[오토모닝 정영창 기자] BMW가 수소차 알리기에 적극 나서고 있다. 미래 모빌리티를 이끌 새로운 대안으로 수소차 개발에 발빠른 행보를 보이면서 업계의 주목을 받고 있다.
BMW 코리아는 11일 인천 영종도 BMW 드라이빙 센터에서 'BMW iX5 하이드로젠 데이'를 개최하고 수소연료전지 파일럿 모델인 iX5 하이드로젠 설명회 및 시승회를 열었다.
BMW 수소연료전지 파일럿 모델인 'BMW iX5 하이드로젠'은 친환경 미래 모빌리티에 대한 BMW 그룹의 비전, 그리고 파워트레인 다각화를 위한 BMW그룹의 전략이 반영된 수소연료전지 모델이다. 지난 2019 IAA 모빌리티에서 콘셉트카로 처음 공개된 후, IAA 모빌리티 2021에서 초기 파일럿 모델로 등장한 바 있다. 한국에서는 지난 3월 개막한 2023 서울모빌리티쇼를 통해 국내 최초로 공개됐다.
이날 공개된 BMW iX5 하이드로젠은 양산화를 위해 전세계에서 시범 운영하고 있다. 약 100여대가 글로벌 도로에서 테스트를 하고 있다. 구체적인 양산화 시기는 밝히지는 않았지만 글로벌 지역에서의 테스트 결과를 종합분석해 시장에 내놓을 계획이다.
BMW는 iX5 하이드로젠 양산을 위해 다양한 환경에서의 충돌 테스트, 개별 구성요소 검증 등을 진행하고 있다. 사전 단계 완료 이후 집중적인 공도 테스트를 시행하고 있다.
프랑스 남부에서 두번의 혹서기, 스웨덴 북부에서 두번의 혹한기 테스트, 산악 지형에서 테스트 등을 지난 4년 간 집중적으로 완수했고, 이 차량이 일상적으로 사용하기에 완벽히 적합하다는 것을 확인할 수 있다는 것이 그룹측의 설명이다. 올해부터는 파일럿 모델의 테스트를 전 세계적으로 확장해 진행하고 있다. 그 선택지중의 한곳이 바로 한국이다.
그룹의 미래의 비전 담은 'BMW iX5 하이드로젠'은 어떤차= BMW iX5 하이드로젠은 BMW X5를 기반으로 개발된 수소연료전기차(FCEV)에 대한 비전을 제시하는 모델이다. 파워트레인은 후륜에 장착된 드라이브 유닛과 리튬 이온 배터리로 구성된다. 전기 모터와 변속기, 파워 일렉트로닉스를 소형 하우징에 통합한 5세대 BMW eDrive 기술을 적용한 것이 특징이다.
동력성능은 최고출력 401마력을 발휘한다. 정지상태에서 시속 100km까지 가속하는 데 걸리는 시간은 6초 이하다. 엔진룸에는 고출력 연료전지 시스템이 탑재되어 있다. 총 출력은 295kW, 연료전지 출력은 125kW에 달한다. 터널 뒷좌석 아래의 수소 탱크는 6kg를 담을 수 있다. 그리고 고성능 배터리 팩이 있다. 가속 시 부스트 역할을 하거나 제동 시 회수된 에너지를 저장하는 역할을 한다. 다른 전기차, 예를 들어 iX와 같은 모터를 그대로 가져왔다.
주행 중 가속 페달에서 발을 떼거나 제동 시에는 운동 에너지를 배터리로 되돌리는 회생제동이 가능하다. 수소연료전지에서 배출되는 유일한 물질은 수증기로, 발생하는 폐열은 차량 내부를 따뜻하게 하는 데 활용된다는 것이 회사 측 설명이다.
연료전지에 공급되는 수소는 탄소섬유 강화 플라스틱으로 만들어진 두 개의 700바(bar)급 탱크에 저장된다. 두 개의 탱크에는 약 6kg의 수소 연료를 담을 수 있으며, 이를 통해 BMW iX5 하이드로젠은 한 번의 수소 충전으로 504km(WLTP 기준)를 주행할 수 있다. 수소 탱크를 완전히 충전하는 데에는 단 3~4분가량이 소요되며, 장거리 주행 시에도 단시간 내에 충전을 완료할 수 있다.
