<저성장의 벽, 기술력으로 뚫는다>10년앞 내다보고… 흐린날도 문제없는 車태양전지 개발

클릭하시면 더 큰이미지를 보실 수 있습니다 지난 2일 경기 의왕시 삼동 현대·기아자동차 중앙연구소 내 환경에너지연구팀 연구실에서 한 연구원이 나노기술을 적용한 반투명 자동차용 태양전지를 살펴보고 있다. 현대자동차그룹 제공

클릭하시면 더 큰이미지를 보실 수 있습니다 엔진 부품인 ‘타펫’.

글로벌 5위 업체인 현대·기아자동차에는 자동차 기술을 연구·개발하는 3개 연구소가 있다. 경기 화성시 장덕동에 있는 ‘남양연구소’와 용인시 기흥구 마북동의 ‘환경기술연구소’, 의왕시 삼동에 위치한 ‘중앙연구소’가 그곳이다.

조만간 출시될 신차에 적용되는 상용 기술을 연구하는 남양연구소와 수소연료전지차(FCEV) 등 친환경차 개발을 책임지고 있는 환경기술연구소의 시곗바늘은 ‘현재’ 시간을 가리키고 있다.

그러나 의왕의 중앙연구소 시계는 적어도 8∼10년 이후의 미래 시간에 맞춰 흐르고 있다. 이곳에서는 현재 차량의 차차기 모델에나 적용될 수 있는 선행 기술을 연구·개발하고 있기 때문이다. 새로운 차를 개발하고 출시하는 데에는 4∼5년 가량이 걸린다. 중앙연구소는 현대·기아차의 미래 신기술을 개발하기 위해 지난 2009년 설립됐다. 최근 연구소 건물을 증축하고 연구 인력을 대거 확충하는 등 대규모 투자가 진행되고 있다. 갈수록 치열해지는 글로벌 경쟁에서 살아남기 위해서는 무엇보다 새로운 기술개발이 필요하기 때문이다.

지난 2일 방문한 현대·기아차 중앙연구소 환경에너지연구팀 연구실에서는 나노기술을 이용해 자동차용 반투명 태양전지를 개발하는 연구가 진행 중이었다.

자동차용 태양전지는 선루프 대신 차량 지붕에 설치되기 때문에 빛이 통과할 정도로 얇은 반도체 소자를 개발하고 이를 전지판에 붙이는 것이 중요하다. 이를 위해 머리카락 굵기의 1만분의 1로, 원자 3∼4개가 들어갈 정도의 초미세 크기를 다루는 나노 기술이 적용된다.

연구원들은 하이브리드 차량에 탑재되는 전기모터가 충분하게 사용할 수 있는 전기를 생산하는 태양전지 개발을 목표로 하고 있다. 현재는 전구에서 빛을 낼 정도의 전기를 만들어내는 데 성공했다.

김상학 책임연구원은 “태양전지가 전기 모터에 충분한 동력을 제공하게 되면 무공해 전기를 얻을 수 있을 뿐 아니라 차량 무게도 줄여 연비를 획기적으로 개선할 수 있다”고 말했다.

그는 “차량용 태양전지는 태양빛이 약할 때도 충분한 전기를 생산해야 한다”며 “우리가 개발하는 태양전지는 흐린 날에도 좋은 성능을 내는 것이 특징”이라고 소개했다. 현대·기아차는 향후 10년 안에 차량용 태양전지가 실용화할 수 있을 것으로 내다보고 있다.

나노기술은 자동차 신기술 개발 전반에 적용되고 있다. 탄소 나노 튜브(Carbon Nano Tube) 등 나노 강화재가 첨가된 금속 소재는 단단하면서도 가볍고, 성형성이 뛰어나 차세대 자동차용 구조재료로 주목받고 있다. 실제로 탄소 나노 튜브의 강성은 일반 고강도 강판의 5∼10배 수준에 달한다. 자동차 차체의 강성이 높아지면 안전성뿐 아니라 주행감도 향상된다.

나노기술을 활용하는 연구는 학계 및 업계를 기반으로 여러 방면에서 진행 중이다. 나노 기술이 적용된 전기소재는 구리보다 전기 전도율이 1000배나 높아 전력 손실을 크게 줄일 수 있다. 나노 기술이 적용된 도료는 바라보는 방향에 따라 카멜레온처럼 다양한 색깔을 만들어 낼 수 있고, 표면에 생긴 흠집이나 미세한 균열을 원래 상태로 복원시켜주는 자가 치유 능력도 갖고 있다.

이종국 책임연구원은 “나노 기술을 적용해 엔진이나 변속기 등을 코팅하면 마찰 저항이 최소화되고, 내마모성이 향상돼 연비 및 내구성이 높아진다”며 “일반인 입장에서는 꿈 같은 이야기이지만 우리 연구실에서는 눈 앞에서 펼쳐지는 현실”이라고 말했다. 중앙연구소에서는 나노기술을 이용한 소재 및 자동차 시스템 연구 외에도 무인자동주행기술, 운전자의 행동 및 인지 구조 등의 새로운 선행 기술을 연구·개발하고 있다.

의왕=유병권 기자 ybk@munhwa.com