[Tech 스토리] 수소지게차가 있다고?…건설기계의 '탄소중립'

기사입력 : 2024년11월10일 08:00

최종수정 : 2024년11월10일 08:00

전통 화석연료 대체할 미래 에너지원 개발 박차
수소연료전지, 충전 시간 짧고 에너지 밀도 높아
수소엔진, 글로벌 시장 연평균 10% 성장 전망

기업들의 신기술 개발은 지속 가능한 경영의 핵심입니다. 이 순간에도 수많은 기업은 신기술 개발에 여념이 없습니다. 기술의 진화는 결국 인간 삶을 바꿀 혁신적인 제품 탄생을 의미합니다. 기술을 알면 우리 일상의 미래를 예측해볼 수 있습니다. 각종 미디어에 등장하지만 독자들에게 아직은 낯선 기술 용어들. 그래서 뉴스핌에서는 'Tech 스토리'라는 고정 꼭지를 만들었습니다. 산업부 기자들이 매주 일요일마다 기업들의 '힙(hip)한' 기술 이야기를 술술 풀어 독자들에게 전달합니다.

[서울=뉴스핌] 김승현 기자 = 글로벌 시대 지속 가능한 환경 보호에 대한 관심이 커지면서 산업계에도 큰 영향을 미치고 있습니다. '탄소 중립', 'RE100'(Renewable Electricity 100)이라는 용어를 들어보셨을 겁니다.

HD현대인프라코어가 실증을 진행 중인 200킬로와트(kWe)급 수소전소엔진 발전기 시스템의 모습 [사진=HD현대]

탄소 중립은 온실가스 농도 증가를 막기 위해 탄소 배출량을 감소시키고, 흡수량을 늘려 순배출량이 '0'이 되는 것을 말합니다. 우리나라도 2050년 탄소 중립 목표를 세웠습니다. RE100은 기업이 사용하는 모든 전력을 2050년까지 전량 재생에너지로 생산한 전력으로 구매하겠다는 내용을 골자로 합니다.

탄소 중립에 많은 국가가 동참하면서 우리 산업계도 발 빠르게 전환을 준비하고 있습니다. 전환의 핵심 중 하나는 에너지원의 교체입니다. 탄소를 많이 배출하는 전통적인 에너지원인 석탄, 석유를 대체할 에너지원 개발에 글로벌 기업들이 뛰어들고 있습니다.

이에 수소 에너지가 각광받고 있습니다. 수소의 원료는 지구에 풍부하게 존재하는 물이죠. 또한 수소를 연소시키면 산소와 결합해 극소량의 질소와 물로 변하므로 공해 물질 배출이 없습니다.

미래 에너지원으로는 손색이 없지만, 수소 연료는 보관이 어렵고 설비 구축에 많은 투자가 필요하다는 현실적인 단점이 있습니다.

하지만 큰 흐름을 거스를 수는 없겠죠. 그래서 우리나라 기업들도 수소 기술 개발과 상용화에 박차를 가하고 있습니다. 그중 국내 건설기계 기업인 HD현대 3사의 노력이 눈에 띕니다. 대표적으로 수소연료전지와 수소엔진에 대해 알아보겠습니다.

HD현대사이트솔루션이 건설기계부품연구원에 납품한 5톤급 수소지게차 [사진=HD현대]

◆ 수소연료전지, 충전 시간 짧고 에너지 밀도 높아... 극한 환경 구동도 장점

수소연료전지는 기존 전기 배터리 팩과 비교해 충전 시간이 짧으며 에너지 밀도가 높습니다. 또 극한의 저온과 고온 환경에서도 구동이 가능해 다양한 환경에서 작업을 진행하는 건설 기계의 구동에 적합하다는 평가를 받고 있죠. 이러한 수소연료전지의 특장점을 살려 건설 기계에 탑재한 친환경 건설 기계의 상용화 속도가 빨라지고 있습니다.

HD현대사이트솔루션은 지난해 2022년 세계 최초로 개발한 5톤급 수소지게차 시제품을 올해 6월 현장에 처음 공급했습니다. 기존 3톤급 소형 수소지게차와 비교해 적재 능력이 1.7배 이상 높아 현장 활용도가 높다고 합니다.

5톤급 수소지게차에 탑재된 50kW급 수소연료전지 파워팩은 5분 만에 완충이 가능하고 5시간을 연속 사용할 수 있다고 합니다. 충전에 4~6시간이 소요되는 전기 배터리식 지게차에 비해 효율적이며 -30℃에서 60℃에 이르는 극한 환경에서도 구동이 가능합니다.

수소지게차 산업 규모도 급성장 중입니다. 글로벌 시장 조사 업체 '베리파이드마켓리서치(Verified Market Research)'에 따르면 수소연료전지 지게차 시장은 지난해 기준 3억7700만 달러(한화 약 5200억원) 규모에서 2030년 22억5500만 달러(한화 약 3조1000억원)에 이를 것으로 전망됩니다.

