본문내용 바로가기

[오토저널] 군용차량 및 군용 수소전기차의 국내외 현황 및 발전방향

글로벌오토뉴스 조회 수629 등록일 2022.05.12.
공유

URL이 복사되었습니다.
원하는 곳에 붙여넣기(Ctrl+V)하세요.

레이어 닫기

군용차량 현황국군용 최초 군용차량은 한국전쟁이 발발하고 전장에 많은 병력과 군수물자 수송을 위해 도입되었다. 당시 정부는 민간 트럭을 국군용 군용차로 사용하기 위해 징발을 시작하였고 부족한 군용차량 확보하기 위해 미군에 지원을 받아 군용차량 1만 여대 중 일부를 운용하였다.


베트남 파병이후 미국으로부터 군용차량을 공여받아 지금의 군용차량으로 이어져 오고 있으며 공여받은 군용차량은 1975년도에 국산 군용차인 K-100(¼톤), 1978년에는 K111 (¼톤)과 K-511(2½톤 트럭), 그리고 1980년에 K-311(1¼톤 트럭) 군용차량 운용을 시작하였다. 현재 군용차량으로 운용되는 차종은 ¼톤, 1¼톤, 2½톤, 5톤, 15톤으로 차종별로 계열차량과 트레일러가 운용되고 있다. 2012년부터 1/4톤(K131)단종에 따라 최소개조 상용짚이 운용되고 있으며 2016년 소형 전술차량의 개발로 군용차량은 전술차량, 표준차량, 상용차량이 운용되고 있다<그림 1>.





군용차량을 보통 지프, 닷지, 두돈반, 밥차, 60등 차종별 다양한 애칭으로 지금까지 변함없이 불리고 있으며 전투지원을 위해 병력 및 물자 수송을 주목적으로 샤시(플랫폼)을 활용하여 화기탑재, 전술지휘, 화력통제 등 임무에 운용되는 차륜형 기동장비로 야지 적재중량에 따라 <그림 1>과 같이 구분하고 다양한 차량의 형태로 카고, 구난차, 급유차, 무기탑재차량 등의 다양한 계열차량이 존재한다.





군용차량은 <그림 2>와 같이 무기체계와 전력지원체계로 구분되고 있으며 무기체계 차량은 정찰, 무기탑재 등의 임무를 수행하는 전투차량과 진술지휘, 화력지원 임무 등을 수행하는 지휘용 차량 그리고 병력, 물자 지원 및 구급임무를 수행하는 작전지속지원 차량으로의 구분된다. 그리고 전력지원체계는 일반차량과 특수차량으로 구분하며 일반차량은 승용차 트럭류, 트레일러, 버스류 등이 포함되며, 특수차량은 폭발물 처리차량, 물자취급/운반차량, 소방차량, 근무지원차량, 정비지원차량으로 구분한다.


군용차량 개발전략 및 전기동력원 적용
최근 해외군의 군용차량 개발 전략은 전통적인 지상 전투를 위해 개발된 차량을 대체하기 위해 빠른 기동성과 방호력을 갖추어 신속하게 기동이 가능하도록 변화시켜 나가고 있다. 미군의 군용차량 개발 전략은 Iron Triangle로 적재중량, 방호력의 균형을 맞추자는 전략으로 적용 차량은 HMMWV(High Mobility Multipurpose Wheeled Vehicle)을 대체하는 JLTV(Joint Light Tactical Vehicle)이다.





군용차량은 민간의 자동차 개발방법과 다소 차이가 있는데 상품성 측면에서 생산/판매 대수를 늘리는 개발방법이 아니라 정해진 편제계획에 따라 획득하고 다양한 장비를 탑재가 용이하도록 소량다품종 차량 장기간 생산될 수 있도록 개발하고 있다. 군용차량 개발은 체계공학 절차에 따라 운용, 폐기에 이르는 일련의 과정에 전수명주기 관점을 고려한다. 개발과정에서 성능검증은 개발시험평가(Developmental Test and Evaluation, DT&E)와 운용시험평가(Operational Test and Evaluation, OT&E)로 나누어 진행하고 있으며 각 단계별 주행 내구도 목표주행거리를 완주해야만 개발 관문을 넘을 수 있다. 따라서 시험평가 단계별로 군사요구도 목표기준에 대한 성능검증을 실시하고 이후 군에 전력화를 진행한다.


