수소 연료 전지 자동차 분야에서 20년 이상 종사해 온 푸위는 최근 "고된 노동이 곧 달콤한 삶"이라는 느낌을 받고 있다.

"한편으로는 연료전지 자동차가 4년간 시범 운행 및 보급될 예정이며, 산업 발전에 '활기'가 열릴 것입니다. 다른 한편으로는 지난 4월 발표된 에너지법 초안에서 수소 에너지가 우리나라 에너지 체계에 처음으로 등재되었는데, 그전에는 수소 에너지가 '위험 화학물질'로 분류되어 관리되었습니다." 그는 최근 중국신문사 기자와의 전화 인터뷰에서 흥분하며 말했다.

푸위는 지난 20년간 중국과학원 다롄화학물리연구소, 신에너지 연료전지 및 수소원 기술 국가공학연구센터 등에서 연구 개발에 매진해 왔습니다. 그는 연료전지 전문가이자 중국공정원 원사인 이바오롄 교수에게 사사했습니다. 이후 유명 기업에 입사하여 북미, 유럽, 일본, 한국 등지의 팀과 협업하며 "세계 최고 수준과의 격차를 파악하고, 우리의 역량을 가늠해 보았다"고 밝혔습니다. 2018년 말, 그는 뜻을 같이하는 파트너들과 함께 과학기술 기업인 지안 수소에너지를 설립할 적기라고 판단했습니다.

신에너지 자동차는 크게 리튬 배터리 자동차와 수소 연료 전지 자동차 두 가지 범주로 나뉩니다. 리튬 배터리 자동차는 어느 정도 대중화되었지만, 실제 주행 가능 거리 부족, 긴 충전 시간, 낮은 배터리 용량, 열악한 환경 적응성 등의 문제점이 아직 완전히 해결되지 않았습니다.

푸위와 그의 동료들은 수소 연료 전지 자동차가 동일한 환경 보호 수준을 유지하면서 리튬 배터리 자동차의 단점을 보완할 수 있으며, 자동차 동력의 "궁극적인 해결책"이라고 굳게 믿고 있습니다.

"일반적으로 순수 전기차는 충전하는 데 30분 이상 걸리지만, 수소 연료전지차는 3분에서 5분이면 충분합니다." 그는 예를 들어 설명했다. 하지만 수소 연료전지차의 산업화는 리튬 배터리 차량에 비해 훨씬 뒤처져 있는데, 이는 리튬 배터리 차량이 배터리, 특히 배터리 스택의 한계에 직면해 있기 때문이다.

푸위는 “전기 반응기는 전기화학 반응이 일어나는 곳으로, 연료전지 발전 시스템의 핵심 부품입니다. 그 본질은 자동차의 ‘엔진’, 즉 ‘심장’과 같다고 할 수 있습니다.”라고 말했습니다. 그는 높은 기술 장벽 때문에 전 세계적으로 몇몇 대형 자동차 기업과 관련 과학 연구 기관의 창업팀만이 전기 반응기 제품의 전문적인 설계 능력을 보유하고 있다고 설명했습니다. 국내 수소 연료전지 산업의 공급망은 상대적으로 부족하고, 특히 핵심 부품인 바이폴라 플레이트의 국산화율은 낮은 수준이며, 이는 공정상의 ‘난제’이자 적용상의 ‘고충’이라고 덧붙였습니다.

세계적으로는 흑연 바이폴라 플레이트 기술과 금속 바이폴라 플레이트 기술이 주로 사용되는 것으로 알려져 있습니다. 흑연 바이폴라 플레이트는 내식성이 뛰어나고 전도성 및 열전도율이 우수하여 산업화 초기 단계에서 시장을 주도했지만, 기밀성이 떨어지고 재료비가 높으며 가공 기술이 복잡하다는 단점도 있습니다. 반면 금속 바이폴라 플레이트는 경량, 소형, 고강도, 저비용, 간소화된 가공 공정 등의 장점을 가지고 있어 국내외 자동차 기업들의 높은 기대를 받고 있습니다.

이러한 이유로 푸위는 팀을 이끌고 수년간 연구에 매진한 끝에 5월 초 자체 개발한 1세대 연료전지 금속 양극판 스택 제품을 출시했습니다. 이 제품은 전략적 파트너인 창저우 이마이의 4세대 초고내식성 및 전도성 비귀금속 코팅 기술과 선전 중웨이의 고정밀 파이버 레이저 용접 기술을 적용하여 오랫동안 업계를 괴롭혀온 "수명 문제"를 해결했습니다. 시험 데이터에 따르면 단일 반응기의 출력은 70~120kW에 달해 현재 시장 최고 수준이며, 비출력 밀도는 유명 자동차 회사인 도요타와 동등한 수준입니다.

시험 제품이 결정적인 시기에 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)에 감염되면서 푸위는 매우 불안해했다. "원래 배정됐던 세 명의 시험 담당자가 모두 격리되어 매일 화상 통화를 통해 다른 연구 개발 인력에게 시험 장비 작동법을 가르치는 것밖에 할 수 없었습니다. 정말 힘든 시간이었죠." 그는 다행히 시험 결과가 예상보다 좋았고 모두의 열정이 매우 높았다고 덧붙였다.

푸위는 올해 원자로 제품의 업그레이드 버전을 출시할 계획이며, 이때 단일 원자로 출력은 130킬로와트 이상으로 증가할 것이라고 밝혔습니다. 그들은 "중국 최고의 발전용 원자로"라는 목표를 달성한 후, 단일 원자로 출력을 160킬로와트 이상으로 높이고, 비용을 더욱 절감하며, "중국의 심장"과 같은 우수한 기술을 선보이고, 국내 수소 연료 전지 자동차의 발전을 가속화하는 등 세계 최고 수준에 도달하고자 한다고 덧붙였습니다.

중국자동차산업협회 자료에 따르면, 2019년 중국의 수소 연료전지차 생산량과 판매량은 각각 2,833대와 2,737대로, 전년 동기 대비 85.5%와 79.2% 증가했습니다. 현재 중국에는 6,000대 이상의 수소 연료전지차가 운행되고 있으며, 에너지 절약 및 신에너지 자동차 기술 로드맵의 목표인 "2020년까지 연료전지차 5,000대" 달성을 이뤄냈습니다.

현재 중국에서는 수소 연료 전지 차량이 주로 버스, 대형 트럭, 특수 차량 등에 사용되고 있습니다. 푸위는 물류 및 운송 분야에서 주행 거리와 적재 용량에 대한 요구가 높아짐에 따라 리튬 배터리 차량의 단점이 더욱 두드러지게 나타나고, 수소 연료 전지 차량이 이러한 시장을 선점할 것으로 전망합니다. 연료 전지 제품이 점차 성숙해지고 상용화됨에 따라 향후 승용차에도 널리 적용될 것으로 예상됩니다.

푸위는 또한 중국의 최신 연료전지 자동차 시범 및 보급 계획 초안에서 중국 연료전지 자동차 산업이 지속적이고 건전하며 과학적이고 질서 있는 발전을 추구해야 한다고 명확히 명시되어 있다는 점을 언급하며, 이는 그와 창업팀에게 더 큰 동기 부여와 자신감을 주었다고 말했다.