특히 BMW는 iX5 하이드로젠과 같은 수소연료전지 기술 모델이 충전 소요 시간 등 순수전기 구동 시스템이 지닌 단점을 보완할 수 있을것으로 보고 있다.
이번 행사를 위해 방한한 BMW 그룹 수소기술 분야를 총괄하는 위르겐 굴트너 박사는 "향후 에너지는 기존의 화석 연료에서 풍력, 태양열 등 다양한 재생 에너지로 전환될 것"이라면서 "지금의 전기차로만 에너지를 활용하는 것보다 장거리에서의 운반과 저장이 용이한 수소를 에너지원으로 함께 활용했을 때 오히려 비용적인 면에서 더욱 경제적이며 탈탄소화를 더 빠르게 달성할 수 있다"고 말했다.
그는 또 "BMW는 기존의 내연기관, 전기차뿐만 아니라 미래 모빌리티의 새로운 대안으로서 수소연료전지차 역시 선택지에 두고 개발하고 있다"고 강조했다.
BMW iX5 하이드로젠 타보니= iX5 설명회가 끝난 이후 BMW 드라이빙 서킷에서 직접 운전을 해봤다. 서킷 한바퀴를 도는 짧은 주행코스이다.
첫 인상은 BMW 순수전기차 i 패밀리의 디자인 특징을 외관과 실내에 담아낸 듯 익숙한 모습이다. 특히 림에 BMW 순수전기차 특유의 블루 어플리케이션을 적용했고, 여러 i 디자인 포인트를 넣은 것도 인상적이다.
주행질감은 전기차와 흡사한 밸런스를 보여줬다. 특히 서킷내 고속주행에서의 가속감은 압권이다. 제동력 역시 응답이 빠르다. 가벼운 차체 덕에 코너링에서도 민첩하게 돌아나가면서 흔들림 없이 서킷안 도로에 밀착 스피드하게 질주한다.
주행모드는 스포츠, 컴포트, 에코 프로 등 3가지로 구성된다. 특히 스포츠 모드에선 순수전기차의 스포티한 주행감이 그대로 담아낸듯 안정적이며 수소차를 위해 특별히 개발된 170kW라는 뛰어난 전력 출력을 발휘한다. 짧은 시간 이었지만 전형적인 BMW 주행의 다이내믹과 부드럽고 조용한 승차감을 경험하기에 충분하다.
BMW그룹이 수소연료전지차 분야에서 보유한 기술력= BMW iX5 하이드로젠은 BMW 그룹이 수소 드라이브 기술 분야에서 쌓은 광범위한 경험을 기반으로 개발됐다. BMW 그룹은 연료전지 시스템이 등장하기 전부터 이미 수소 내연기관 엔진을 실험했고, 지난 2015년에는 연료전지 기술을 기반으로 한 BMW 5시리즈 GT 하이드로젠 셀을 내놓는 등 수소 기반 모빌리티 분야에서 개발을 지속해왔다. 연료전지 기술은 BMW 그룹이 기존 드라이브 기술 분야에서 쌓은 방대한 노하우를 활용해 꾸준히 개량됐다.
BMW 그룹은 지난 2022년 12월부터 BMW iX5 하이드로젠 모델의 소규모 시범 생산을 시작했다. 현재 iX5 하이드로젠은 뮌헨 연구 혁신 센터(FIZ)에 위치한 BMW 그룹 파일럿 공장에서 생산되고 있다. 파일럿 공장은 개발과 생산이 만나는 지점이자, BMW 그룹의 모든 신규 모델이 처음 만들어지는 곳이다.
약 900명의 직원이 바디샵, 조립, 모델 엔지니어링, 콘셉트카 제작 및 3D 프린팅 제조 분야에서 근무하고 있으며, BMW iX5 하이드로젠의 경우 수소 기술, 차량 개발 및 신모델 최초 조립 전문가들이 최첨단 드라이브 및 에너지 저장 기술을 통합시키기 위해 긴밀히 협력하고 있다.
BMW iX5 하이드로젠의 기반 모델인 BMW X5는 미국에 위치한 BMW 그룹 스파르탄버그 공장에서 생산된다. 뮌헨 파일럿 공장의 바디샵에서는 이 BMW X5의 센터 터널과 뒷좌석 유닛 아래에 두 개의 수소 탱크를 장착할 수는 새로운 플로어 패널을 조립한다.