전력화된 군용차량은 군 요구성능을 충족하였더라도 전력화 시간이 지나면서 여유 구동력, 확장성, 안전성, 편의성 측면에서 지속적인 성능개량이 요구되고 있다. 또한 최근 자동차와 모빌리티의 변화와 같은 기술 변화에 따라 새로운 체계 및 성능개량 소요제기가 생겨나고 있다. 기술변화를 적용한 대표적인 사례로는 상용차량의 샤시와 부품을 활용하는 공용화율을 높인 중형표준차량사업(육군 전술차량 2 1/2톤, 5톤, 방탄킷 트럭 교체 추진사업)이 대표적이다. 따라서 최근 민간의 전자화 및 자율주행, 친환경화 차량에 활용을 검토하고 있으며 신개념 차량 개발 요구는 동력변화에 대응하는 친환경 재생에너지의 비중을 늘려 군용차량에서도 친환경화를 추진하는데 목표를 하고 있다. 친환경 군용차량 획득을 추진하기 위해서는 군사요구도 항목 설정과 험로극복능력, 합동작전 임무수행을 위해 기동성능, 1회 충전거리, 전자파 대책 등에 대한 작전운용설정 기준이 확보되어야 한다.


친환경차 선택기준을 살펴보면 민간은 1회 주행거리 충전 시간, 차량 가격, 최신기술 적용, 저렴한 유지비, 정부혜택 측면에서 구매되는 반면 군용 친환경차는 작전수행능력 측면에서 1회 주행가능 거리(항속거리), 기동성, 소음, 온도, 충전 인프라, 레이아웃, 안전성 등의 측면에서 군사요구 설정까지제한요소가 많은 것은 사실이다. 현재 친환경차에 대한 군 적용을 위해서는 제일 먼저 1회 충전 거리가 우선시 될 것으로 예상되며 현재 전기차의 1회 충전거리는 승용 370km, 대형버스 319km 수준이며, 수소전기차는 1회 충전 거리는 승용 SUV 기준 887.5km, 대형트럭 기준 400km 수준이다.


전기차와 수소전기차의 비용분석 자료 <그림 4>를 살펴보면 승용 SUV급 전기차와 수소전기차의 1회 충전 주행 가능 거리-시스템 비용 비교에서 1회 충전거리는 355km에서 비용균형점이 형성된다. 주행에 필요한 전기차의 배터리 용량은 65.4kWh로 시스템 비용은 7,200달러(865만원)이고 수소전기차는 연료전지 100kw급의 비용은 4,522달러(547만원)로 소요된다. 전기차와 수소전기차 비용을 배터리와 연료전지 관점에서 1회충전 주행거리 355km에서는 동일한 비용이 들어간다. 1회 주행거리가 낮은 전기차일 수록 355km 이하에서 수소전기차 대비 낮은 시스템비용으로 운용가능하며 1회 충전거리 355km 이상에서는 수소전기차가 전기차에 비해 경제적이다. 전력화된 군용차량 항속거리는 1¼톤 450km, 2½톤 600km, 5톤 600km로 수소전기차를 활용한 군용화가 전기차를 활용한 군용화보다 기존의 운용개념을 연계하는데에 적합하다.


미군은 미래 군용차량은 전자화 및 네트워크화로 소비전력이 증대될 것으로 예상하고 있다. 군용차량의 전자화 및 네트워크에는 사격통제장치, 통신장치, 항법장치, 디스플레이 등이 예상된다. 현재 운용차량의 내부발전 성능 10~20kW으로는 미래 전술적 운용에 부족할 것으로 예상되며 미래 내부 발전기를 통해 30kW 이상이 소비전력 발전이 가능해야 할 것으로 예측된다.


군용 수소전기차 개발 사례
국내 군용 수소연료전지를 개발한 사례는 드론분야를 제외하고 수소연료전지 적용은 전무한 실정이다. 민군겸용기술개발로 진행된 특수임무 차량용 고기동 하이리드 추진시스템 개발(2009~2015, ADD, 5톤급 4륜구동 디젤하이브리드)을 시작으로 고전력 임무장비에 대한 안정적인 전력공급, 기동성과 생존성 증대를 위한 등판성능, 가속능력 증대 및 저소음 주행능력 부여, 미래 군의 에너지 소비에 대비한 기술개발 측면의 전동화 연구에 대한 개발사례는 있다. 해당기술은 내연기관과 배터리 기술을 이용한 전동화 연구로 수소전기차 개발과는 기술적 차이가 존재하나 전력공급, 전기구동 방식에 대한 기술은 확보된 것으로 보여진다. 군용 수소전기차 관련하여 수소경제위원회에 국방부 차원에서 참여하여 수소전기차 활용 및 충전소 설치에 대한 이슈가 현실화되고 있는 수준이다.


하지만 해외군은 수소전기차에 대한 다양한 시제품 제작 및 전투실험을 통해 미래 군용차량을 발전시키고 미군은 수소연료전지와 배터리 등 친환경 에너지원를 활용한 군용차량개발을 진행하고 있다. 그 핵심에는 TARDEC(Tank Automotive Research, Development and Engineering Center)과 GM Defense, HYDROTEC 주도로 진행하고 있다.





