[미래車가 온다]모터스포츠는 수소차 '테스트베드'...토요타의 수소사회는 'ing'

실패의 경험은 성공의 원동력...자동차 성능 끌어올리는 레이싱 통해 기술 개발

액체 수소차 넘어 상용차, 탱크 시대 온다...수소사회 대비

토요타가 지난달 25일 공개한 수소차 GR코롤라. [사진=한국토요타]

"레이싱은 자동차를 개선할 수 있는 가장 좋은 방법이다. 올림픽에서 선수들이 자신의 힘을 마지막 한 방울까지 짜내듯 자동차도 레이싱을 통해 한계에 부딪히며 진화한다."
 
글로벌 완성차업체 1위 토요타는 창업자인 도요타 기이치로의 철학에 따라 모터스포츠 사업부인 가주 레이싱팀을 운영하고 있다. 토요타 가주 레이싱은 모터스포츠를 통해 얻은 기술과 역량을 GR이라는 토요타 스포츠카 라인업으로 만들고 있다. 지난달 25일 일본 시즈오카현에서 열린 '슈퍼 다이큐 내구 레이스'에서도 가주 레이싱은 수소차 GR 코롤라를 통해 '탄소중립'과 '이동 가치의 확장'을 확실하게 입증했다.
 

도모야 다카하시 GR 사장이 지난달 25일 한국기자단과 만나 토요타의 수소차 전략에 대해 발언하고 있는 모습. [사진=한국토요타]

◆극한의 레이스 경기 통해 신차 성능 극대화...GR "내구성, 무게, 주행거리 혁신"

자동차의 내구성을 검증하기 위해 24시간 동안 레이싱을 치러야 하는 이번 대회에서 GR 코롤라는 총 773바퀴를 달려 우승을 차지했다. GR코롤라는 수소의 연소를 통해 동력을 생성하는 친환경차로, 액체 수소차는 기존 내연기관차에서 연료만 수소로 대체해 기존 인프라를 그대로 활용할 수 있다는 장점이 있다. 이산화탄소를 전혀 배출하지 않으며 가솔린 엔진보다 반응성이 좋아 소리와 진동 등 운전의 새로운 재미를 전달할 수 있다는 점이 특징이다.
 

토요타는 모터스포츠를 통해 수집된 데이터 분석 자료를 기반으로 안전 밸브, 배관 등 다양한 액화수소 시스템을 최적화했다. 특히 연료 압력을 최적화해 펌프 스트레스를 줄여 기존보다 내구성을 30% 향상시켰으며, 펌프 구동 모터 배터리의 중량 또한 기존보다 40kg 감소시켰다. 이 밖에도 탄소 포집 기술, 주행거리 확장, 엔진 개선 등 다양한 측면에서 개선된 성능을 입증했다.

도모야 다카하시 GR 사장은 "수소연료를 기체에서 액체로 바꾸면서 주행거리 개선과 차량 공간의 효율적 사용, 에너지의 총량 증가 등 다양한 장점을 발견했다"면서 "모터스포츠를 통해 차량의 강점과 약점을 파악하고 개선해가고 있다"고 말했다. 이어 "수소차의 상용화 시점을 정확히 예측할 순 없지만 중요한 것은 언제 그 시기가 와도 토요타가 대응할 수 있게 하는 것"이라면서 "우리는 목표를 위해 오늘도 이 자리에 와있다"고 강조했다. 수소차는 주행 시 이산화탄소나 환경오염 물질을 배출하지 않아 미래 탄소중립을 실현할 모빌리티로 주목받고 있다.

특히 수소차는 현대차도 공들여 개발하고 있는 분야다. 다만 현대차는 수소를 연료로 직접 활용하는 토요타와 달리 수소연료전지차가 주력이다. 이는 수소와 산소의 화학반응을 통해 생산되는 전기를 바탕으로 전기모터에 동력을 공급해 차량을 움직이는 방식이다.

도모야 사장은 "어떤 에너지를 쓸 건지, 또 어떤 파워트레인을 선택할지는 결국 고객이 판단하는 것"이라며 "현대차뿐만 아니라 다른 완성차 업체들의 기술 개발도 존중하고 있다"고 말했다.

또 "토요타와 현대는 상품으로 경쟁하고 있지만 미래에 대비한다는 공통점이 있으며, 이를 위해 기분 좋게 협조하는 관계"라며 "기술과 관련해 현대차와의 기술 격차는 없다고 생각한다"고 덧붙였다.
 

GR 코롤라가 지난달 25일 '슈퍼 다이큐 내구 레이스'에 참가해 경기장을 달리고 있는 모습. [사진=한국토요타]

◆수소차 넘어 탱크까지...토요타의 '수소 경제' 노력

토요타자동차는 지난해 말 '자동차의 미래를 바꾸자'는 주제로 기술설명회를 열고 전동화, 다양화, 지능화를 바탕으로 모빌리티 컴퍼니로의 전환을 뒷받침할 신기술을 구체적으로 설명했다.

토요타의 '수소 팩토리' 조직의 수장으로 취임한 야마가타 미쓰마사 사장은 "영업, 개발, 생산에 이르기까지 단일 리더의 지도하에 신속한 의사 결정을 할 수 있는 시스템을 만들 것"이라며 "수소의 대중화를 위해서 토요타는 파트너와 함께 제조, 운반, 사용의 과정을 지속해 대응해 나가겠다"고 강조했다.

탄소중립 실현을 위한 선택지로서 수소 엔진 차량을 개발하고 시판화를 앞두고 있는 토요타는 수소사회 달성 가속화를 위해 여러 분야에서의 연구개발을 진행하고 있다.

우선 오는 2026년 차세대 FC 시스템 상용화를 목표로 고성능 차세대 연료 전지 셀을 개발하고 있다. 이는 디젤 엔진 차량을 능가하는 유지 보수의 용이성과 더불어 현행 대비 절반 수준의 스택 비용, 20% 향상된 항속거리를 목표로 하고 있다.

또 액체 수소를 원료로 하는 대형 상용차 수요가 확대될 것을 감안해 '대형 수소 탱크'도 개발 중이다. 대형 상용차는 수소 소비가 대규모로 이뤄지는 바 액체 수소 탱크 규격화를 실현해 일본, 미국, 유럽 등 국가별로 상이한 탱크 규격을 통일하여 제조비용을 약 25% 정도 절감하는 것을 목표로 한다.

물을 전기 분해해 수소를 만들어 내는 기술도 연구 중이다. 토요타 수소차 미라이(MIRAI)에서 축적한 연료 전지 스택 셀의 기술을 응용해 수전해 장치를 새롭게 개발했고, 일부 공장에서 실제 장착 및 활용을 시현하고 있다.

또 다양한 타입의 차량에 탑재할 수 있도록 설계한 수소 탱크를 개발해 기존 차량을 FCEV 및 수소 엔진 차량으로 전환할 수 있도록 하는 콘셉트의 기술, 닭분뇨와 음식물쓰레기의 바이오가스에서 수소를 만들어 내는 기술 제휴 등 수소를 사용할 수 있는 영역을 확대하기 위한 노력을 기울이고 있다.