수소에너지 대중화의 핵심 기술, 차세대 연료전지 시스템
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탈탄소화를 향한 세계 각국의 노력이 이어지고 있는 가운데 현대자동차그룹 역시 '하이드로젠 웨이브(Hydrogen Wave)'를 통해 미래 수소사회 비전과 다양한 솔루션을 제시했습니다. 수소 에너지 대중화 시대를 앞당길 차세대 연료전지 시스템에 대해 알아봅니다.
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수소에너지 대중화의 핵심 기술, 차세대 연료전지 시스템
- 5. INDEX Hyundai Motor Group 05 Index 수소전기차 연료전지시스템 수소연료전지시스템 Hydrogen Electric Vehicle Fuel Cell System Hydrogen Fuel Cell System 1 2 3
- 8. 현대자동차그룹수소전기차개발역사 Hyundai Motor Group 08 Hydrogen Electric Vehicle 싼타페FCEV 투싼ixFuelCell 엑시언트수소전기트럭 투싼FCEV 넥쏘 ·75kW연료전지시스템 ·주행가능거리160km ·세계최초350bar고압수소 저장탱크탑재 ·2002퓨얼셀로드랠리완주 ·100kW연료전지스택 ·주행가능거리588km ·세계최초의수소전기차양산모델 ·2013벨기에브뤼셀오토쇼 퓨쳐오토어워드1위 ·190kW연료전지스택 ·주행가능거리400km ·세계최초의수소전기대형트럭 양산모델 ·80kW연료전지스택 ·주행가능거리300km ·연료전지핵심기술국산화 ·113kW연료전지스택 ·주행가능거리609km ·수소전기차최초유로NCAP 최고등급(5star)달성 ·2019워즈오토10대엔진상선정 2000 2004 2013 2018 2020
- 10. Hyundai Motor Group 10 Hydrogen Electric Vehicle 현대자동차그룹의수소연료전지기술을통해수소에너지는점차 소비자와의 접점을 늘려가고 있습니다. 최초의 내연기관이 대중 화를통해누구나쉽게활용할수있는동력원이된것처럼, 현대자동차그룹의차세대연료전지시스템의개발역시수소에너 지의대중화에초점이맞춰져있습니다.
- 13. 연료전지시스템의핵심은다수의셀이결합된스택입니다. 셀은 수소와 산소를 공급하는 통로를 만들어 주고, 스택 구조를 지지하는 2개의 금속 분리판(Bipolar Plate)과 기체확산층(Gas Diffusion Layer, GDL), 수소와 산소의 화학반응을 일으켜 전기 를 생산하는 막전극접합체(Membrane Electrode Assembly, MEA)로구성되어있습니다. Hyundai Motor Group 13 Fuel Cell System EGA GDL : Gas Diffusion Layer PEM : Polymer Electrolyte Membrane MEA : Membrane Electrode Assembly EGA : Electric Generator Assembly(MEA + GDL)
- 15. 현대자동차그룹의연구개발결과로연료전지시스템의가격은20년전 보다약98%나낮아졌습니다. 2003년프로토타입FCEV의연료전지시스템가격은당시고급주택한 채가격이었으나2006년프로토타입연료전지는절반수준으로,2013 년투싼ix수소전기차에탑재된1세대연료전지시스템은10%수준으 로줄었습니다. Hyundai Motor Group 15 Fuel Cell System 연료전지시스템가격추이 2018년출시한넥쏘또한원가혁신과정을통해현재의가격을달성했 으며,차세대연료전지시스템의가격은초기프로토타입의2%수준에 머무를것으로전망하고있습니다. 현대자동차그룹은2030년까지수소전기차의가격경쟁력을배터리전 기차수준까지확보하는것이목표입니다.이를위해대량생산이가능 한부품을개발하고,벨브센서등의세부기술개발을통해적극적으로 원가를낮출계획입니다. 2003 2006 2013 2018 차세대 연료전지시스템 프로토타입 연료전지시스템 프로토타입 연료전지시스템 1세대 연료전지시스템 2세대 연료전지시스템 100% 10% 2% 100% 2% -98%
- 17. Hyundai Motor Group 17 Hydrogen Fuel Cell System 현대자동차그룹의 연료전지 시스템은 내구성 면에서도빠르게개선되고있습니다. 최초로개발한연료전지시스템은 3만km(800 시간)의내구성능을갖췄지만1세대연료전지 시스템은 10만km(3,000시간), 넥쏘는 16만 km(5,000시간)로 내연기관 수준을 확보했습 니다. 차세대 연료전지 시스템 중 상용차용 고내구 연료전지시스템은약50만km의주행거리를 목표로하고있습니다. 수소연료전지시스템의 내구성능발전 1세대 연료전지시스템 100,000km 3,000시간 2세대 연료전지시스템 160,000km 5,000시간 차세대 연료전지시스템 상용차량 500,000km
- 19. Hyundai Motor Group 19 Hydrogen Fuel Cell System 부피와 가격을 줄이고, 출력과 내구성은 높인 현대자동차그룹의 차세대 연료전지 시스템은 수소 모빌리티 외에도 다양한 분야에 활용이가능합니다. 대표적인것이‘파워유닛모듈’과‘풀플랫형시스템’입니다. 파워유닛모듈 풀플랫형시스템
- 20. Hyundai Motor Group 20 Hydrogen Fuel Cell System 차세대 연료전지 시스템을 활용해 MW급 대용량 발전이 가능한 파워유닛모듈은필요전력량에따라100kW급연료전지시스템 을상하좌우로확장해500kW~1MW급대용량발전시스템을구 축할수있습니다. 향후많은전력량이필요한발전소나전력공급이어려운오지건 물의 보조 동력, 대형 선박과 기차 등 대형 운송 수단에도 활용할 수있습니다. 파워유닛모듈
- 21. Hyundai Motor Group 21 Hydrogen Fuel Cell System 풀플랫형시스템은높이가약25cm에불과하여MPV(다목적차 량)와 SUV는 물론 PBV(목적 기반 모빌리티), 트램, 버스, 소형 선 박등다양한모빌리티에폭넓게활용할수있습니다. 기본출력은105kW수준이지만,용도에따라200~300kW로자 유롭게변경할수있어쓰임새가다양합니다. 풀플랫형연료전지시스템