◆ 승용차에 보급, 수많은 화제
수소와 산소를 반응시켜 전력과 물을 만들어 내는 “Fuel Cell”과, 그를 동력원으로 삼는 다양한 기기류가 화석연료의 대체 연료로 수소를 활용하는 가운데, 가장 장래성이 높다는 평가를 받게 된 지 수십 년이 지났다. 현재는 CO₂ 배출 제로가 궁극적인 목적인 탄소 중립을 목표로 하는 사회에서도 매우 유망한 존재로 여겨지고 있다.

▲ 달 표면 탐사선 “Lunar Cruiser”

그러나 현재, 주로 Fuel Cell 본체의 제조비용, 연료가 되는 수소의 제조비용과 제조 시에 비슷한 수준의 CO₂를 배출할 수밖에 없다는 자기 모순, 수소를 보관 및 공유하기 위한 시설의 건설과 운용에 드는 비용 등 수많은 제약으로 인해 실용화는 커녕 보급에 조차 이르지 못하고 있다.

◆ 승용차 이외의 활로
그동안 대부분의 자동차 메이커는 “Fuel Cell의 미래는 유망하다”는 경영 판단 하에 실용적인 승용차 개발을 주로 진행해왔으나 그 방침을 지속하면서도 한편으로는 수년 전부터 새로운 길을 모색하기 시작했다.

▲ 달 표면에서의 순환형 재생 에너지 시스템 활용 이미지

그 대표적인 예시가 바로 예전부터 시험적으로 운용되고 있었던 버스와,그리고 화물 운송의 핵심이라고 할 수 있는 대형 트럭에 대한 본격적인 적용 및 실증테스트의 시작이다.이는 Honda, Toyota, Daimler 등이 취급하기 시작했다.

Fuel Cell은 장비하는 수소 탱크의 용량 및 Fuel Cell 본체의 성능을 생각하면 대형차가 운용에 더 적합하다는 사실을 알고 있었지만 지금까지 대형차 운용에 적합한 고출력 Fuel Cell의 실용화가 이루어지지 않았다. 그러나 이와 같은 문제가 해결되면서 드디어 실용화가 이루어지기 시작했다.

대형 트럭을 주된 정기운송편으로 가동한다고 생각하고 수소 공급 포인트를 주요 고속도로 휴게소 등에 설치하면 운용 측면의 제약을 효율적으로 해결할 수 있을 것이다. 연료전지 자동차(FCEV)의 보급이 지연되는 한편, Honda는 그동안 쌓아온 Fuel Cell 기술을 활용하고자 수년 전부터 새로운 길을 모색해왔다.

대형차에 대한 적용 등도 활용 방법 중 하나였으나, 실제로는 더 원대한 꿈이 있는 프로젝트를 진행해왔다.

◆ 우주개발에 대한 참여, 활용
그것은 바로 일본우주항공연구개발기구(JAXA)와의 협업,즉 우주 개발이다. 미국이 제안하고 일본도 참여의사를 밝힌 국제우주탐사(달 표면 유인 탐사) 프로젝트 “Artemis Project”에, Honda가 JAXA를 통해Fuel Cell System과 고압 수전해 시스템으로 참여하게 되었다.

▲ 순환형 재생 에너지 시스템의 구조

구체적으로는 Artemis Project 1단계에서 달 표면 유인 탐사차량의 동력원으로 전력을 생성하는 Fuel Cell System, 그리고 우주비행사의 달 표면 체류거점이 될 유인 탐사차량 내부에 전력 및 산소를 공급하는 시스템을 Honda가 개발한다.

시스템 개요를 간단하게 설명하자면, 우선 고압 수전해 시스템이란 물을 전기분해해서 산소와 수소를 만들어내는 것이며, 원료로는 달 지하에 대량으로 존재한다고 확인된 물을 사용한다.

전기분해를 하기 위한 전력은 기본적으로 태양광 발전을 사용하는데, 전기 분해로 만들어진 산소와 수소를 이용한 Fuel Cell의 운용이 궤도에 오르고 발생된 전력에 여유가 생긴 후에는 해당 전력을 메인으로 삼는다.

생성한 산소와 수소는 Fuel Cell에 사용하는 것 외에도, 산소는 우주비행사의 거주공간에 공급한다.

요컨대 Fuel Cell과 고압 수전해를 루프시키고, 부족한 전력은 태양광 발전을 병용하면서 순환형 에너지 공급 시스템을 구축한다는 것이다. 해당 시스템의 장점은 시스템 자체가 매우 단순하며 고압 수전해 시스템과 Fuel Cell, 두 가지 모두 원료물질을 안정적으로 공급할 수 있을 것으로 전망된다는 점이다.

함께 사용하는 태양광 발전도 달표면의 환경은 지구와는 비교할 수 없는 수준으로 안정되어 있으며, 적어도 배터리 패널 본체에 태양광이 닿는 한 발전량 부족은 일어나지 않는다.

나아가 상업용 Fuel Cell에서는 큰 장애물이라고 여겨지는 비용도 국가 차원의 우주 프로젝트의 일환이라면 거의 무시할 수 있다. 시스템의 초기 시험제작 모델은 올해 연말에 완성을 목표로 하고 있으며, 그 후에는 2029년 연말로 알려진 달 표면 유인탐사 개시에 맞추어 몇 가지 시험제작 단계를 거쳐 완성할 것이라고 한다.

Toyota와 미쓰비시중공업(三菱重工業)도 JAXA와 공동으로, Artemis Project의 Fuel Cell을 동력으로 사용하는 로버(탐사차량) 개발에 참여할 것이라고 발표했으며, 여압(Pressurization)된 캐빈을 갖춘 장거리 이동이 가능한 탐사차량이라는 것 이외에 구체적인 세부내용은 아직 밝히지 않았다.

Fuel Cell은 원래 미국, 구 소련의 우주계획과 더불어 진화해온 기술이었으나 해당 분야에 일본의 기업이 본격적으로 참여한다는 것은 향후 발전을 생각하면 매우 유의미한 일이다.