가와사키·토요타, 수소 연소 엔진으로 친환경 틈새 영토 기습 공습

글로벌 인공지능(AI) 데이터센터의 폭발적인 전력 수요와 도널드 트럼프 행정부 재집권에 따른 화석연료 회귀 포화 속에서 차세대 친환경 동력원 주권을 사수하려는 일본 중공업계가 대담한 기술 자강론 카드를 꺼내 들었다.

천문학적인 백금 자본과 99% 이상 초고순도 연료 조달 장벽에 막혀 정체 부침을 겪던 수소 연료전지(FC)의 대안으로, 기존 내수 팩토리 인프라와 공학 노하우를 100% 재활용해 제작 단가를 10분의 1 미만으로 분쇄한 ‘수소 연소 엔진’ 생태계를 기습 전개하고 나선 것이다.

4일(현지시각) 닛케이 아시아 보도에 따르면, 가와사키중공업(Kawasaki Heavy Industries)과 토요타자동차(Toyota Motor) 등 일본 중공업 거두들은 소형 발전기부터 고출력 스포츠카, 중대형 트럭을 아우르는 수소 내연기관 엔지니어링 마일스톤을 전격 가동했다.

미국 연구 기관 퓨처 마켓 인사이츠(Future Market Insights) 장부 모델링 결과, 전 세계 수소 연소 엔진 시장 규모는 오는 2036년 200억 달러(약 36조 원)를 가볍게 돌파해 같은 해 글로벌 연료전지 외형을 추월할 것으로 전망됐다.

가와사키중공업이 미래 친환경 하류 생태계를 선점하기 위해 개발 중인 핵심 무기는 소형 수소 엔진 발전 자산인 ‘오큐보이드(O'Cuvoid)’다.

가로·세로 각 1m 규격의 유니크한 콤팩트 폼팩터로 설계된 이 장치는 단위당 약 35kW의 출력을 뿜어내며 이동식 배터리팩을 완벽히 대체하도록 조율됐다. 다중 연계 설치 플러그를 가동하면 대형 4륜 구동차나 철도 차량의 기축 동력원으로도 수송·확장할 수 있다.

가와사키는 가솔린보다 가벼우며 휘발성이 가혹하게 높은 수소 기체의 폭발 위험을 통제하기 위해 자사의 독보적인 스포츠 바이크용 고압 슈퍼차저(과급기) 패키징 기술을 이식했다.

요시모토 마츠다 가와사키 경영임원은 인터뷰에서 “수소 엔진 발전 비즈니스를 10년 내 연 매출 수천억 엔(첫해 1,000억 엔) 규모의 메가 캐시카우로 육성하겠다”며 강한 야심을 피력했다.

가와사키는 오는 2035년 험지를 돌파하는 탑승형 네 발 로봇인 ‘코를레오’의 심장부에도 이 오큐보이드 수소 엔진을 탑재해 군사·물류 안보 방어벽을 요새화할 타임라인을 굳혔다.

수소 연소 엔진이 글로벌 에너지 자본가들의 장부상 재평가를 받는 본질은 뛰어난 가성비 단가 경쟁력에 있다.

지난 2014년 세계 최초의 양산형 연료전지 세단인 토요타 ‘미라이(Mirai)’가 출격한 이후 수소 생태계를 지배해 온 연료전지는 화학 반응 촉매로 고가의 희귀 금속인 백금(Platinum)을 필수 상각해야 하므로 원가 절감이 불가능했다.

반면 수소 엔진은 기존 전통 팩토리 장부로 찍어낼 수 있는 철과 알루미늄이 기축 소재다. 시스템 구축 총비용이 연료전지의 10분의 1 미만으로 분쇄되며, 동네 오토바이 및 정비소 인프라로 즉각 수리·튜닝할 수 있는 실리적 이점을 자랑한다.

연료 공급망의 유연성 역시 압도적이다. 연료전지는 99.99% 이상의 고가 초고순도 수소만을 편식하지만, 연소 엔진은 순도가 떨어지는 저품질 수소는 물론 천연가스(LNG)와 수소를 섞어 태우는 전술이 사용된다. 고출력 반응 속도 역시 화학 매커니즘에 의존하는 연료전지를 가볍게 능가한다.

이미 토요타는 지난 6월 일본 슈퍼 타이큐 내구 레이스 시리즈에 액체 수소 엔진을 얹은 ‘GR 코롤라’를 투입, 가솔린 레이싱카와 대등한 토크 수율을 장부상 입증했다. 드라이버로 직접 전선에 참가한 도요타 아키오 회장은 초전도 모터 펌프 시스템 장착 소식을 전하며 “미래를 향한 수소 자강론 여정은 중단 없이 계속될 것”이라고 천명했다.

미쓰비시후소 트럭·버스 또한 기존 디젤 대형 트럭 부품의 무려 80%를 그대로 호환 조달하는 중장비용 수소 엔진 마일스톤을 밟고 있으며, 인도의 자동차 거두 타타 모터스(Tata Motors) 역시 자국 정부의 수소 국책 자본을 수송받아 전용 트럭 개발에 돌입했다.


다만 수소 엔진 제국이 전기차(EV) 배터리의 성능 고도화 펜스를 허물기 위해서는 해결해야 할 공학적 결함 장부도 만만치 않다. 에너지 변환 효율 면에서 연료전지(60%)에 뒤처지는 40% 수준에 머물러 있는 데다, 고온 연소 과정에서 환경 규제 물질인 질소산화물(NOx)을 미량 배출한다는 족쇄가 채워져 있다.

요시모토 마츠다 임원은 “각각의 장단점이 뚜렷한 만큼, 연료전지와 연소 엔진을 수소 모빌리티 경제를 이끌 ‘쌍두마차’로 동시 육성해야 한다”고 해법을 제시했다.

거시적 인프라 붕괴와 가격 방어벽 붕괴 역시 가혹한 난제다. 전기차 랠리에 밀려 일본 내 활성 수소 주유소 장부는 기존 179개 소에서 최근 150개 안팎으로 가쁘게 철거·동결됐다.

이란 전쟁발 페르시아만 정화 속에서 재생에너지를 활용해 물을 전기분해하는 초고가 ‘그린 수소’의 조달 단가는 현재 ㎡당 약 100엔 선으로 묶여 있어, 일본 정부의 2050년 청산 목표가인 20엔을 까마득히 초과하고 있다.

천문학적인 배터리 자본 독점 구조에 맞서 저단가 수소 엔진 내연기관 부품 수송망을 전 세계로 확장하려는 일본 중공업계의 노력과 생태계 주도권 재편 시나리오는 하반기 글로벌 공급망의 최대 변수로 떠오르고 있다.


신경원 글로벌이코노믹 기자 shincm@g-enews.com