이어 iX5 하이드로젠 전용 12V 및 400V 전기 시스템, 고성능 배터리, 전기 모터 및 연료 전지가 표준 생산 부품과 함께 조립 단계에서 통합적으로 장착된다. 후륜에 고성능 배터리와 함께 자리잡은 전기 모터는 최신 5세대 BMW eDrive 기술의 산물로, BMW의 순수전기 모델 및 플러그인 하이브리드 모델에도 적용된 바 있다.
BMW iX5 하이드로젠의 보닛 아래에 위치한 고효율 연료전지 시스템은 뮌헨에 위치한 BMW 자체 수소 역량 센터(Competence Centre for Hydrogen)에서 2022년 8월부터 생산되고 있다. 연료전지 시스템은 두 가지 주요 단계를 거쳐 제조되며, 연료전지 스택은 대부분 완전 자동화된 공정을 거친다.
먼저 셀을 연료전지 스택으로 조립한 후, 연료전지 시스템으로 완성하는데 필요한 부품들을 조립한다. 연료전지 스택의 최종 조립 단계에서는 전압 테스트와 함께 전지 내부의 화학 반응에 대한 광범위한 시험을 진행한다. 마지막으로 다양한 부품이 조립 공장에서 조립되어 시스템이 완성된다.
수소연료전지 내에서는 탱크에서 공급된 수소 기체와 공기 중의 산소가 만나 화학 반응이 일어난다. 연료전지 멤브레인에 수소와 산소를 안정적으로 공급하는 것은 드라이브 시스템의 효율성을 위해 매우 중요한 과정이다. 이를 위해 BMW 그룹은 충전식 공냉 쿨러, 공기 필터, 제어 장치 및 센서처럼 내연 엔진에도 사용되는 장치와 더불어 터빈이 장착된 고속 압축기, 고전압 냉각수 펌프 등과 같이 새로운 연료전지 시스템을 위한 특수 수소 부품을 개발했다.
BMW그룹, 수소연료전지차 통해 '탈탄소화' 가속화= BMW 그룹은 완전한 기후 중립을 달성하기 위해 최선을 다하고 있다. 특히 순수전기차 기술 못지않게 잠재력을 보유하고 있는 수소연료전지차를 함께 활용해 탈탄소화를 가속화하는 전략을 추진한다는 방침이다.
수소연료전지차는 순수전기차 생산에 비해 원자재 투입량이 100kg가량 적으며, 특히 배터리 생산에는 순수전기차 대비 10% 수준의 원자재가 투입된다. 또한 연료전지의 주원료인 백금은 재활용률이 높은 소재로 자원 재사용 및 순환 측면에서도 높은 효율을 기대할 수 있다.
수소연료전지 기술은 향후 이산화탄소 배출 없는 모빌리티를 위한 BMW 그룹의 드라이브 트레인 포트폴리오에서 중요한 축으로 자리잡게 될 전망이다.
BMW그룹은 지난 2022년 12월부터 BMW iX5 하이드로젠 모델의 소규모 시범 생산을 시작했다. 현재 iX5 하이드로젠은 뮌헨 연구 혁신 센터에 위치한 BMW 그룹 파일럿 공장에서 생산되는 것으로 알려졌다.
프랭크 웨버 BMW 그룹 개발 총괄 보드 멤버는 "수소는 BMW가 기후 중립을 실현하는 데 있어 핵심적인 역할을 하는 다목적 에너지원"이라면서 "BMW는 개인용 모빌리티 분야에서 수소의 중요성이 크게 증가할 것으로 확신하는 만큼, 장기적으로는 배터리 및 수소연료전지 드라이브 시스템을 혼합하는 것이 현명한 접근 방식이라고 생각한다”고 말했다.
이어 "연료전지는 코발트, 리튬, 니켈과 같은 희토류 원자재가 필요하지 않으므로 원자재의 효율적 운용이 가능해져 다양한 대내외 위험 요소로부터 BMW 그룹의 지정학적 탄력성을 강화할 수 있다"고 덧붙였다.
수소연료전지차는 순수전기차에 생산에 비해 원자재 투입량이 100kg가량 적으며, 특히 배터리 생산에는 순수전기차 대비 10% 수준의 원자재가 투입된다. 또한 연료전지의 주원료인 백금은 재활용률이 높은 소재로 자원 재사용 및 순환 측면에서도 높은 효율을 기대할 수 있다.
정영창 기자 jyc@automorning.com
