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성능은 수퍼카이면서 연비는 경차급인 론모터스의 스콜피온




최근에 지구온난화 및 고갈되어가는 석유자원을 막고자 대체연료차량중에 하나로 수소연료전지 차량이 속속 등장하고 있습니다.

그렇지만 수소연료전지차량의 경우 연료로 사용하는 수소연료충전소가 많이 부족한 실태이며 아직 수소를 얻는 원가가격이 비싼편이라 경제성이 아직은 크게 떨어지는것이 현실입니다.

오늘 소개할 차량은 미국의 Ronn motors라는 회사에서 출시했던 스콜피온이라는 수퍼카를 간단히 소개합니다.



론 모터스의 탄생배경은 페라리 및 람보르기니 수준의 강력한 성능을 맛볼수 있으면서도 친환경적인 스포츠카를 만들기 위해서 탄생된 자동차회사이며 그들이 처음으로 양산한 하이브리드 수소 수퍼카 스콜피온은 수소연료를 직접 연소할수 있는 엔진을 개발하여 이러한 해답을 알려주었습니다.


특히 작년말에 스콜피온 프로토타입이 SEMA모터쇼에서 공개될때 캘리포니아 주지사 아놀드슈워제네거가 큰 관심을 보인걸로 유명한 차량이기도 합니다.

익스테리어


전갈의 눈을 형상화한 전면부 모습



스콜피온의 외관은 레이싱카에서 가져온 디자인을 대부분 사용하였으며 다른 수퍼카들과 마찬가지로 납작하면서도 날렵한 특징입니다. 또한 무게를 경량화하기 위해 모든차체가 카본파이버 재질입니다.
 

특히 공기저항을 조금이라도 줄이기 위해 각 차체의 모서리가 모난곳 없이 둥글게 처리되었으며 전면부의 경우 전갈의 눈을 형상화하여 위 아래로 헤드램프가 2등분 되어 있습니다.

또한 전면부 본넷에는 엔진에서 발생하는 많은 열을 배출하기 위해 후드에 에어덕트가 후드 좌우로 한쌍씩 존재하며 원활한 공기흐름 및 역동적으로 보이는 익스테리어를 위해서 본넷 양옆으로 크게 굴곡을 주었습니다.

옆 라인 또한 매끈하면서도 곡선이 많이 가미되었으며 특히 도어와 뒷타이어 휀다 사이에 움푹 구멍을 패이는 디자인을 채용하여 시각적으로 미드쉽 스포츠카처럼 착각할 정도로 아주 정교합니다.


매끈하면서도 역동적인 옆모습



특히 후면부 디자인이 독특한데 보통 양산되는 차들 대부분 후면부가 거의 직각으로 떨어지는 스타일인데 반해 스콜피온은 후면부 디자인에 엣지를 주었으며 리어 디퓨저가 존재합니다. 특이한것은 머플러가 보통 범퍼 아래에 있거나 머플러를 범퍼에 매립하더라도 아래쪽으로 매립하는데 비해 스콜피온은 범퍼 정중앙에 머플러를 매립한 것이 특징입니다.

또한 시각적으로 동적인 이미지를 부여하면서도 고속주행시 다운포스를 일으켜 차체를 안정시켜주는 윙스포일러가 달려 있습니다.


스콜피온의 뒷모습



매끈하면서도 역동성을 가진 차체디자인에 걸맞는 20인치 대구경 휠과 편평비가 낮은 타이어는 날렵한 차체디자인을 부가시켜줍니다.


걸윙으로 도어를 오픈하는 스콜피온




스콜피온 바디디자인 구성도



최고 650마력을 출력을 내뿜는 V6 3.5L 수소연료엔진



스콜피온에 장착되는 엔진은 어큐라에서 가져온 300마력의 출력을 내며 여기에 론 모터스는 트윈터보를 장착하여 최고출력을 450마력으로 끌어올렸습니다.

스콜피온은 6단 수동미션이 탑재되며 여기에 수소연료분사장치인 HFI(Hydrogen Fuel Injection)을 탑재하여 CO2배출을 줄이면서도 가솔린연료만 사용할때보다 연비를 20-40%늘린것이 특징입니다.

