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기초·응용과학
글: 박소란 파퓰러사이언스 기자
2011-04-12

미래 대중교통의 꽃 하이브리드 버스 (하) [파퓰러사이언스 공동] 올 7월부터 국내 운행

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현재 지멘스의 엔지니어들은 지금보다도 디젤 연료 소모량을 더 낮추기 위해 연구역량을 집중하고 있다. 슈미트 박사는 “기존 하이브리드 버스의 동력기술 장치에는 기어 박스를 통해 서로 맞물려 있는 2개의 3단계 비 동기식 기계가 들어있다”며 “이를 영구 자석에 기반한 동기식 기계로 교체하면 모터를 돌리는 자기장의 형성에 필요한 전력량을 줄일 수 있다”고 설명했다.

이것이 실현되면 기계의 효율이 상승, 회전축에 더 많은 에너지를 전달하게 되면서 결과적으로 디젤 연료 소모를 10% 가량 추가로 절감할 수도 있다고 한다. 덧붙여 기계의 손상율도 크게 낮출 수 있다. 이와 관련 하이브리드 버스에 탑승해 본 운전자와 승객들은 큰 만족감을 표명한다.

출발이나 가속할 때 소음이 거의 없는데다 기존 버스처럼 덜커덩거리지 않고 미끄러지듯 나아가기 때문이다. 경제성뿐만 아니라 편의성까지 두루 갖추고 있는 셈이다. 하지만 하이브리드 버스는 현실적인 한계가 하나 있다. 디젤버스와 비교해 비싼 가격이 그것이다.

하이브리드 버스 열풍

슈미트 박사는 하이브리드 버스 도입에 따른 추가 비용을 약 10만유로, 우리 돈으로는 약 1억5천만원으로 추정한다. 버스 운용업체 입장에서 꽤 부담을 가질만한 수준이다. 하지만 전문가들은 하이브리드 버스의 본격적인 양산시스템이 갖춰지면 비용상승분은 지금의 절반수준으로 떨어질 것으로 확신한다.

이럴 경우 하이브리드 버스의 가격은 일반 버스 보다 고작 20% 정도 비싼 수준에 머물러 가격경쟁력 확보가 가능해질 전망이다. 어쨌든 오늘날 하이브리드 버스에 대한 관심은 세계적으로 고조되고 있다. 아직 시험운행 단계인 기계연의 BC 211MHEV를 아랍에미리트, 말레이시아 등지에서 수입코자 의사를 타진한 것만 봐도 그렇다.

슈미트 박사 역시 “독일의 만(MAN), 벤츠를 비롯해 벨기에의 반훌, 인도의 타타모터스 등에서 ELFA 기술을 주문하고 있다”며 “주문량을 따라갈 수 없을 정도”라고 밝혔다. 현재 ELFA 기술이 적용된 버스는 스페인, 벨기에, 네덜란드, 이탈리아 등 유럽 전역과 미국, 브라질, 터키 등의 국가에서 만나볼 수 있다.

이중 북아일랜드의 버스제조업체 라이트 버스는 런던에서 운행할 이층 버스를 위해 지멘스의 동력기술을 주문했다. 또한 런던의 보리스 존슨 시장은 작년 5월 하이브리드 버스의 환경친화 성과 세련된 디자인을 높이 평가하면서 앞으로 이들 수백 대가 런던에서 승객들을 실어 나르게 될 것이라고 밝히기도 했다.

완벽한 친환경성을 위해

이러한 시대적 분위기에 편승해 청소차 등의 트럭에도 하이브리드 기술이 활발히 적용되고 있다. 일례로 독일의 자동차기업 만은 4기통 220마력급 엔진과 60㎾급 전기모터를 채용한 12톤 트럭을 개발했다. 독일의 또 다른 자동차기업 파운도 ELFA를 적용한 청소용 트럭을 공급하고 있다.

‘로토프레스 듀얼파워’라는 이름의 이 트럭은 현재 라이프치히의 소각장으로 쓰레기를 운반 중이다. 미국, 캐나다를 중심으로 한 미주 지역에서도 이미 디젤 하이브리드 버스의 보급은 활성화돼 있는 상태다. 중국 또한 하이브리드 기술력만큼은 글로벌 시장에 뒤지지 않는다.

지난 2007년 클린디젤 엔진 하이브리드 버스를 도입해 운행하고 있다. 아울러 지난해 중국 정부는 오는 2015년까지 베이징 시내버스의 50%를 하이브리드 모델로 대체할 계획임을 천명했다. 이 같은 흐름 속에 하이브리드 버스는 전 세계적으로 눈에 띄는 약진을 보이게 될 것이다.

한편 다수의 전문가들이 클린디젤 하이브리드 버스를 지배적으로 한 하이브리드 기술 도입을 관측하고 있는 가운데 경쟁자인 CNG 하이브리드 버스도 발빠른 행보를 늦추지 않고 있다. 국내의 경우 지난 1월 말 현대자동차가 CNG 하이브리드 버스 ‘블루시티’를 선보인 바 있다.

블루시티는 국내 독자 기술로 개발한 최초의 CNG 하이브리드 버스로서 CNG엔진에 전기모터를 결합, 두 가지 동력원을 함께 사용하는 형태다. 240마력급 G-CNG엔진과 6단 자동변속기를 적용해 한 차원 향상된 동력 성능을 갖췄으며 60㎾의 고효율 전기모터와 3.8㎾h 용량의 리튬폴리머 배터리를 채용, 우수한 안전성과 충·방전 성능을 확보했다.

1회 충전 주행 거리는 기존 CNG버스와 동일한 340㎞, 최고 시속은 100㎞다. 특히 현대차는 제동 에너지 회수, 공회전 방지 등 적극적인 연비 향상 노력을 기울여 기존 CNG 버스 대비 30~40%의 연비 개선 효과를 달성했다고 밝혔다. CO₂ 배출량 또한 기존 CNG 차량 대비 24% 이상 감소시켜 대기환경 개선과 지구 온난화 예방에도 큰 효과가 기대된다.

현대차는 올 7월부터 블루시티 30대를 실증사업에 투입해 일부 노선에서 시범 운행할 예정이며 이를 바탕으로 수소(연료전지)자동차 상용화 시기와 동일한 오는 2012 년부터 본격적인 양산에 돌입할 계획이다. 결국 지금껏 언급한 모든 하이브리드 버스의 최종 목표는 연료 효율을 높이고 배기가스가 전혀 없는 완벽한 친환경성의 대중교통수단으로 거듭나는 것이다. 이 목표를 이루기 위해 버스는 더욱 진화할 수밖에 없다.

그렇다면 미래에 우리가 타게 될 궁극의 친환경 버스는 과연 어떤 모습일까. 슈미트 박사는 직접적인 언급을 회피했다. 그의 말이다. “언제, 어디에서, 무슨 연료를 사용하는, 어떤 유형의 버스가 활용될지는 현 단계에서 예측할 수 없습니다. 수소나 전기의 경우만 해도 이들이 미래의 궁극적 연료로 이용될지 여부는 우리가 이들을 어디서 어떻게 생산하게 될 것인지에 달려있습니다.”

글: 박소란 파퓰러사이언스 기자
저작권자 2011-04-12 ⓒ ScienceTimes

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