김 필 수 (대림대학 자동차학과 교수)
엊그제 세계에서 처음으로 개발하였다는 전기자동차용 아연공기연료전지(ZAFC) 개발 기념 세미나가 있었다. 이미 아연공기연료전지의 장단점을 알고 있는 필자로서는 큰 관심을 가지고 있었고 어느 정도 완성도가 높은지에 대해서도 큰 궁금증을 가지고 있었다.
아연공기연료전지는 기존의 수소를 원료로 하고 있는 수소 연료전지와는 차이가 많은 특징을 가지고 있다. 수소 연료전지는 미래의 친환경 자동차를 대신할 최후의 자동차로 간주될 정도로 완전 무공해와 지구상에 무진장 존재하는 재료 등 장점을 가지고 있어서 최고의 자동차로 자리매김하는데 반론의 여지가 없는 차종이다.
그러나 현실은 그렇치 못하여 일반인이 이 차종을 스스럼 없이 선택하기 위해서는 넘어야 할 단점이 너무나도 많은 차종이라고 할 수 있다. 수소의 발생부터 저장, 이동, 차량에 탑재하는 방법은 물론 안정성, 가격, 인프라 등 해결하여야 할 과제가 한둘이 아니기 때문이다. 그래서 향후 10년은 있어야 한다고 얘기하고 있으나 이러한 10년은 수십 년간 지속되고 있다. 실질적인 상용화가 쉽지 않다는 것이다.
반면 아연공기연료전지는 지구상에 존재하는 양도 무궁무진하지만 저렴한 가격과 무독성, 안정성 등 모든 장점을 가지고 있어서 개발만 된다면 최고의 에너지원으로서 손색이 없는 최고의 전지라는 것이다. 문제는 안정된 전원공급과 반응의 일관성, 슬러지 같은 찌꺼기 처리, 에너지 원료인 아연의 연속적인 공급능력 등 역시 풀어야 할 숙제가 한두 가지가 아니라는 것이다.
그래서 미국, 일본 등 선진국은 이 전지의 큰 장점을 알면서도 실질적인 해결방법이 없어서 수십년간 시간만 끌어왔다. 더욱이 이 전지를 개발하기 보다는 수소 연료전지나 그 밖의 다른 에너지원을 개발하는 것이 아연공기연료전지의 단점을 해결하는 것보다 훨씬 수월하다고 판단하여 소수의 연구자만 개발하여 온 분야이기도 하다.
특히 최근 부각되고 있는 전기자동차의 경우도 국내외에서 상용에 가까운 모델을 지속적으로 제시하고 있으나 한번 충전시켜 갈 수 있는 일충전 거리의 한계, 충전 인프라의 문제, 배터리 내구성의 한계, 비경제적인 차량 가격 등 다양한 단점을 지니고 있어서 역시 상용모델의 출시는 한계가 있는 상태이다. 그나마 우리의 경우 가장 중요한 부품인 배터리의 경우 리튬 계열에 있어서 세계적으로 우위를 차지하고 있어서 주도권을 잡기 위하여 모든 노력을 경주하고 있기도 하고 있다.
그러나 상기한 여러 문제점을 해결하고 완전한 미래형 자동차로 자리매김하기 위해서는 향후 10년은 필요하다고 판단되고 있다. 특히 경제성과 일충전거리의 한계는 소비자들의 마음을 움직이기에는 너무나도 큰 한계라고 할 수 있다.
아연공기연료전지는 바로 이러한 전기자동차의 한계는 물론 향후 지배 기종으로 예상되는 수소 연료전지의 문제점을 한꺼번에 해결할 수 있는 분야여서 특히 주목을 받을 만 하다고 할 수 있다. 이번 아연공기연료전지 개발은 개조 전기자동차 등 독보적인 기술력을 보유하고 있는 중소기업 레오모터스가 약 2년간 개발하여 그 첫 모습을 보인 자리여서 더욱 의미가 있는 자리였다고 확신한다.
이번에 세계에서 처음으로 1KW급 아연공기연료전지를 시연하였고 향후 전기자동차용으로 탑재할 예정으로 있어 더욱 기대가 된다고 할 수 있다. 이 전지의 개발로 인한 기대는 여러 가지로 생각할 수 있다.
첫째로 아무도 생각하지 못한 미답의 영역을 딛는 중요한 자리였다는 것이다. 아직 시험모델인 실제 전기자동차에 탑재된 경우는 아니지만 시연한 모델로도 미래를 충분히 예상할 수 있는 중요한 기회였다는 것이다. 기존의 문제점인 전지의 화학적 반응을 조종하기 위한 새로운 아연볼의 개발, 연속적인 아연 공급 시스템의 개발, 찌꺼기 제거방법인 슬러지 제거방법의 개발, 안정된 전원 발생을 위한 컨트롤러 시스템의 개발 등 향후 전기자동차용으로 사용할 수 있는 각종 문제를 실제로 해결할 수 있는 방법을 개발한 것은 큰 의미가 있다고 할 수 있다.
둘째로 이 전지의 개발은 향후 전기자동차 뿐만 아니라 각종 이동수단인 비행기, 선박, 기차 등 각종 교통수단에의 적용 및 각종 에너지원을 원천적으로 해결할 수 있는 실마리를 풀었다는데 더욱 큰 의미가 있다는 것이다.
셋째로 대기업도 아닌 벤처 중소기업에서 어려움을 이기고 어렵게 개발한 것은 더욱 큰 점수를 줄 수 있다는 것이다. 세계 유수의 세계적인 기업들이 모두 포기한 영역을 한 중소기업이 해결방안을 마련한 것은 향후 대한민국이 가질 수 있는 큰 복이라는 것이다.
넷째 지금의 전기자동차 등 친환경 자동차에 대한 정책은 대기업 위주로 편성되어 중소기업의 지원은 현 정부의 ‘대기업과 중소기업의 상생구조’라는 취지에 무색할 정도로 전혀 도움이 없는 상태에서 첫 개발에 성공했다는 것이다. 아무나 누구도 할 수 없는 개발에 더욱 점수를 주고 싶은 이유이기도 하다.
다섯째 이 전지의 개발은 전 세계가 자원전쟁으로 치닷는 현실에서 현실적인 답을 우리에게 제공해 주었다는 것이다. 우리의 경우 부존자원도 없고 힘도 부족한 우리의 현실에서 세상의 미래의자동차 시장을 뒤바꿀 기술을 보유하기 시작한 점도 간과할 수 없다는 것이다.
이번 세미나에서 정부 관계자는 전혀 참석하지 않았다. 필자는 그런 생각이 들었다. 혹시 대기업이 이 기술을 개발하여 같은 시연회를 하였을 경우 똑같이 외면할 것인가 였다. 아마도 정부의 적극적인 참여는 물론 국외에서도 큰 관심과 기대가 있었을 것이다.
이번 시연과 세마나로 첫 술에 배부르기는 어려울 것이다. 지금의 현실을 인지하고 한걸음 한걸음 내딛는 자세로 시작하자는 것이다. 지금의 경우 별로 관심의 대상이 되고 있지는 않으나 향후 약 1년 후 실질적인 아연공기연료전지로 움직이는 전기자동차가 미국의 동서를 연료공급 없이 횡단하여 완주하는 날, 세상은 우리의 기술에 놀랄 것이고, 레오모터스의 수준에 환호할 것이다. 우리가 세계의 친환경 자동차 시장을 선점할 날도 멀지 않았음을 인지하고 향후 1년 후가 기대가 된다.
