는 저희가 직접 지필한 중국의 수소 산업 체인 관련한 리포트가 올라갈 예정입니다. 항상 감사 드리며, 앞으로도 많은 관심 부탁 드립니다.
 
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