미세먼지 없는 세상 위한 '차세대 자동차 기술'

최근 미세먼지로 인한 피해가 나날이 증가하며 이에 대한 우려가 커지고 있다. 현대자동차그룹 제공

[이데일리 노재웅 기자] 몇 년 전부터 급격하게 늘어난 미세먼지가 우리의 일상생활에 상당한 영향을 미치고 있다. 세계보건기구가 지정한 1군 발암 물질로 천식·호흡기·심혈관계 질환 등을 유발할 수 있는 미세먼지. 현대자동차그룹의 도움을 받아 미세먼지 유입을 차단하고 효과적으로 제거하는 차세대 저감 기술 개발의 진행 현황을 살펴봤다.

현대기아자동차는 도시의 공기청정기 역할을 하는 수소전기차 개발을 진행 중이다. 현대자동차그룹 제공

현대·기아자동차는 궁극의 친환경차로 불리는 수소전기차 개발에 박차를 가하고 있다. 수소전기차는 화석연료를 사용하지 않기 때문에 미세먼지 등 대기오염 물질과 온실가스가 전혀 발생하지 않으며 수소와 산소의 화학반응에 의해 물만 배출한다. 바깥의 산소를 빨아들여 전기를 만드는 과정에서 공기 속의 오염물질들을 걸러내 대기를 정화하는 효과도 있다. 최근 현대자동차가 공개한 차세대 수소전기차는 1차로 필터, 2차로 가습 과정, 3차로 기체의 확산이라는 3단계 과정을 거쳐 우리가 평소에 마시는 매연의 5배에 달하는 오염된 공기도 깨끗하게 정화한다.

수소전기차가 본격 대중화되기 전까지 친환경차의 대안으로 징검다리 역할을 할 수 있는 것이 바로 LPG차다. LPG차는 미세먼지와 질소산화물을 거의 배출하지 않는다. 최근 우리나라 역시 LPG차의 친환경성에 주목해 LPG차 구입 규제를 완화했고 택시, 국가유공자 등에 한해 구입이 가능했던 LPG차를 일반인들도 구입할 수 있게 됐다. 현대차는 최근 대기환경 개선을 위해 노후 경유차 교체 유도에 앞장서며 정부의 친환경 정책에 적극 동참하고자 어린이 통학 차량에 공해가 적은 LPG를 적용해 출시하기도 했다.

현대모비스는 세계 최초로 수소전기차의 핵심 부품을 일관 대량생산하는 체계를 구축했다. 현대자동차그룹 제공

친환경차의 미래로 꼽히는 수소전기차는 연료전지스택에서 수소와 산소를 반응시켜 생산된 전기로 모터를 움직여 주행한다. 연료전지스택은 저장된 수소와 공기 중의 산소를 화학적으로 반응시켜 차량의 동력 원인 전기를 발전시키는 장치로, 일반 내연기관으로 치면 엔진 역할을 하는 수소전기차의 첨단 핵심 제품이다.

현대모비스는 최근 충북 충주에 위치한 기존 친환경차 부품 전용생산단지 내에 연료전지스택을 비롯한 수소전기차의 핵심 부품 생산을 전담하는 공장을 추가로 신축했다. 신공장은 각종 핵심부품들이 결합된 ‘파워트레인 연료전지 통합모듈(PFC: Powertrain Fuelcell Complete)’을 글로벌 경쟁사 대비 최고 수준인 연산 3000대 규모의 첨단 설비를 갖추고 있다.

신공장에서 생산하는 PFC는 연료전지스택, 구동모터, 전력전자부품, 수소연료공급장치 등으로 구성된다. 현대모비스는 신공장에서 연료전지스택은 물론 이러한 제품들의 최종 결합체인 PFC까지 제작을 완료해 완성차 생산라인으로 보내는 방식으로 운영할 계획이다. 독자 기술력을 바탕으로 한 친환경 수소전기차의 핵심부품 생산부터 시스템 조립까지 전용 생산공장에서 양산하는 최초 사례라는 점에서 의미가 크다고 회사는 설명했다.

현대오트론은 GDI 엔진의 미세먼지를 획기적으로 줄이는 VCI 엔진 제어기와 반도체를 선보였다. 현대자동차그룹 제공

유럽연합(EU)은 엄격한 배기가스 규제를 마련하고 매년 단계를 높여 가며 신차의 미세먼지 배출 저감을 유도하고 있다. 이에 대응하기 위해 현대자동차의 글로벌 소형 SUV 코나는 VCI(Valve Controlled Injection, 인젝터 미세유량 정밀제어) 기능이 적용된 1.6 가솔린 터보 GDI 엔진을 적용했다.

GDI(Gasoline Direct Injection, 직접 분사식) 엔진은 연료주입관을 통해 연료를 공기와 미리 섞은 뒤 연소실 내부로 주입시키는 기존 방식과 달리, 높은 압력을 이용해 연료를 연소실 안으로 직접 분사한다. 기존 방식과 비교해 연소 효율은 높지만 높은 압력을 이용해 연료를 직접 분사함에 따라 미세먼지 배출이 증가할 가능성이 있다.

이에 현대오트론은 GDI 엔진 인젝터의 미세유량 정밀제어를 통한 미세먼지 저감을 목표로 연구개발본부, 현대케피코와 공동으로 VCI 엔진제어기를 개발했다. 이 제어기는 인젝터의 개폐 타이밍과 연료 분사량을 밸브로 조절해 연료를 다중 분사함으로써 배기가스 내 미세먼지를 획기적으로 줄인다. 현대오트론은 현대차와 함께 VCI 소프트웨어 제어 로직뿐만 아니라 제어기를 구동하는 반도체, 베이직 소프트웨어와 제어기 회로, 기구설계 등의 핵심적인 개발도 맡았다.

도움말=현대자동차그룹