현대차가 꿈꾸는 미래, ‘과학’에 답 있다… 과학계 혁신연구 보니

카이스트·유니스트 등 학계서 미래차 접목 연구 많아
페로브스카이트, 車에 입히면 전기차 효율 극대화
리튬이온배터리 대체할 하이브리드 전지 등 성과
“양산화 길 멀어… 원천기술 위해 투자·관심 쏟아야”

현대차의 미래 모빌리티 혁신도시의 풍경. /제공 =현대차그룹.

현대자동차가 전기차와 수소차·커넥티드카 등 미래차에 대한 비전을 제시하며 기대감을 키우고 있는 가운데 과학계에선 이에 접목할 수 있는 획기적 연구가 쏟아지고 있다. 차량 전면을 태양광 신소재로 코팅해 배터리를 자가 충전하고, 전기차배터리 주류인 리튬이온을 대체할 하이브리드형 전지 등에서 의미있는 성과가 발표되는 중이다. 다만 원천기술이 양산으로 이어지기까지 시행착오 등 높은 투자 리스크를 감내해야 하는 건 과제다.

3일 유니스트는 차세대 태양광 핵심소재 페로브스카이트(PSC) 태양전지의 안정성·효율 모두 잡는 첨가제를 개발했다고 발표했다. PSC는 태양광 기초소재 폴리실리콘 보다 1/00 수준으로 얇아 투명해 활용도가 넘쳐난다. 기술력이 충분히 올라간다면 자동차 선루프에 부착을 시작으로 추후 자동차 외관 전면에 코팅 한다면 높은 수준의 자가 발전이 가능해진다. 현실화 된다면 전기차 에너지효율을 극대화 할 혁신이 될 수 있다.

PSC와 관련한 연구는 유니스트뿐 아니라 카이스트와 DGIST, 한국화학연구원 등 다수의 연구기관에서 달려든 상태다. 연구에 성공해 기업과 손 잡고 양산의 길만 열 수 있다면 황금알을 낳을 수 있는 소위 ‘돈 되는’ 연구이기 때문이다.

같은날 카이스트에선 강정구 신소재공학과 교수 연구팀이 고에너지 고출력 하이브리드 리튬이온 전지를 구현하는 데 성공했다고 발표했다. 하이브리드 전지는 배터리용 음극의 높은 저장 용량과 축전기용 양극의 빠른 이온 충·방전의 장점을 모두 지니고 있어 차량용 리튬이온 배터리를 대체할 수 있는 차세대 에너지 저장 소자로 많은 주목을 받고 있다. 수 초에서 수 분의 급속충전이 가능해서 전기차를 비롯해 전기 트램과 스마트 전자기기 등에 활용이 기대된다는 게 카이스트측 설명이다.

연구를 주도한 강 교수는 “리튬이온 배터리 수준의 에너지 밀도는 물론 고출력 밀도에 의한 급속충전이 가능한 최첨단 리튬이온 전지”라고 소개하며 “활용 범위를 전기차를 포함해 모든 전자기기로까지 확대한다면 인류 삶의 질을 높일 것으로 기대한다”고 했다.

수소차 시대를 주도 할 청정 수소 생산 방법에 대한 연구도 한창이다. 최근 한국연구재단은 조인선 아주대학교 교수·신성식 한국화학연구원 박사 연구팀이 기존 대비 4배 이상 높은 태양광-수소 전환효율을 갖는 수소 전극소재를 개발했다고 밝혔다.

이는 향후 수소경제를 끌어가는 데 중요한 명분이 될 수 있다. 수소차는 궁극적인 친환경차라는 데 의미가 있지만, 정작 수소를 생산하는 과정에서 환경오염이 발생하고 있어 지적이 있어왔다. 이 중 청정에너지원인 태양광을 이용해 물을 산소와 수소로 분해, 수소를 얻는 방법은 탄소를 전혀 배출하지 않는데, 이번 연구를 통해 광전환 효율을 상용화 수준으로 끌어올렸다는 게 연구팀 설명이다.

다만 과학계에서 연구해 낸 원천기술을 활용해 상품화 하고 양산까지 이어가는 건 쉽지 않다는 게 산업계 반응이다. 자동차업계 관계자는 “연구 결과를 실제 산업에 접목하고 또 양산하려면, 기업에서 높은 실패 리스크를 알면서도 확신을 갖고 끌고가야만 가능하다”면서 “정부와 기업이 유망 연구에 꾸준히 투자하고 학계와 끊임 없이 소통해야 미래산업에 써먹을 수 있는 기초 연구와 원천기술 확보에서 유리한 고지에 설 수 있다”고 했다.