이렇게 된 비결은 가솔린연료에 수소연료 30-50%비율로 혼합해 사용할수 있도록 만들어 옥탄가를 최고 130까지 끌어올려 완전연소를 유도하여 출력을 높이고 불완전연소를 없애 매연배출도 줄인데 일조하였기 때문입니다.


어큐라 TL에서 가져온 V6 3.5L가솔린엔진 여기에 트윈터보를 더해 450마력까지 끌어올리고 HFI시스템으로 수소연료를 혼합해서 사용할수 있게 되었다.



이런 원리로 성능은 강력하지만 연비는 크게 높아져 리터당 17km/l이상 주행할수 있는 높은 경제성까지 갖추었습니다. 또한 카본파이버 차체로 차량중량은 겨우1톤에 불과합니다. 0-96km/h까지 도달하는 시간은 불과 3.2-3.5초뿐이며 1/4마일 드래그타임 측정시 10초대에 진입할수 있고 이때 측정된 속도는 130마일(209km/h)입니다.

성능은 수퍼카급이지만 연비는 경차급인 론모터스의 스콜피온 제가 생각한 꿈의 자동차에 거의 근접했다라고 생각됩니다.

 

스콜피온 인테리어 모습




출처 -> http://www.ronnmotors.com 


   



 

Posted by 레드존




대체연료 친환경 자동차의 필요성


지난세기부터 현재까지 지하자원중에서 수요가 제일 높은 품목이 바로 석유라는것은 누구나 잘 알고 있을 겁니다.


사실 우리의 풍요로운 삶 또한 석유로 인한 혜택을 톡톡히 본 것이며 자동차 연료로의 사용 이외에 전기발전, 도로포장은 물론이고 심지어 플라스틱 용기 우리가 입는 옷 또한 석유에서 원료를 추출해서 만든 가공품입니다.


따라서 현대문명을 석유문명이라고 말해도 할말이 없을정도로 석유는 없어서는 절대로 안될 중요한 지하자원입니다.


그렇지만 공급은 한정되 있지만 수요는 갈수록 늘고 있는 현재의 석유시장 구조상 석유가격은 폭등할 수밖에 없으며 특히 석유를 포함한 지하자원은 영원히 나오는 자원이 아니라는것이 더 큰 문제입니다.


또한 석유에서 가공된 휘발유와 경유를 사용하는 자동차 내연기관의 경우 각종 오염물질을 내뿜고 있습니다. 때문에 내연기관이 장착된 자동차는 대기오염의 원인으로 지목되었으며 특히 휘발유차의 경우 이산화탄소 배출량이 많아서 지구온난화의 주범으로 지목받았고 경유차는 질소산화물과 미세먼지를 많이 배출하여 호흡기 질환을 일으키는 주범으로 지목받아 왔습니다.

위와같은 이유로 전세계의 메이저 자동차메이커들은 이러한 문제의 심각성을 받아들이고 일찌감치 엔진의 효율성을 높여 출력과 연비를 최대한 높이면서도 배출가스를 줄이는데 힘쓰고 있습니다. 또한 21세기에 들어서 본격적으로 내연기관과 전기모터가 결합된 하이브리드카가 보급되기 시작하여 일반적인 내연기관 자동차보다 연비를 월등히 높아 높은 경제성을 자랑하며 이로인해 수요가 폭발적으로 늘고있는 추세입니다.


그렇지만 아무리 내연기관의 연소효율을 늘리고 하이브리드카의 보급이 확대되었다고는 해도 이러한 흐름은 석유의 의존도를 조금더 줄이는 노력에 불과할뿐 궁극적으로 완전히 자동차연료가 석유에서 독립한것은 아닙니다. 한마디로 현재의 일반적인 자동차 혹은 연비가 높은 하이브리드카라도 석유라는 지하자원이 없으면 그것은 자동차가 아닌 달릴수 없는 고철덩어리에 불과합니다.


따라서 전세계 자동차메이커들은 내연기관이나 하이브리드카 이외에도 휘발유 혹은 경유 한방울도 필요없는 대체연료차량을 개발해 왔습니다.