GM은 2005년 실버라도 수소연료전지 시스템을 탑재하여 수소전기차를 개발하였고 이후 2016년 높이 1.9m, 폭 2.1m 크기의 37 inch 타이어를 장착한 콜로라도 ZH2의 시제품과 2018년 콜로라도 상위 모델로 실버라도 ZH2 수소전기차를 개발하였다.





미군의 수소연료전지 군용차량 개발에는 <표 1>과 같이 JLTV, FMTV(Family of Medium Tactical Vehicles), HEMTT(Heavy Expanded Mobility Tactical Truck)에 대하여 단계적으로 개발 전략이 제시하고 있다. 차량별로 수소충전량은 JLTV 25kgH2로, FMTV 35kgH2, HEMTT 80kgH2으로 충전량을 설정하고 있다.





수소전기차의 장점으로는 <그림 5>와 같이 소음과 열발생 온도를 비교하였다. 기존 내연기관과의 비교를 위해 HMMWV와 ZH2(콜로라도)비교하여 10mph 주행 상태에서 100m 거리에서 공회전 상태에서 소음을 측정결과 내연기관 대비 75~90% 소음이 감소하는 것을 확인하였다. 내연기관과의 방향별 발열온도 측정결과 일부 방향에서 내연기관보다 3도 낮은 것을 확인하였다.


따라서 수소전기차는 기존의 내연기관 대비 수소연료전지 특성상 소음이 낮고 열발생이 적어 내연기관에 비해 가까운 거리에서 각종 작전을 수행할 수 있을 것으로 예상된다. 2017년 GM이 발표한 SURUS(Silent Utility Rover Universal Superstructure)는 400마일(643km) 이상을 주행할 수 있으며, 두 개의 전기구동 유닛, 리튬 이온 배터리, GM의 2세대 연료전지 시스템이 적용되어 있다. 4륜 조향 시스템과 발전된 서스펜션 시스템이 적용되어 있다. 이러한 공용화 플랫폼은 활용하여 다양한 계열화 차량을 개발할 수 있다.


실버라도 ZH2 플랫폼은 100kW 연속 전력을 출력할 수 있으며 2 Gal/hr의 생성수 확보할 수 있다. 또한, 3분 충전으로 400마일 이상의 항속거리가 확보된다. 작전임무 중 비상상황에 대비를 위해 연료를 개질하여 활용하거나 다른 차량으로부터 비상충전 기능을 포함하고 있다.


미군은 야전부대에서 수소전기차 운용을 위해서 사용연료인 JP8을 이용하여 수소를 추출하는 개질기에 대하여 시제품을 개발하여 성능을 검증 중에 있다. 개질기는 1일 기준 18~30kg H2 생산이 가능하고 야전부대 운용을 가능하게 한다.


군용 수소전기차 발전방향
해외군의 사례에서 보듯이 군용차량에 내연기관을 수소연료전지로의 전환을 위해서 지속적인 시제품 개발과 전투실험을 통해 운용개념 및 전투지원을 발전시켜 나가고 있다. 수소전기차에 대한 해외군과의 기술격차를 줄이고 수소를 대체에너지원으로 활용을 통해 차량의 기동성, 항속거리, 기동소음, 발생열을 낮춰 기존 내연기관보다 적으로부터 탐지를 줄이는 기술적 장점을 극대화하여 신개념 군용차량 개발에 박차를 가해야 할 때이다.





국내 자동차 제조기술과 친환경 차량기술은 세계적 수준으로 세계 최초의 수소전기트럭 상용화 성공과 유럽 통합규격인증(CE)을 획득하고 있어 민간기술을 활용한 차량개발이 이루어져야한다. 또한, 수소전기차 도입으로 새로운 운용개념의 도입을 통한 국방전력발전과 작전지속능력을 강화를 이끌어야 한다.


우리군의 수소전기차 도입을 위해서 평시에는 후방 군수지원 부대 등의 에너지보급 및 수송거점화, 충전인프라를 설정하고, 전시에는 작전반응속도를 높이고 작전지속능력 보장을 위한 기동형 충전시스템 적용을 통한 근접지원을 강화가 요구된다. 또한 야전부대에서 수소전기차 사용에 대한 제한사항이 발생하지 않도록 장비(충전기 및 개질기) 개발 및 차량의 내구성 확보가 요구된다.


또한 차량개발에 있어서 기존의 개발방법으로는 군사요구도 설정에서부터 차량개발, 소요제기부터 전력화까지 많은 시간이 소요될 것으로 예상됨에 따라 개발 후 경쟁력 있는 차량 개발에 대한 대책을 수립하고 진화적 연구개발을 통한 세계적 수준의 군용차량 개발이 이루어져야 한다. 또한 급변하는 수소전기차 부품을 활용하기 위해서는 배터리 및 충전시스템, 연료개질기 등 핵심기술이 개발과정에서 수용될 수 있도록 진화적 연구개발 방법이 요구된다.



