토요타자동차, 액체수소 엔진 ‘GR코롤라’ 슈퍼 다이큐 레이스 도전

[서울경제TV=정창신기자] 토요타자동차는 오는 25일부터 26일까지 양일 간 개최되는 ENEOS 슈퍼 다이큐 시리즈 2024 제2 라운드 후지 슈퍼 다이큐 24시간 레이스에 액체수소를 연료로 탑재한 ‘#32 ORC ROOKIE GR Corolla H2 Concept’(수소 엔진 코롤라)로 출전한다고 24일 밝혔다. 

토요타는 앞으로도 모터스포츠의 혹독한 환경을 통해 자동차와 사람을 단련하고 탄소 중립의 실현을 위해 동료들과 함께 진화를 계속해 나간다는 계획이다.

토요타는 액체수소의 압력을 높여서 엔진에 보내는 ‘펌프’의 내구성을 대폭 개선해 부품의 교환 없이 24시간 레이스 완주를 목표로 하고 있다.

수소 엔진은 연료인 수소를 엔진 내부에 직접 분사해 연소시켜 동력을 얻는다. 액체수소 엔진 코롤라는 연료가 들어 있는 탱크에서 엔진으로 수소를 보낼 때 피스톤의 왕복 운동으로 기체를 압송하는(왕복동식) 펌프를 채용하고 있다.

이 펌프는 발생시키는 압력 범위가 높기 때문에, 왕복 운동을 회전 운동으로 바꿔 모터에 토크를 전달하는 ‘크랭크’의 베어링(축을 원활하게 회전시키기 위한 부품)이나 기어에 편중된 부하가 가해져, 마모나 열화가 발생되기 쉬운 상태였다.

이번에는 펌프의 내구성을 향상시키기 위해 듀얼-드라이브(Dual-Drive)라는 크랭크 메커니즘을 도입했다. 이를 통해 크랭크의 양 끝에서 모터 토크를 입력할 수 있어 균형 있게 승압 피스톤을 움직일 수 있게 됐다. 그 결과 펌프의 내구성을 크게 향상시키는데 성공했다는 게 토요타의 설명이다.

토요타는 차체에 탑재하는 액체 수소 탱크의 형상을 ‘원통형’에서 ‘타원형’으로 개량함으로써 액체 수소의 탑재량이 증가하고 항속 거리를 연장할 수 있었다.

기체수소 연료에서는 높은 압력을 균등하게 분산시킬 수 있도록 원통형 탱크를 사용한다. 하지만, 액체수소는 기체수소보다 압력이 낮아서 탱크의 형상을 변경할 수 있다. 이에 따라 수소탱크를 타원형으로 개량함으로써 차량 내부 공간을 효율적으로 활용할 수 있게 됐다.

그 결과 원통형 탱크 채용시에 비해 탱크의 용량이 1.5배 증가됐다. 또한, 2022년까지의 70MPa 압력의 기체수소를 사용하던 경우와 비교해 2배 이상의 수소 탑재량(항속 거리)을 얻을 수 있었다.

일본 SUPER GT와 슈퍼 포뮬러의 감독을 맡고 있으며 슈퍼 포뮬러를 운영하는 JRP의 회장도 맡고 있는 콘도 마사히코 선수와 TGR-WRT 팀 대표인 야리 마티 라트발라 선수 등이 후지 24시간의 드라이버로 참여해 모리조(MORIZO)와 함께 액체수소 코롤라로 새로운 도전에 나선다. /csjung@sedaily.com