대체연료 자동차로는 최근에 각광받고 있는 플러그인 전기차, 그리고 태양빛을 에너지원으로 사용하는 태양열, 태양광자동차 식물성원료에서 추출한 에탄올 및 바이오디젤 그리고 수소를 연료로 사용하는 수소자동차가 있습니다.


이렇게 많은 친환경 대체연료자동차들이 있지만 필자는 그중에서 궁극적인 친환경 대체연료자동차는 수소연료를 사용하는 수소자동차라고 생각합니다.


왜 수소연료자동차가 궁극적인 친환경 대체연료자동차일까?


혼다의 수소연료전지자동차인 FCX클라리티

전기자동차의 경우 느린 충전시간이 단점입니다. 물론 시간이 지나면 기술력 발전으로 해결이 되겠지만 현대사회가 1분1초가 아까운 시간에 쫓기는 사회인것을 감안하면 아직까지 완전히 충전하는데 20-30분 이상 걸리는 플러그인 전기차의 경우 먼 미래에 친환경 대체연료차량의 대세가 될수있을지는 약간 의문입니다.


또한 전기는 발전소에서 전기를 생산하는데 우리나라의 경우 아직 전체의 전기생산량중 절반이상이 아직도 지하자원을 태워 그 열량으로 전기를 얻는 화력발전의 비중이 높은 편입니다. 즉 만약 우리나라 자동차가 모두 전기차로 바뀐다면 직접적으로 휘발유 혹은 경유를 사용하는 일은 없겠지만 늘어난 전기차만큼 발전소에서 발전도 더 많이 해야되며 그렇게 되면 전기생산을 위해 지하자원을 더 많이 투입해야된다는 결론에 이르게 됩니다. 


태양열 혹은 태양광 자동차의 경우 80-90년대에 많은 자동차메이커들이 개발하였지만 많은 제약으로 인해 최근에는 솔라패널을 통해서 변환된 태양에너지를 보조적으로 활용하는 단계에 그치고 있습니다.


식물성 원료에서 추출한 에탄올 혹은 바이오디젤의 경우에는 바이오디젤 혹은 에탄올을 사용하는 대체연료차량이 많아질수록 그만큼 에탄올과 바이오디젤에 대한 수요가 많아질것이며 그로인해 더 많은 경작지를 필요로 합니다. 또한 바이오디젤 및 에탄올로 만들어질 농작물은 사람들이 먹을 농작물이 아니기 때문에 독성농약을 사용할 확률이 높으며 그로인해 토양오염을 유발할수 있다는 단점을 가지고 있습니다.


이에 비해 수소의 경우 물에서 전기분해를 통해 수소를 얻을수 있습니다. 물론 아직 물에서 전기분해를 통해 수소를 얻는 방법은 공정이 복잡하고 단가가 비싸서 아직 대부분의 수소연료를 화석연료를 통해 얻지만 물에서 수소를 얻는 연구가 빠르게 진행되고 있어 궁극적으로 먼 미래에는 영화에서나 볼 법한 물만 넣어도 달릴수 있는 자동차가 나올 가능성이 점점 높아지고 있습니다.


물에서 전기분해된 수소는 다시 산소와 반응하면 에너지와 물이 발생됩니다. 즉 한번 수소의 원천이 되는 물은 수소로 분해되지만 수소가 다시 산소와 만나면 다시 물이 발생되므로 완벽한 순환 싸이클링을 가지고 있는 에너지라고 볼수 있습니다.


사실 대체연료자동차중에서 수소연료자동차의 연구개발속도는 다른 대체연료자동차들에 비해 아직 늦습니다. 정확히 말해서 수소연료자동차는 많은 자동차메이커들이 오래전부터 개발해서 모터쇼 등에 전시하였지만 이것은 엄밀히 말해서 자동차기업이 연구용으로 만든 프로토타입이지 아직 완전히 양산되지는 못했습니다.


수소연료자동차의 경우 수소를 통해 만들어진 에너지를 통해 모터를 구동하는 수소연료전지 있으며 대부분의 완성차업체가 이런방식의 수소연료전지차를 연구하고 있습니다.


