공기 투입구 통해 엔진에 주입
연비 30% 향상ㆍ매연 70% 저감
폭발 등 안전 문제까지 완전 해결
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| 헤이즈홀딩스(대표 김희용)가 개발한 안전하고 저렴한 수소발생기 ‘하이오(HYO)’. (제공=헤이즈홀딩스) |
[e대한경제=김태형 기자]‘매연저감 효과가 낮고, 장비 성능만 떨어뜨린다’는 이유로 건설기계 운전자들이 장착을 기피하는 매연저감장치(DPF)를 대체할 혁신적인 장치가 개발됐다.
헤즈홀딩스(대표 김희용)는 노후 건설기계와 자동차의 매연ㆍ연비 문제를 근본적으로 해결해주는 수소발생기 ‘하이오(HYO)’를 개발, 출시했다고 14일 밝혔다.
김희용 헤즈홀딩스 대표는 하이오에 대해 “건설현장에서 사용되는 굴착기, 로더, 크레인 등의 중장비는 물론이고 건설현장을 오가는 덤프트럭, 레미콘 차량 등의 연비를 30% 이상 향상시키고, 매연은 70% 이상 저감시키는 획기적인 장치”라고 설명했다.
서울시는 2005년 이전 제작된 덤프트럭, 콘크리트덤프트럭, 콘크리트믹서트럭 등 도로용 건설기계 3종과 2003년 이전 제작된 지게차, 굴착기에 대한 매연저감장치(DPF) 지원사업을 최근 재개됐다. 하지만 건설기계업계에선 DPF에 대해 “매연은 못 잡고 고장이 잦은 데다, 장비 성능마저 떨어뜨린다”며 장착을 거부하고 있다. 주무부처인 환경부도 DPF 효과에 대한 실태조사를 벌이고 있다.
김 대표는 “자동차 엔진의 연소 과정을 거친 배기가스를 후처리하는 기존 장치로는 매연을 잡기가 쉽지 않다”고 지적했다.
헤즈홀딩스가 개발한 수소발생기 하이오는 완전 연소를 돕는 수소(H)의 장기를 살린 장치다. 일반 수소자동차는 기존 엔진자동차에 휘발유나 경유 대신 수소를 직접 넣는다. 반면, 하이오는 순수한 물에서 고순도의 수소(H)와 산소(O)를 분리해낸 뒤 자동차 공기 투입구(에어필터)를 통해 일반 공기와 함께 엔진 실린더에 주입한다. 수소로 인해 완전연소된 연료는 유해 배기가스가 적고, 연비도 훨씬 좋아진다. 무엇보다 순수한 물을 쓰기 때문에 엔진 속 찌꺼기까지 제거해 엔진수명을 연장시키는 부수 효과가 있다.
헤즈홀딩스에 따르면 2001년식 5t 트럭(주행거리 40만㎞)과 2005년식 체어맨 600S 승용차(25만㎞)에 하이오를 장착한 결과, 일산화탄소와 탄화수소 측정값이 사실상 ‘제로(0.1%)’에 가까운 것으로 나타났다.
연비 개선효과도 검증했다. 2010년식 싼타페는 공식연비(7.9∼15.5㎞)보다 높은 18.6㎞를, 2017년식 렉스턴(G4)도 공식연비(10.1∼10.5㎞)의 곱절인 20.1㎞를 기록했다. 김 대표는 “하이오 공식 출시 전인 3년 전부터 건설중장비는 물론이고 승용차, 트럭 등 150여대에 장착해 성능을 검증했다”고 말했다.
하이오의 핵심기술은 ‘저렴하고 안전하게’ 수소를 발생시키는 장치를 만드는 것이다. 일반적인 수소발생기는 물속에 전해질을 녹여 물을 전기분해하는 알칼라인 방식이다. 반면, 하이오는 고체 고분자막을 통해 전기분해하는 고분자 전해질막(Polymer Electrolyte Membrane) 방식을 쓴다. 알카라인 방식은 수산화칼륨(KOH) 용액에 따른 부식 문제를 비롯해 높은 전압, 별도의 정제장치 등으로 인해 효율이 낮다. 이와 달리 순수한 물을 고체 고분자막으로 분리해 수소ㆍ산소를 얻는 하이오 방식은 별도의 용액이 필요 없고, 전류밀도가 높아 소형 장치로도 다량의 수소를 만들 수 있다. 헤즈홀딩스는 수년간 연구개발(R&D)을 통해 핵심기술인 고체 고분자막을 개발, 상용화에 성공했다.
특히, 수소발생기 상용화의 걸림돌인 안전과 비용 문제도 해결했다. 하이오는 ‘수소=폭발’에 대한 우려를 반영해 수소발생기로 만든 수소ㆍ산소는 곧바로 쓰고 버리는 이른바 ‘즉생즉사(卽生卽死)’ 방식을 쓴다. 장비나 차량이 운행하지 않으면 원천적으로 발생기가 작동하지 않고, 공기투입구를 거쳐 100% 연소하기 때문에 발생 즉시 소멸된다. 김 대표는 “수소는 우주에서 가장 가벼운 기체로, 누출 시 바로 확산되고 점화 온도가 575℃로 휘발유(500℃)나 경유(345℃)보다 높아 쉽게 자연 발화하지 않는다”고 설명했다.
아울러 비용을 결정짓는 원료와 전원 조달도 해결했다. 하이오의 원료는 일반 약국 등에서 판매하는 정제수이고, 전원은 자동차 자체 배터리(시거잭)로 충분하다.
헤즈홀딩스는 수소발생 기술을 활용해 △발전효율 개선, 배기환경 개선 △해양엔진 환경개선 △수소보일러, 수소발생기 △수소 마스크 등 생활밀착형 제품을 개발한다는 계획이다. 현재 국가 R&D과제인 ‘수소발생장치를 이용한 선박엔진의 대기오염물질 저감기술 개발’ 프로젝트에도 참여하고 있다.
김희용 대표는 “물을 통해 만들어진 안전하고 저렴한 수소를 사용해 환경문제 해결과 기존 제품의 효율을 높인 수소생활 플랫폼을 구축하겠다”고 강조했다.
