혼다가 연료전지차 시대를 앞당긴다. 일본 혼다자동차는 14일 개막한LA 오토쇼에서 발표할 연료전치차 FCX Clarity를 공개하고 내년 여름부터 한정판매할 계획이라고 14일 밝혔다. FCX Clarity는 차세대, 완전히 새로워진 혼다 V 플로우(Flow) 연료전지 플랫폼을 기반으로 만들어진 수소동력 연료전지차다. 컴팩트하고 효율적인 파워풀한 혼다 V 플로우 스택 연료전지를 동력으로 한다. 기존 연료전지차가 실현하지 못한 드라이빙 범위, 출력, 중량과 연비를 달성했고 저중심 설계로 다이내믹하고 세련된 외관을 자랑한다.혼다는 2008년 여름에 최초로 FCX Clarity를 미국 남부 캘리포니아 소비자에게 한정적으로 리스 판매를 실시할 예정이다. 구체적인 리스 프로그램은 런칭 즈음 완성될 예정인데 현재 계획은 3년 동안 유지 및 자차보험을 포함해 한 달 600달러에 리스로 공급할 예정이다.
▲ FCX Clarity 작동원리FCX Clarity는 고효율 초박형 리튬이온 전지팩과 수소저장탱크을 결합시킨 혼다의 V 플로우 스택(V Flow stack)을 이용해 전동모터에 파워를 전달한다. 연료전지스택은 주요 동력원으로 사용된다. 수소가 공기중의 산소 결합해 연료전지스택에서 반응해 생긴 에너지가 전기에너지로 전환되고 이것이 차를 움직이게 한다. 차의 제동이나 감속시(regenerative braking,회생 브레이크 시스템으로 알려짐) 발생되는 추가 에너지는 리튬이온 전지에 저장되었다가 필요할 때 연료전지의 보조 동력으로 사용된다. FCX Clarity는 배출가스 대신 물만 방출한다.
▲ V 플로우 FC스택 (V Flow FC Stack)V 플로우 FC 스택은 이전의 혼다 FC 스택에 비해 초소형, 초경량이면서 부피당 산출밀도가 50%, 크기당 산출밀도가 67% 증가한 100KW출력을 달성한 완전히 새로운 형태의 전지이다.
▲ V 플로우 FC 스택 (수직 가스 플로우 전지 구조, Vertical Gas Flow Cell Structure)새로운 수직V 플로우 FC 스택은 전기 발생층의 주변에서 부산물의 효율적인 배수를 촉진하기 위하여 수소와 기류가 중력을 이용해 흐르도록 하는 구조로 되어있다. 그 결과 동력 발생시 안정성이 증대됐다. 또, 이 새로운 수직 V 플로우 구조는 더욱 얇아진 전지와 더욱 컴팩트해진 스택이 전지를 더 얇고 더 컴팩트하게 만들어 수로의 깊이를 17%로 줄였다.
▲ 웨이브 플로우 채널 분리기 (Wave Flow-channel Separators)V 플로우 FC 스택은 수평으로 냉각제가 통과하고 좌우로 움직이며 수소와 공기를 웨이브 플로우 채널내에서 혼합시킨다. 웨이브 플로우 채널은 직선형 채널보다 흐름이 길고 휘몰아치며 흐르기 때문에 수소와 공기의 분리를 촉진한다. 수소와 공기가 전극층 전체에 퍼져 컴팩트한 전력발전막(electrical generation)을 좀 더 효율적으로 사용해 직선형 채널보다 약 10%정도 더 많은 동력 발생을 달성했다. 수평 냉각 플로우 (horizontal coolant flow) 또한 전력발전막 전체를 냉각시켜 기존 스택 대비 냉각층(cooling layer) 수를 절반으로 감소시켰다. 기존의 스택은 각 전지별로 하나의 냉각층이 있었는데 새로운 스택은 두 개의 전지당 하나의 냉각층으로도 충분하다. 이 결과 스택의 길이를 20% 줄였고 중량은 30% 감소시켜 가장 난재였던 소형화, 경량화 디자인을 달성했다.
▲ 저온 시동 성능 향상시동 즉시 배출하는 V 플로우 전지 구조 설비로 배수 성능이 향상됐다. 웨이브 플로우 채널 분리기를 적용해 냉각제 부피 감소와 싱글 박스(single-box) 디자인이 가능해져 기존 스택보다 온도를 40% 정도 낮출 수 있게 됐다. 이 결과 영하 30도에서도 시동을 걸 수 있다.
▲혼다 V 플로우 연료 전지 플랫폼 (Honda V Flow Fuel Cell Platform)FCX Clarity의 혁신적인 새 V 플로우 플랫폼은 기존의 혼다 연료전지 스택보돠 65퍼센트 작아진 초소형, 초경량의 파워풀한 혼다 V 플로우 연료전지스택으로 이루어졌다. 이 것은 앞좌석 사이 중앙 터널에 위치해 있다. 컴팩트한 사이즈의 새로운 V 플로우 FC 스택은 보다 넓은 실내 공간과 보다 효과적인 파워트레인 요소의 패키징을 가능케 했으며 도달하기 어려운 유선형과 저중심 세단의 형태를 갖출 수 있게 했다.