이에 비해 BMW는 수소연료를 기존 내연기관처럼 연소시키는 방식의 수소연료동력 자동차를 주력으로 개발하고 있습니다. 또한 최근에는 미국의 커스텀자동차업체 Ronn모터스의 스콜피온이라는 수퍼카는 휘발유엔진 베이스지만 일정비율 액화수소연료가 첨가되어 배기가스를 줄이고 연비를 획기적으로 높여 많은 주목을 받기도 하였습니다. 스콜피온은 0-96km/h까지 도달하는 시간이 불과 3.2초의 초고성능 수퍼카이지만 휘발유1리터에 17km/l이상 주행할수 있다고 합니다.


가솔린엔진에 수소액체분사(HFI)시스템이 탑재되어 완잔연소를 유도 연비와 출력을 크게높인 Ronn모터스의 수퍼카 스콜피온


투싼FCEV시승을 통해 느낀 현대차의 수소연료전지자동차의 기술력

얼마전에 저는 현대자동차에서 투싼수소연료전지자동차 시승행사홍보 뉴스를 보고 투싼FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle)를 시승해 볼수 있었습니다.


겉모양은 일반 투싼과 크게 다를바 없습니다. 다만 차량 겉부분에 친환경 수소연료전지차량임을 단번에 알수 있는 FCEV스티커가 붙어져 있습니다. 또한 차체 후면부 아래쪽에는 머플러 대신 수소연료탱크를 보호하는 덮개가 설치되어 있습니다.

수소충전방식은 LPG 충전하는 방식과 같은 퀵 커플드 방식으로 충전된다.



투싼FCEV 뒤쪽을 살펴보면 머플러 대신 수소연료탱크를 보호하는 커버가 장착되어 있습니다. 수소와 산소와 만나서 나온 물은 투싼 FCEV 하부아래에 보이는 호스관을 통해서 배출됩니다.

머플러가 있는 현재의 투싼과 달리 투싼FCEV는 수소연료탱크를 보호하는 커버가 보인다.


FCEV 투싼 하부에 보이는푸른색 배기관 배기관에서 물이 나온다


그럼 투싼 FCEV차량은 현재 양산되어 팔리는 투싼과 비교시 어떤 차이점을 가지고 있을까요?



디젤엔진 대신에 장착된 모터와 연료전지스택


현재 국내에서 시판중인 투싼과 달리 투싼FCEV모델은 디젤엔진대신에 연료전지스택과 모터제어기가 엔진룸의 대부분을 차지하고 있습니다. 그리고 엔진룸 좌우에 모터를 식혀주는 라디에이터와 퓨즈박스 에어필터가 장착되었습니다.


엔진룸에는 엔진대신 연료전지스택과 모터가 자리잡고 있다.

모터를 식혀주는 라디에이터

퓨즈박스와 에어필터박스




투싼의 2열시트 뒤쪽에는 수퍼캐패시터가 장착이 되며 캐패시터 밑에는 총 152리터의 수소연료탱크가 3개(71L+39L+39L) 장착되어 있습니다. 이때 수소는 350bar의 압력으로 압축이 된 상태이며 충전시간은 약3분정도 걸린다고 합니다(일반 LPG차량 충전속도와 비슷하거나 약간 느린수준)


수퍼캐패시터는 정속주행시 혹은 감속시에는 전기에너지를 저장해두고 급가속을 할때 혹은 언덕을 올라갈때 모터에 필요한 전기를 추가적으로 공급하는 역할을 합니다.


보통 전자제품 기판에 장착된 조그만 캐패시터만 보다가 이렇게 거대한 사각형 캐패시터를 보니 모터를 가동하는데 얼마나 많은 전기가 필요한지 실감이 납니다


투싼FCEV의 핵심부품인 슈퍼캐패시터


타코미터 대신 모터온도계가 장착된 계기판


인테리어 구성을 보면 기존의 투싼과 비슷합니다. 그렇지만 계기판부분이 다른것을 볼수 있습니다.
먼저 계기판을 살펴보면 기존 투싼에는 속도계 왼쪽에 엔진회전수를 나타내는 타코미터가 있지만 투싼FCEV에는 타코미터 대신 모터온도계가 자리잡고 있으며 또한 속도계 오른쪽에는 수온계와 연료계가 자리잡고 있습니다.


