▲ (사진 左)김창기 박사(左)가 HCNG 엔진을 소개하고 있다. (사진 右) 개발된 HCNG 엔진의 공인시험(한국석유관리원)결과 .

유로 6(EURO 6) 이후의 배기규제 대응이 가능한 수소-천연가스 혼합연료(HCNG) 엔진이 세계 최초로 국내 연구진에 의해 개발됐다. 기존 압축천연가스(CNG) 버스 엔진과 호환도 가능해 수소 수요가 늘어나 수소 충전인프라 확산에도 기여할 전망이다.

미래창조과학부 산하 한국기계연구원(원장 임용택)은 그린동력연구실 김창기 박사팀이 HCNG 엔진을 개발해 현재 2대의 시내버스에 탑재돼 울산과 인천에서 시험 운행 중이라고 24일 밝혔다.

HCNG 엔진은 수소의 우수한 연소특성과 청정성을 바탕으로 친환경적이면서도 고연비를 갖추고 있다. 김창기 박사 연구팀은 고유량 배기가스 재순환장치(EGR) 기술, 연료공급 및 제어기술, 배기후 처리 기술을 적용해 내구성과 연비를 더욱 개선했다.

실제로 이번에 개발된 HCNG 엔진은 동등 출력성능만으로 기존의 천연가스 시내버스 대비 이산화탄소를 18% 더 적게 배출하고 연비성능은 8%가 향상됐다. 특히 모든 유해배기물질을 현재 유로 6 배기규제의 1/3 수준으로 저감시켜 2020년부터 적용될 유로 7의 배기규제도 무난하게 만족시킬 것으로 예상된다. 현재 미국, 독일, 프랑스, 노르웨이 등 해외 선진국들도 HCNG 엔진을 개발 중이지만 유로 6 기준조차 만족하는 수준까지 도달하지 못했다.

또한 이번 성과는 미래 수소시대를 앞당길 수 있는 기폭제가 될 전망이다. 현재 국내에서는 지자체별로 수소 충전 인프라 구축에 나서고 있으나 충전할 차량이 별로 없고 경제성을 이유로 확산되지 못하고 있는 실정이다. 이번에 개발된 HCNG 엔진은 기존의 천연가스 엔진과 호환이 가능해 천연가스 버스를 HCNG 버스로 쉽게 변경, 시내버스로 활용할 수 있어 수소에 대한 수요가 늘어나 수소 충전인프라 구축도 수월해질 전망이다.

연구팀도 실용화의 핵심이 HCNG 충전소 보급임을 인지하고 있으며 이를 위해 한국가스공사, 한국가스안전공사가 컨소시움을 구성해 천연가스, 수소, HCNG 복합충전소 구축을 위한 기술 및 규정을 마련 중이다.

연구책임자인 김창기 박사는 “HCNG 충전 인프라가 구축된다는 전제 하에 HCNG 버스는 기술적으로 3년 내에 실용화될 수 있으며, 해외 선진국에도 국내기술의 HCNG 엔진이 수출되기를 희망한다”고 밝혔다.

한편, 이번 연구성과는 한국기계연구원, 한국가스공사, 한국가스안전공사, ㈜자일대우버스, ㈜두산인프라코어, ㈜이엔드디의 공동연구를 통해 달성되었고, 김창기 박사팀은 HCNG 엔진 관련 SCI 논문 13건을 포함하여 27건의 논문을 게재하였으며 특허 9건을 등록, 3건을 출원 중이다.