액체수소

Nov 04, 2023

토요타는 5월 26일부터 28일까지 개최되는 ENEOS 슈퍼 타이큐 시리즈 2023 2라운드 NAPAC Fuji SUPER TEC 24시간 레이스에 참가할 예정이며, #32 ORC ROOKIE GR Corolla H2 컨셉(수소 구동 코롤라)은 액체 수소로 주행합니다. (이전 게시물.) 액화수소 연료를 사용하여 차량이 경주하는 것은 세계 최초입니다.

액화수소를 동력으로 하는 코롤라는 지난 3월 18일과 19일에 개최된 스즈카 슈퍼 타이큐 5시간 레이스 1라운드에 처음으로 출전할 예정이었습니다. 그러나 3월 8일 후지 국제 스피드웨이에서 개인 시험 주행을 하던 중 차량 화재가 발생했습니다. 엔진룸에 있는 기체 수소 파이프에서 수소가 누출되는 것입니다. 차량을 제때 복구할 수 없었기 때문에 Toyota는 경주를 포기할 수밖에 없었습니다. (이전 포스팅입니다.)

스즈카 실종 이후 두 달 만에 차량 화재를 일으킨 수소배관 설계가 안전을 최우선으로 바뀌었다. 이러한 변경 사항에는 (1) 수소 배관을 뜨거운 곳에서 멀리 옮기는 것, (2) 수소 배관 연결부에 안전 커버를 설치하여 느슨해지는 것을 방지하고 누출 시 수소를 잡아서 감지기로 유도하는 것이 포함되었습니다.

토요타도 지난 2개월간 차량 중량을 50kg 이상 줄이는 데 성공해 2021년 5월 기체수소연료를 사용해 처음 경쟁했을 때 수소엔진을 탑재한 코롤라의 랩타임을 넘어섰다.

수소엔진을 탑재한 코롤라에 사용되는 액화수소의 일부는 가와사키중공업(KHI)이 건조한 스이소 프론티어 액화수소운반선에 의해 2022년 2월 호주에서 생산, 운송된 갈탄 유래 수소이다. HySTRA 프로젝트.

회로에서 사용될 이동식 액체수소 충전소는 이와타니 주식회사와 토요타 자동차 주식회사가 공동 개발한 것입니다. 액화수소를 연료로 사용함으로써, 기존에 압축된 기체수소를 생산하는 데 필요했던 압축기, 수소 냉각용 예냉기 등의 장비가 더 이상 필요하지 않습니다. 이에 따라 필요한 충전소 설치 면적은 기체수소 충전소의 4분의 1 수준이 되며, 휘발유차와 마찬가지로 피트 공간에서 연료를 보충할 수 있다. 또한 충전 시 더 이상 가압할 필요가 없으므로 여러 대의 차량을 연속적으로 충전할 수 있습니다.

기체수소에서 액화수소로의 전환에 맞춰 차량 연료 공급 시스템도 액화수소 시스템으로 변경됐다. 그러나 엔진 자체는 차량이 수소 기체로 주행했을 때와 동일한 엔진입니다.

연료를 액체수소로 변경해 부피당 에너지 밀도를 높인 만큼, 기존과 동일한 충전시간 약 1.5분으로 항속거리가 2배 늘어났다. 토요타는 일년 내내 엔진 성능, 항속 거리, 충전 시간을 더욱 향상시키기 위해 노력할 것입니다.

단, 액화수소는 충전 및 보관 시 -253˚C 이하의 온도를 유지해야 합니다. 이는 저온 환경에서 작동할 수 있는 연료 펌프 기술 개발, 수소가 탱크에서 자연적으로 증발하는 것을 방지, 차량 탑재 수소 탱크에 대한 규정 수립 등의 분야에서 고유한 과제를 제기합니다. Toyota는 수소 생산, 운송 및 사용 분야에서 파트너와의 협력을 통해 이러한 과제를 극복하기 위해 계속 노력할 것입니다.

기체 수소와 액체 수소 모두 고유한 장점과 과제가 있지만, 기체 수소는 시스템 구성이 더 간단하다는 장점이 있습니다. Toyota는 연료 공급 옵션을 늘리고 고유한 특성을 최대한 활용하기 위해 기체 및 액체 수소 개발에 계속 집중할 것입니다.

토요타는 많은 파트너들의 협력 덕분에 액체수소 구동 코롤라를 타고 올해 후지 24시간 경주에 출전할 수 있었습니다. 토요타는 앞으로도 더 나은 자동차를 만들기 위해 교토대학, 도쿄대학, 와세다대학과 엔진 경량화 및 액화수소 시스템 크기를 줄이는 기술에 대한 공동 연구를 계속할 예정이다.