기존투싼과 달리 큼직한 타코미터 대신 모터온도계가 장착된것이 특징이다.


미션레버 또한 기존투싼과 다른데 기존투싼은 미션레버에 별도로 단수를 수동으로 조작할수 있는 H매틱 오토미션이지만 투싼FCEV는 미션이 존재하지 않고 모터의 동력을 직접전달하는 방식이라서 그런지 기존 투싼과 달리 P, R, N, D 레인지만 존재합니다.


현재 시판되고 있는 디젤엔진이 장착된 투싼과 달리 P, R, N, D레인지만 존재하며 별도의 저단기어 혹은 감속기어를 선택하는 레인지가 존재하지 않는다.



대쉬보드 왼쪽 아래에 보면 CSD, ESD라는 버튼이 보입니다. ESD는 차량사고등 긴급한 상황시 수소연료를 차단시키는 기능을 하며 CSD는 추운 겨울에 수소와 산소가 반응하여 생성된 물이 어는것을 방지합니다.


ESD는 차량사고등 긴급한 상황시 수소연료를 차단시키는 기능을 하며 CSD는 추운 겨울에 수소와 산소가 반응하여 생성된 물이 어는것을 방지한다.



에쿠스만큼 조용하며 폭풍처럼 강력한 파워


이번에 시승한 투싼FCEV시승차는 100KW모터가 장착되어 있습니다. 엔진출력으로 변환하면 134마력쯤 됩니다. 이전에 캘리포니아 연구센터에서 개발했던 투싼FCEV시승차의 모터가 80KW임을 감안하면 사실상 파워트레인이 업그레이드된 셈입니다.


키를 받고 시동을 거는데 시동을 걸때 기존 자동차처럼 ON->START로 바로 거는것이 아니고 KEY ON에서 약 4-5초간 머물다가 START로 돌려야 합니다.


KEY ON에서 START로 키를 돌릴때 현재 시판되는 투싼의 경우 시동걸리는 특유의 진동과 소음이 느껴지면서 시동이 걸린다면 투싼FCEV는 시동이 걸리는지 마는건지 모를정도로 계기판 바늘만 움직이면서 READY경고등만 점등되어 있습니다.


정차시에는 소음이 일절 들어오지 않습니다. 처음에 필자는 시동이 꺼진줄 알고 차키에 몇번 손을 댈뻔했습니다.


주행시에도 소음이 거의 유입되지 않고 엔진룸쪽에 있는 모터에서 전기적인 고주파음이 약간 들립니다. 또한 급가속시 2열시트뒤쪽에서 미세하게나마 고주파음이 따로 들리는데 아마 수퍼캐패시터가 전기모터에 전기를 공급할때 나는 소리인거 같습니다.


현재 양산되는 투싼디젤모델과 비교시 소음과 정숙성은 비교불가입니다. 투싼FCEV는 한술더떠 국산 최고급승용차이면서 최고로 조용한 현대 에쿠스보다도 훨씬 더 조용합니다.(특히 급가속시에는 에쿠스도 울고 갈 조용함을 자랑합니다)


한가지 아쉬운점이 있다면 투싼 FCEV가 양산차가 아닌 시험차라서 방음재가 양산형 투싼에 비해 많이 없다고 합니다. 그래서인지 외부소음 노면소음은 생각보다 많이 유입되었는데 생각해보면 엔진음이 들리지 않아서 상대적으로 외부소음이나 노면소음이 더 크게 들릴수도 있겠다는 생각이 듭니다.


가속력 또한 상당히 훌륭합니다. 특히 디젤엔진이 장착된 투싼과 달리 밟으면 즉각 반응이 오는것이 맘에 듭니다. 특히 저속토크가 강하다는 느낌을 받았습니다.



필자가 도선사로 올라가는 오르막도로에서 정차후에 출발하는데 제가 생각했던 것보다 뒤쪽으로 많이 밀리지 않았으며 엑셀레이터를 그리 많이 밟지 않았어도 등판능력이 뛰어나다는 느낌을 받았습니다.