FCX Clarity 는 기존 FCX와 비교해 혼다 연료 전지 기술의 성능 및 패키징에서 수 많은 괄목할만한 성장을 자랑한다.
?-연비20% 향상 (비슷한 크기와 성능일때일반 가솔린차보다 2~3배, 일반 가솔린 하이브리드보다 1.5배)?-이동 가능 거리(* vehicle range, 연료를 한 번 넣고 달릴 수 있는 거리)가 30%가 증가해 약 430km (270마일)까지 가능. ?-중량 당 출력 비율이 120퍼센트 향상, 전체적으로 기본 사이즈가 증가했으면서도 연료 전지 파워트레인 중량이 약 400파운드(약 180kg)이 감소해 중량당 출력 비율이 120퍼센트 향상되었다. ?-연료 전지 파워트레인 사이즈 45 퍼센트 감소로 현대의 가솔린-전기 하이브리드 파워트레인 부피와 거의 같아졌다.?-진보된 새로운 리튬이온 배터리 팩은 기존 FCX의 초고용량축전기(ultracapacitor) 대비 40% 가벼워지고 50%가 작아졌다.?-단일 5000-psi 수소 저장 탱크는 기존 모델보다 수소 저장력이 10 % 증가되었다.(*psi : Pound per Square Inch, 제곱인치당 파운드)
▲ FCX Clarity 디자인단순히 연료 전지 차의 의미를 넘어 FCX Clarity는 기존의 파워트레인 기술의 제약을 벗어난 미래 자동차 디자인과 성능에 대한 혼다의 비전을 표현하고 있다. FCX Clarity는 4 도어 세단 플랫폼으로 앞쪽이 짧은 형태의 바디와 4인이 탑승하고 짐을 실어도 넉넉한 공간과 편리한 장비 등을 두루 갖추었다. 전기 모터, 연료전지스택, 배터리 팩과 수소 탱크 등의 주요 파워트레인 요소는 보다 컴팩트해 졌고 차 내부에 분산되어 공간과 안락함을 더하는 등 전체 성능을 최대로 활용할 수 있게 되었다.
향상된 장치 및 부품친환경이라는 테마를 유지하고 더욱 진보된 차를 만들기 위해 FCX Clarity은 실내 장식과 도어 안감을 최근에 개발한 혼다의 바이오직물로 제작했다. 식물에서 추출한 재료로 기존의 인테리어 소재를 대체해 C0₂저감이 가능하고 내구성이 뛰어나고 긁힘, 햇빛으로 인한 손상 등에도 강하다.
미래 지향적인 가치관을 가진 소비자가 궁극적으로 찾는 배출가스가 전혀 없고 대체 연료 차의 성능을 갖춘 FCX Clarity는 최상의 안전 장비와 편의 장비 등이 갖추어져 있다. 수소 스테이션의 위치 정보가 담긴 최첨단 네비게이션 시스템과 후방 감지카메라, 자동순항시스템 (ACC, Adaptive Cruise Control), 충돌 완화 브레이크 시스템(CMBS, Collision Mitigation Brake System), 프리미엄 사운드 시스템, 온도조절시트, 블루투스 기능 등을 갖추고 있다.
그 외 향상된 점은 시프트 바이 와이어(shift-by-wire)가 적용된 변속기와 EPS 시스템(electric power steering), 잔여 수소연료량을 알아보기 쉽게 배열된 인스트루먼트 패널(instrument panel)이 주목도를 향상시켰고 운전자가 쉽게 작동할 수 있게 했다.▲ CO₂배출FCX Clarity는 물만 배출한다. 수소의 생성과 관련된 CO₂배출은 사용원료에 따라 달라지는데 천연가스에서 생성되는 수소를 사용하는WTW(well-to-wheel, 엔진에서 타이어까지 종합효율) CO₂ 배출은 현재 가장 널리 사용되고 있는 (수소)생성 방법으로 기존 가솔린 차보다 CO₂배출을 절반 이상 감소시켰다.물의 전기분해를 통한 수소 생성과 함께 태양열, 풍력, 수력, 파력 등 끝 없는 자원을 활용한 전력 생산은 궁극적으로 CO₂배출을 0에 가깝도록 감소시킬 수 있다.
태양열 기술에 있어서 혼다는 독자적으로 태양전지(solar cell)를 개발해 생산 단계에서부터 기존의 투명 실리콘 전지보다 CO₂ 배출을 반으로 줄였다. 그리고 양산에 들어가 일본의 상업용, 주거용 모두에 쓰이는 제품으로 판매하고 있다. 이 패널은 토런스 연구개발 급유소(Torrance R&D refueling station)에서 전력을 생산하는 용도로도 쓰이고 있다
혼다는미국 환경 보호 사무국(EPA)과 캘리포니아 대기자원 위원회(CARB)가 연료전지차 인증(2002), 최초로 연료전지차 리스(2002), 최초로 EPA연비등급 획득 (2002), 혹한 지역의 소비자에게 판매된 최초의 연료전지차 (*2004년 12월 일본 홋카이도 지역에 리스됨), 개인 소비자 판매(2005,2007),미연방 세금 공제(U.S. fedral tax credit)를 받는 차로 선정되는 등 이 분야에서 탁월한 실적을 보여왔다.오종훈 yes@autodiary.kr
