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Nikkei X-TECH_2022.7.8

대형 상용차도 수소엔진으로
도요타자동차 등 5개사 연대 구축

도요타자동차가 수소엔진 개발을 가속화하고 있다. 시판화 의향을 표명한 승용차에 이어 대형 상용차 분야에서의 프로젝트에도 시동을 걸었다. 도요타를 포함한 5개사가 연대해 대형 상용차의 수소엔진 가능성을 검토해나갈 방침이다.

도요타와 협업하는 곳은 이스즈자동차와 덴소, 히노자동차, CJPT(Commercial Japan Partnership Technologies). 5개사는 7월 8일, 대형 상용차용 수소엔진기획·기초연구를 시작했다고 밝혔다.

“양산화는 연료전지차(FCV)보다 빠를 수 있을 것이다”. 한 엔진 기술자에 따르면 수소엔진과 대형 상용차는 궁합이 잘 맞는다고 한다. 대형 상용차에서 주류인 과급 직분사 디젤 엔진을 베이스로 할 경우, “거의 연료 분사계 변경만으로 수소 엔진에 대응할 수 있다”(해당 기술자)라고 한다.

디젤차의 질소산화물(NOx) 후처리 시스템을 유용할 수 있다는 점도 크다. 수소엔진은 원리적으로 CO₂를 배출하지는 않지만 NOx를 많이 배출한다. 이에 대응하기 위한 기술로는 요소 SCR(선택 환원 촉매) 시스템 등 몇 가지가 있으며, “성능 평가는 필요하지만, 기본적으로 그대로 사용할 수 있다”(해당 기술자)라고 한다.

실용화를 위한 과제 중 하나는 ‘조기점화(Pre-Ignition)’이다. 조기점화는 실린더 내에서 일어나는 이상 연소로 통상 점화보다 빠르게 자기 착화되는 현상이다. 승용차용 수소엔진 개발에서도 도요타가 대책 마련을 추진 중이다.

조기점화에 대한 대응에서는 상용차만의 어려움도 있다. 구체적으로는, 승용차용 엔진보다 대형이기 때문에 조기점화 발생 확률이 높아질 수 있다. 조기점화 억제에는 수소가스를 얼마나 빨리 분사하느냐가 중요하다. 대형 상용차용 엔진은 기통의 용량이 큰 만큼 많은 수소가스를 분사해야 하기 때문에 시간이 걸린다.

내구성 측면에서도 가동시간이 긴 상용차용 엔진에 대한 요구가 더 까다롭다. 조기점화가 많이 일어나면 인젝터나 점화 플러그가 손상된다. 이러한 부품 수명 연장도 이번 프로젝트의 연구 주제 중 하나이다.

대형 상용차용 수소엔진에 대해 유럽에서도 연구개발을 가속화하고 있다. 대형 디젤엔진의 대체 기술로서 수소엔진에 대한 관심이 높아지고 있다.

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