현재 수소차는 수소로 연료전지 돌려 전기 생산
기계연‧현기차, 수소 직접 연료로 하는 엔진 개발
[이투뉴스] 연료전지로 전기를 생산해 엔진을 구동하는 방식이 아닌 수소를 직접 넣어 사용하는 수소엔진 기술이 국내 최초로 개발됐다. 사실상 가솔린 엔진에 휘발유가 아닌 수소를 넣어 동력을 얻는 구조다.
한국기계연구원(원장 박상진) 모빌리티동력연구실은 7일 수소를 100% 연료로 하는 '직접분사식 수소엔진'을 개발했다고 밝혔다. 수소엔진 개발에는 현대기아자동차 탈탄소엔진리서치랩도 공동연구팀으로 참여했다.
공동연구팀이 개발한 직접분사식 수소엔진은 가솔린 엔진을 활용해 휘발유 대신 수소를 직접 넣어 사용하는 방식이다. 지금까지는 물 전기분해의 역반응을 이용한 수소연료전지를 이용해왔다.
엔진은 수소를 직접 연소시키는 것이 핵심이다. '직접분사식 수소엔진'은 고압의 수소를 연소실에 직접 분사하기 때문에 역화(逆火)문제를 원천적으로 해결했다. 높은 압축비와 연료 성층화, 초희박연소를 통해 열효율을 극대화하면서 출력성능 또한 끌어올렸다.
유해배출물을 줄일 수 있다는 것도 큰 이점이다. 가솔린엔진 대비 이산화탄소(CO₂) 배출은 99%, 미세먼지(PM) 배출은 90%가량 크게 낮출 수 있다. 유럽의 무공해 자동차 기준을 충족하는 수준이다.
또한 자동차 배기가스를 정화하는 후처리장치 없이도 15ppm이하의 질소산화물(NOx)를 배출한다. 질소산화물은 질소와 산소가 반응해 생성되는 화학물질로, 자동차엔진과 발전소 등이 연소하는 과정에서 생성된다. 초미세먼지와 오존을 생성하는 원인물질일 뿐만 아니라 인체로 들어가면 호흡기질환을 일으킨다.
최영 기계연 모빌리티동력연구실장은 "이번에 개발한 수소엔진 기술은 자동차 동력원인 화석연료를 수소연료로 대체할 수 있다는 점에서 의미가 크다"면서 "현대차와 협업을 통해 내구성 검증 및 상용화에 노력할 것이며, 지속적인 무탄소연료 연구개발을 통해 탄소중립에 앞장설 것"이라고 말했다.
김동훈 기자 hooni@e2news.com