경유와 수소의 하이브리드 연료를 사용하는 디젤 엔진

(The Hydrogen-Diesel Direct Injection Dual-Fuel System developed at UNSW enables a traditional diesel engine to be retrofitted to run as a hydrogen-diesel hybrid engine. Photo by Prof. Shawn Kook)

호주 뉴사우스 웨일스 대학 (UNSW)의 연구팀이 디젤 엔진 연료의 90%를 수소로 돌릴 수 있는 레트로핏 시스템 (retrofit system)을 개발했습니다.

사실 수소는 연료전지 시스템과 함께 사용했을 때 효율이 내연기관보다 몇 배나 우월합니다. 화학 에너지를 열에너지로 바꾸고 다시 운동에너지로 바꾸는 단계가 불필요하기 때문입니다. 하지만 연료전지도 매우 비싸고 수소도 쉽게 충전할 수 없기 때문에 BMW에서 수소와 경유를 동시에 사용할 수 있는 하이브리드 시스템이 시도된 바 있습니다. 솔직히 경유 대신 수소만 연소시키면 되는 만큼 의외로 전환은 어렵지 않았다고 합니다. 다만 시장에서 큰 성과를 거두지는 못했습니다.

레트로핏 시스템은 기존의 디젤 엔진에 수소 주입 시스템을 추가하는 이중 직분사 디젤 엔진으로 고순도의 수소는 필요하지 않으며 기존의 디젤 엔진을 크게 변형할 필요도 없습니다. 100% 수소를 사용하지 않기 때문에 충전소가 별로 없는 상황에서도 문제없이 운용이 가능합니다. 아직은 디젤 엔진을 버릴 수 없는 상황인 점을 생각하면 중간 단계의 대안으로 수소 디젤 하이브리드 엔진을 생각할 수 있는 대목입니다.

수소를 90%까지 혼용해서 사용할 경우 디젤 연료의 완전 연소와 질소 산화물 같은 오염물질을 대폭 줄일 수 있다는 점도 장점입니다. 이 경우 요소수도 필요하지 않습니다.

단점은 경제성입니다. 그렇지 않아도 비싼 수소를 내연 기관에서 태우면 비용적인 측면에서 감당이 될지 의문입니다. 애시당초 대형 차량이나 중장비, 선박에서 디젤 엔진을 쓰는 것 자체가 경제성 때문인데, 비싼 수소를 대량으로 사용한다면 보조금 없이는 유지가 되지 않을 수 있습니다. 여기에 대부분의 수소가 현재 화석연료에서 생산된다는 점도 약점으로 지적될 수 있습니다.

결국 디젤 수소 하이브리드 엔진은 연료전지 같은 다른 대안이 빠르게 발전하면 큰 의미가 없어질 것으로 생각합니다. 디젤 수소 하이브리드 차량이 시장에 다시 진입할 수 있을지 궁금합니다.

참고

https://newsroom.unsw.edu.au/news/science-tech/new-system-retrofits-diesel-engines-run-90-cent-hydrogen

https://newatlas.com/automotive/unsw-hydrogen-diesel-retrofit/

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