(이 기사는 제이슨 캐넌(Jason Cannon) CCJ Magazine 기자의 시승기를 번역한 내용입니다)

[월간수소경제 편집부] 캘리포니아 주지사 제리 브라운(Jerry Brown)은 2030년까지 주 도로에 500만대의 무공해 차량이 운행되기를 원하고 있다. 이러한 바람은 이미 시작됐다. 3월 말까지 소칼(SoCal) 항구에는 수소 화물차가 왕복하게 될 것이다.

트럭제조사는 물론 커클랜드주, 워싱턴주, 미국 에너지 효율 및 재생에너지부, 남부 캘리포니아의 남해 대기질 관리구역 등으로부터 총 7백만 달러의 지원을 받은 켄워스(Kenworth) 프로젝트를 통해 무공해 화물 운송차량(Zero Emissions Cargo Transit: ZECT) T680 트랙터가 2017년 11월부터 시애틀 지역에서 시범운행이 진행되고 있다. 이 차량은 3월에는 로스앤젤레스 및 롱비치의 항구로 출발하게 된다.

필자는 워싱턴주 버논 산맥에 있는 파카(Paccar)의 기술센터 주변 고속도로에서 진행한 ‘no-NOx 데이캡(daycab)’ 트럭의 시운전에 참여하게 됐다. 이 트랙터는 150마일의 구동거리(전기로만 30마일 이상)와 65mph의 최고속도 성능을 보인다. 또한 4단 자동변속기로 뒤쪽 이중 차축(rear tandem axle)을 구동하는 이중-로터(dual-rotor) 전기모터에 전력을 공급하기 위해 리튬-이온 배터리를 채택했다.

7만9,000 파운드(Lb)의 화물을 적재한 트럭은 약 565마력 및 피트당 1,850 파운드 토크에 달하는 성능으로 빠르고 조용하게 속력을 냈다. 켄워스 프로젝트 연구개발 팀장인 브라이언 린그렌(Brian Lindgren)은 모터가 420kW(565마력)의 정격에 다다르면 최대 출력을 낼 것이라고 했다. 그러나 차량제조사는 시스템이 검증될 때까지 트럭의 출력을 약 300kW로 제한했다.

출발 시 토크는 주목할 만하지만 트럭이 속력을 내기 시작하면서 기존 차량과 특이한 점을 느낄 수 없다. 그러나 확실히 소리는 평범하지 않다. 냉각 팬에서 나는 희미한 윙윙거림을 제외하면 트럭 소음은 거의 없다.

각각 5,000PSI까지 가압되는 5kg 용량의 탱크 6개는 약 30갤런의 디젤용량과 맞먹으며 15분 내로 충전이 가능하다. 에너지부에 따르면 전국적으로 39개의 수소충전소가 있다. 특히 캘리포니아에 주로 구축돼 있으며 캘리포니아와 남부 캐롤라이나 사이 2,500마일 내에는 충전소가 전무하다.

MX 엔진에 장착되어 있는 연료전지는 발라드 파워 시스템즈(The Ballard Power Systems)의 HC85 연료전지시스템이다. 이 연료전지에서 생산된 전기는 650VDC로 변환돼 트럭 아래쪽 1톤의 무게를 자랑하는 배터리에 저장된다. 수소전기트럭 ‘ZECT’은 날씨 변화의 영향을 제한하기 위해 배터리 가열기와 냉동기를 갖췄으며 수명은 6~10년(배터리)으로 예상된다.

일반적으로 전기차량은 각 바퀴에 전기모터를 장착하지만 T680은 전형적인 동력전달장치를 유지한다. 프레임 내의 이중-로터 AC 모터가 축을 통해 표준 후미(standard rear end)로 동력을 전달한다. 모터가 바퀴를 움직이는 방식은 차축의 스프링 하중량(unsprung) 동적 특성을 변화시켰고 트럭에 차축을 얹는 방식을 바꾸지 않음으로써 설계자들은 파워트레인 시스템 개발에 더 많은 시간을 할애할 수 있었다.

켄워스 T680 데이캡 트럭의 연료전지는 압축된 수소가스 및 공기를 결합해 전기를 생산한다. 그리고 오로지 수증기만을 트럭 지붕 근처에서 스노클을 통해 방출한다. 전기는 이중-로터식 전기 모터에 전력을 공급해 트럭을 움직이거나 배터리를 충전시킬 수 있다. 배터리가 완충되지 않은 상태에서 하루 일과를 마칠 경우 탑재된 13kW의 충전기가 플러그인 방식으로 전기를 제공한다.

하이브리드 구동 시스템은 연료 전지와 배터리 사이의 전력을 관리하며 트랙션 모터와 전기식 파워 스티어링 펌프 및 브레이크의 공기압과 같은 기타 구성 요소를 관리한다.

이 트럭은 피트당 약 3,800파운드의 토크성능을 낼 것이지만 이는 누적되는 후미의 마모를 줄이기 위해 최대 성능의 절반 정도만 낼 수 있도록 제한되었다.

변속은 이튼 풀러 18(Eaton Fuller 18) 스피드 기어박스의 뒤쪽 절반을 통해 제어된다. 동일한 범위 및 스플리터를 사용하며 약 4.3 하단(low-end) 비율 및 직접 상단(direct top-end) 기능을 제공한다.

하단 비율 기능은 트럭 시동 시 시동성능 및 토크를 20% 이상의 출력으로 제공하는 반면 상단 기능은 트럭이 30mph의 속도를 유지하기 위해 6% 이상의 출력으로 제공한다. 이는 평균 주행속도인 20mph를 훨씬 상회하는 속도이다.

켄워스의 생산계획 책임자인 스테판 올슨(Stephan Olsen)은 배터리 자체의 무게만 2,000파운드가 된다고 말했다. 배터리 관리 플랫폼, 고전압 케이블, 냉각수 라인, 마감(enclosure), 받침(mounting) 등으로 약 1,500파운드가 추가된다. 이 모든 부품이 ZECT의 무게를 약 22,000파운드 증가시켰다. 이는 비슷한 기능의 디젤-동력 T680에 비해 약 3톤이 증가한 것이다.

올슨은 “수소전기트럭의 무게 중 배터리가 많은 부분을 차지하며 냉각 시스템 및 수소탱크도 한 부분을 차지한다”고 말한다. 그는 또 “시장에 나와있는 현재의 디젤 트럭에 비해 성능이 더 뛰어나지는 않아도 동등 이상이라는 평가를 할만하다”고 말했다. 비록 짧은 시운전이었지만 동행한 필자로서는 그의 말에 동의할 수 있다.

연료전지 자체를 제외하고 수소전기트럭 대부분은 서스펜션 및 스파이서(Spicer) D40-170P(5.8) 후미를 포함한 기존 장비이며 우리가 기존 T680에 기대하는 것만큼의 성능을 보여준다. ZECT는 하루에 약 50마일밖에 운행하지 않을 것으로 예상되지만 트럭운행에 있어 수소의 역할을 검증하는데 매우 중요한 역할이 기대된다.