HD현대건설기계는 14톤급 휠 수소연료전지 굴착기를 개발했고, HD현대인프라코어는 지난 4월 프랑스 인터마트(INTERMAT)에서 수소연료전지 휠로더를 처음으로 공개하기도 했습니다.

HD현대인프라코어, 아모지, SK이노베이션이 공동 개발에 나서는 청정 암모니아·수소발전 시스템의 모습 [사진=HD현대]

◆ 수소엔진, 정부 적극 추진 중... 글로벌 시장 연평균 10% 성장 전망

수소엔진은 물을 전기 분해해 수소와 산소를 폭발적으로 연소시켜서 액체 수소를 만들어 연료로 쓰는 엔진으로, 구조는 휘발유 엔진과 같습니다.

향후 수소엔진 발전기 시장에 대한 전망도 밝습니다. 시장 조사 업체 마켓츠앤마켓츠에 따르면 전 세계 수소 발전 시장은 지난해 기준 1588억 달러(한화 약 220조원) 규모에서 오는 2028년 2579억 달러(한화 약 357조원) 규모까지 연평균 10.2%씩 성장할 것으로 전망됩니다.

60년 이상의 엔진 개발 경험과 기술을 가진 HD현대인프라코어는 수소엔진 개발과 생산에도 이러한 노하우를 적극적으로 활용하고 있습니다.

HD현대인프라코어는 2022년부터 수소엔진 개발에 본격적으로 착수했으며, 11리터급 수소엔진을 개발해 현재 타타대우와 수소엔진을 탑재한 카고트럭의 실증을 진행 중입니다. 내년 하반기부터 트럭용 수소엔진을 양산할 계획이며, 이후 2027년까지 고출력 수소엔진을 개발해 적용 제품을 확대한다는 방침입니다.

또한, 22리터급 대형 수소엔진을 개발하고, 이를 활용한 500kWe급 발전기 시스템의 국산화 개발과 실증에 나설 예정입니다.

발전용 수소엔진은 정부가 진행하는 청정수소 발전 의무화, 수소발전 입찰시장 등 친환경 수소 발전 장려 제도와 맞물려 탄소중립 전환에 적극적으로 기여할 것으로 기대됩니다.

kimsh@newspim.com

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광복군, 일본군 무장해제 "항복사실 모르느냐? 변상문의 '화랑담배'는 6·25전쟁 이야기이다. 6·25전쟁 때 희생된 모든 분에게 감사드리고, 그 위대한 희생을 기리기 위해 제목을 '화랑담배'로 정했다. 우리는 그들에게 전의(戰意)가 없는 것을 보이기 위해 기관단총을 모두 어깨에 걸쳤다. 그러고도 만일을 위해서 각각 산개하면서 뛰어내리기 시작했다. 드디어 내 차례가 왔다. 몸을 날렸다. 아. 그때 그 바람 냄새, 그 공기의 열기, 아른대는 포플러의 아지랑이, 그리고는 아무것도 순간적이었지만 보이지 아니했다. 그러나 어쩐 일인가? 우리 주변엔 돌격 태세에 착검한 일본군이 포위하고 있었다. 워커 구두 밑의 여의도 모래가 발을 구르게 했다. 코끼리 콧대 같은 고무관을 제독총에 연결한 험상궂은 방독면을 뒤집어쓴 일본군이 차차 비행기를 중심으로 원거리 포위망을 좁혀오고 있었다. 너무나도 위험한 상황이었다. 이것이 그리던 조국 땅을 밟고 처음 맞은 분위기였다. 동지들은 눈빛을 무섭게 빛내면서 사주경계를 했다. 그러나 아직 기관단총을 거머쥐지는 아니했다. 여의도의 공기가 움직이지 않는 고체처럼 조여들어 왔다. 뿐만 아니었다. 타고 온 C46형 수송기로부터 한 50여m 떨어진 곳의 격납고 앞에는 실히 1개 중대나 되는 군인들이 일본도를 뽑아 든 한 장교에게 인솔되어 정렬해 있었다. 그 앞에는 고급장교인 듯한 자들이 한 줄 또 섰고, 장군 몇 명도 있는 듯했다. 그러나 무엇보다도 8월 18일 한낮의 그 뜨거운 여의도 열기가 우리를 더욱 긴장시켰다. 격납고 뒤에까지 무장한 군인이 대기하고 있었다. 중형전차의 기관포도 이쪽을 향하고 있었다. 환호하는 광복군. [사진= 국사편찬위원회] 비행장 아스팔트 위엔 한여름의 복사열이 그 위기의 긴장처럼 이글대고 있었다. 어느새 우리는 땀에 젖어 있었다. 기막힌 침묵이 십여 분이나 지났다. 그러나 그들은 어떤 행동도 취해 오지 않았다. 마침내 우리가 발걸음을 옮겼다. 우리는 일본군 고급 장교들이 늘어선 쪽으로 한걸음 씩 움직였다. 각자 산개, 조심하라! 누군가가 이렇게 나직하게 말했다. 서해 연안으로 비행기가 고도를 낮출 때 누군가가 유서를 쓰던 일이 이 순간 내 머릿속에서 상기되었다. 일본군 병사들은 우리가 다가서자 의외로 포위망을 풀 듯이 비켜섰다. 우리는 아직 기관단총을 어깨에 멘 그대로였다. 일본군이 길을 열어주자, 그들도 일본군 육군 중장을 선두로 한 장교단이 우리 쪽으로 오기 시작했다. 그가 바로 조선주차군사령관 죠오쯔끼(上月良夫)였다. 쬬오쯔기는 그의 참모장 이하라 소장과 나남 사단장과 참모들을 뒤로 거느렸다. 우리도 좌우로 벌려 섰다. 쬬오쯔기가 「나니시니 이라시따노?(무슨 일로 왔소?)」말문을 열었다. 퍽 야무지게 보였다. 우리는 말 대신 영등포 상공에서 뿌리다 남긴 선전 전단을 내밀어 주었다. 우리의 임무가 일본어와 우리말로 적힌 전단이었다. 거긴 또 우리가 이렇게 들어오게 된 사연도 적혀있었다. 우리는 한 장씩 그 전단을 다른 일본군 장교들에게 나누어 주었다. 쬬오쯔끼는 이를 받아 읽고, "일본은 정전만 한 상태이니 일단 돌아갔다가 휴전 조약이 체결된 다음에 재입국하라"라고 말했다. 그러면서 은근히 위협했다. 자기네 병사들이 꽤 흥분되어 있으니, 만약 돌아가지 않으면 그 신변 보호에 안전책임을 지기가 어렵다는 분위기라고 했다. 이에 이범석 장군이 "네 놈들의 천황이 이미 연합국에 무조건 항복한 사실을 모르느냐? 이제부터는 동경의 지시가 필요 없다는 것을 알아야 한다"라고 맞섰다. 그러나 쉽사리 양보하지 않았다. 옥신각신 말이 몇 번 건너 왔다 갔다. 갑자기 쬬오쯔끼는 한 일본군 대령에게 일을 처리하라고 지시했다. 그러면서 그는 동경서 손님이 오기로 되어 있어 마중을 나와 있던 참이란 말을 하고는 물러가 버렸다" 이범석 장군은 일본군 측에 "조선 총독을 만나 담판 짓겠다'라고 요구했으나 거절당했다. 일본군 무장해제 임무를 띠고 국내로 들어 온 '광복군 국내정진군'은 아무런 소득도 올리지 못한 채 다음 날 8월 19일 14:30분 여의도 기지를 이륙하여 중국으로 돌아갔다. 광복군은 미군정이 시작되고 나서 한참이나 지난 다음에 개인 자격으로 귀국할 수밖에 없었다. 조짐이 좋지 않았다. / 변상문 국방국악문화진흥회 이사장 2025-09-29 08:00