단점은 없을까?


사실 투싼 FCEV 시승회를 연 가장 큰 목적은 현대자동차가 수소연료전지자동차에 대한 기술력 과시 및 소비자들에 대한 홍보도 있지만 주행중에 나타나는 단점들을 소비자들에게서 직접 알아내어 차후에 업그레이드 모델에서 보완하겠다는 의지도 보였습니다.


필자가 느낀 주행중에 투싼 FCEV에서 나타난 단점이라면 급가속시 생각보다 쇼크가 크다는것인데 이부분은 현대자동차측에서도 인정하는 부분이었습니다.(저 외에 다른분들 시승소감을 볼수 있는 거의 대부분의 단점이 급가속시 쇼크가 일어난다고 적어놓았습니다)


두번째로 내리막주행시 별도의 감속기어가 필요하다고 느꼈습니다. 가파른 도선사 내리막 도로를 내려올때 별도로 저속으로 변속하는 수동모드가 없어서 그냥 D에 놓고 내려왔는데 브레이크를 많이 밟아야 할정도로 브레이크에 부담을 많이 된다는 느낌입니다. 아직 완성차가 아닌 프로토타입 차량이니 차후에는 감속기어를 별도로 마련해서 내리막 주행시 엔진브레이크를 활용할수있도록 하면 좋겠다는 생각이 듭니다.


세번째로 트랙션컨트롤(TCS)이 있었으면 좋겠다는 생각이 듭니다. 사실 트랙션컨트롤은 미션과 관련된 부품인 만큼 미션자체가 존재하지 않는 투싼 FCEV에서는 적용하기 힘들수도 있겠다는 생각이 듭니다.


제가 시승했을때 비가 많이 내렸는데 특히 가파른 오르막도로에서 급가속할때 타이어가 크게 헛도는 현상이 종종 발생하였습니다. 트랙션컨트롤이 장착된 차량이라면 약간 헛돌다가도 바로 타이어가 헛돌지 않지만 제가 시승한 투싼 FCEV는
계속 타이어가 헛돌았습니다.


마지막으로 모터와 수퍼캐패시터에서 발생하는 고주파음을 좀더 줄여주거나 듣기좋은 소리로 바꿔주었으면 하는 소망입니다. 개개인의 차이는 있지만 저는 가속할때마다 "이이잉"거리는 모터소리가 좀 거슬렸습니다.


FCEV생산단가를 낮추는 것이 관건

사실 투싼 FCEV의 시승느낌은 제가 예상했던것보다 상당히 좋게 느껴졌습니다.


예전에 혼다차에서 만든 FCX클라라티 동영상을 보고 혼다차가 소속된 일본이라는 나라가 부럽게 느끼기도 하였습니다.


혼다의 FCX클라리티의 경우 현재 미국의 공공기관을 상대로 렌탈서비스를 하고 있다고 합니다.


현대자동차는 이번 투싼FCEV고객 시승서비스를 통해 고객들이 제기한 문제점들을 보완하고 생산단가를 낮춘 새로운 FCEV차량을 2015년에 국내 공공기관을 상대로 렌탈서비스를 실시하며 또한 2015년에 수소연료전지자동차를 본격적으로 양산한다는 계획을 세우고 있습니다.


현재 수소연료전지차량의 최대난관은 생산단가를 낮추는것입니다. 투싼FCEV의 경우 1대를 생산하는데 드는 비용은 2-3억 사이라고 합니다. 즉 현재의 투싼FCEV를 판매할 경우 최종소비자격은 3억을 훌쩍 넘긴다는 소리입니다.


그렇지만 한정된 매장량을 가진 석유와 지구온난화 대기오염을 생각하면 수소자동차는 먼 미래에 언젠가 현재의 자동차처럼 크게 보급이 될 것입니다. 최근에 국제유가가 다시 폭등하면서 휘발유 경유값이 다시 치솟고 있고 지구온난화가 특히 빠르게 진행되고 있는 우리나라가 처한 현실에서 하루속히 빨리 수소연료전지자동차 개발이 지체되지 않아야 할것으로 생각됩니다.



Posted by 레드존