수소전기차 개발을 위해서는 단기적으로는 정부정책 등과의 연계한 작전지속지원 분야를 중심으로 시범적용(운용평가, 전투실험)을 통한 군 적용성 및 개선 소요를 도출하고 우리군이 운용중인 소형전술차량, 개발중인 중형표준차량 중심으로 수소전기차 개발이 요구된다. 중장기적으로는 기술개발 로드맵 구축하여 수소전기차 및 충전 인프라, 핵심기술에 대한 기술선점을 위한 중장기적으로 민군 협력이 필요하다.​

글 / 성창현 (한국자동차연구원)
출처 / 오토저널 2021년 8월호
<저작권자(c) 글로벌오토뉴스(www.global-autonews.com). 무단전재-재배포금지>
다나와나 네이버, 카카오, 페이스북 계정으로 로그인 하신 후 댓글을 입력해 주세요.

[공수전환] G70 슈팅 브레이크 Vs V60 크로스컨트리
그동안 국내 자동차 시장은 흔히 '왜건의 무덤'으로 불려왔다. 국산은 물론 일부 수입차 브랜드가 야심 차게 내놓은 왜건들 마다 번번이 미미한 판매
조회수 197 2022.07.06.
오토헤럴드
[아롱 테크]
전기차가 대중화하면서 정비 및 관리에 대한 관심과 니즈가 커지고 있지만 관리소홀, 부품결함 등으로 인해 고장이 발생하거나 관련상식 등 정보부족으로 소비자들이 정
조회수 229 2022.07.04.
오토헤럴드
경차 연간 10만 대에 멈췄는데, 광주모터스는 캐스퍼만 만들고 한국서만 팔아야
광주글로벌 모터스(이하 GGM)는 20여 년 만에 국내에 지어진 자동차 생산 시설이라는 점에서 큰 의미가 있다. 공공적 주주로 구성됐고 경형 SUV 현대차 캐스
조회수 446 2022.07.04.
오토헤럴드
[레트로 vs. 오리지널] 04. 토요타 오리진 vs. 크라운
일본 최대의 자동차 업체인 토요타가 처음 자동차를 만든 것은 1935년의 일이다. 세 대의 A1 시제차를 만든 뒤 1936년부터 세단인 AA형과 컨버터블인 AB
조회수 171 2022.07.04.
오토헤럴드
206. 유럽연합의 2035년 내연기관 금지법, 그리고 해결해야 할 과제들
2022년 6월 28일, 유럽에서는 2021년부터 2030년까지 유럽 회원국들의 연간 배출량 감축안을 개정하면서 유럽이사회는 CO2 배출량 감축 목표를 2030
조회수 107 2022.07.04.
글로벌오토뉴스
[특별기고] 3D익스피리언스로 실현하는 도심 항공 모빌리티(UAM)의 진화
자동차산업은 큰 틀의 변화에 직면해 있다. 전기차를 필두로 자율주행차, 커넥티비티, 모빌리티 등 방향성은 정해졌다. 코로나19와 러시아와 우크라니아 전쟁 등으로
조회수 138 2022.07.04.
글로벌오토뉴스
쌍용 토레스의 디자인
쌍용자동차 재기의 염원을 담은 신형 SUV 토레스(TORRES)가 공개됐다. 우리나라에서 SUV 전문 메이커로 불리기도 하는 쌍용자동차의 코란도 시리즈의 명성을
조회수 190 2022.07.04.
글로벌오토뉴스
[레트로 vs. 오리지널] 03. BMW Z8 vs. 507 "계속 진화했다면? 호기심의 결과"
1997년 도쿄 모터쇼에서 BMW가 선보인 콘셉트 카 하나가 사람들의 관심을 끌었다. Z07이라는 이름의 차는 전형적인 롱 노즈 숏 데크 스타일이 돋보이는 스포
조회수 344 2022.07.01.
오토헤럴드
[현장에서] 쌍용차 토레스 실물 영접
"절대 무너지지 않을 성벽을 표현했다." 이 강 쌍용차 디자인센터 상무는 29일 평택 디자인센터에서 가진 '디자인 비전 및 철학'을 설명하는 자리
조회수 1,154 2022.06.30.
오토헤럴드
[기자 수첩] 현대차 신차 품질 업계 평균에도 못 미쳐, 1등 제네시스도 사실은 후진
미국 시장조사업체 제이디파워(J.D.Power)가 ‘2022년 신차품질조사(IQS, Initial Quality Study)’ 결과를 28일(현지 시각) 발표했
조회수 553 2022.06.30.
오토헤럴드
2년 전 뉴스 목록보기 보기
리스트광고

브랜드 선택

비교하기