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중국 전기차 주행거리 두배 증가 배터리 개발 [베이징=뉴스핌] 조용성 특파원 = 중국이 에너지 밀도를 두 배 증가시킬 수 있는 전고체 배터리를 개발해 낸 것으로 나타났다. 중국 칭화(淸華)대학 화학공학과의 연구팀은 '음이온이 풍부한 용매화 구조 설계'를 개발해 냈으며, 이를 기반으로 불소 함유 폴리에테르 전해질을 성공적으로 만들어냈다고 중국 관찰자망이 30일 전했다. 해당 연구 성과는 논문 형식으로 국제 학술지인 네이처에 등재되었다. 연구진이 만들어낸 폴리에테르 전해질은 고체이며, 연구팀은 해당 전해질을 사용하여 전고체 배터리를 제작했다. 제작된 전고체 배터리는 604Wh/kg의 에너지 밀도를 기록했다. 이는 현재 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도가 150~320Wh/kg인 점을 감안하면 에너지 밀도가 두 배 이상 높아진 것이다. 동일한 무게의 배터리이지만 해당 전해질을 사용한 전고체 배터리는 두 배 이상의 전력을 충전할 수 있는 셈이다. 이론적으로 전기차의 1회 충전 주행 거리가 두 배 증가할 수 있게 된다. 현재 500km가량을 주행할 수 있는 전기차가 1000km를 주행할 수 있게 된다. 해당 전고체 배터리는 안전성 테스트도 통과하였다. 못을 박아도 화재와 폭발이 일어나지 않았다. 또한 120도의 높은 온도의 박스 안에 6시간 동안 방치되었지만, 연소나 폭발이 일어나지 않았다. 또한 500회 이상 충방전을 거치면서도 에너지 저장 용량은 안정적으로 유지되었다. 연구진이 만들어낸 전고체 배터리가 상용화된다면 많은 분야에서 활용이 가능해진다. 전기차의 주행 거리는 두 배 증가하며, 드론의 비행 거리도 두 배 증가하게 된다. ESS(에너지저장장치) 역시 부피당 저장 용량을 크게 끌어올리게 되며 ESS 소형화가 가능해진다. 칭화대 연구진이 개발한 전고체 전해질의 도식도 [사진=네이처 캡처] ys1744@newspim.com 2025-09-30 10:35