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수소·전기굴착기로
건설 현장 탄소배출 줄인다
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HD현대건설기계 부문 3사가 2050 탄소중립 실현을 위해 기존 내연기관 대신 전기 배터리팩과 수소엔진의 힘으로 작동해 탄소를 배출하지 않는 차세대 제품 개발에 박차를 가하고 있다. 친환경 건설기계 및 엔진을 통해 유럽의 배기가스 규제에도 대응하며 글로벌 경쟁력을 키워나갈 방침이다

word 조아영 <한경ESG> 기자

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배터리팩은 건설기계 장비의 운용 단계에서 온실가스배출 제로zero-emission를 실현할 수 있는 전동화 핵심 부품이다. HD현대인프라코어는 2023년 2월 처음으로 1.7톤 전기굴착기에 들어가는 배터리팩 양산을 시작했다.
전 세계적으로 국가 온실가스 감축목표NDC 상향이 이뤄지고 있으며, 수송 분야의 배기가스 규제도 강화되는 추세다. 특히 유럽에서는 2019년부터 5단계 배기가스 규제EU STAGE-V❶를 통해 건설기계·농기계 등 비도로용 차량 엔진에 엄격한 기준을 적용하고 있다. 북유럽을 비롯한 선진국 일부 도시에서는 정부 공사에 친환경 장비를 필수 조건으로 내세우거나 우선 입찰권을 부여하기도 한다. 글로벌 친환경 흐름 속에서 HD현대건설기계 부문 3사는 전동화·수소 제품을 중심으로 사업 포트폴리오를 재편하며, 강화된 각종 환경규제에 선제적으로 대응하고 있다.
  • ❶ 유럽의 5단계 배기가스 규제EU STAGE-V는 2019년부터 유럽연합EU에서 발효되었으며, 비도로용 차량(건설기계, 농기계 등 Non-Road 차량) 엔진에 적용되는 배기가스 배출 규제 중 가장 엄격한 기준이다. 유럽에서 엔진 및 차량을 판매하기 위해서는 유럽 배기가스 규제EU STAGE-V를 충족시켜야 하는데, 기존 가솔린 및 가스엔진에 적용되던 STAGE-I/II(스테이지1/2) 대비 질소산화물NOx, Nitric Oxides과 일산화탄소CO, Carbon Monoxide, 탄화수소HC, Hydrocarbons의 배출 규제가 강화되어 과거와 달리 인증 기준이 높아졌다.
국가 온실가스 감축목표Nationally Determined Contribution, NDC
2015년 제21회 유엔기후변화협약 당사국총회COP21가 프랑스 파리에서 진행됐다. 당시 참석한 당사국들은 ‘2050 탄소제로’ 사회를 달성하기 위한 중간단계로, 2030년 국가 온실가스 감축목표NDC를 스스로 정하고, 이를 시행해나갈 것을 결의했다. 유엔기후변화협약 사무국은 보다 확실한 탄소 감축을 위해 2020년부터 5년 주기로 NDC를 수정 · 보완해 제출하도록 권고하고 있다. 이에 따라 각국은 NDC를 정해 2030 탄소 감축목표 달성에 나서고 있다. 미국은 1990년 대비 50~52%, EU는 1990년 대비 최소 55%, 일본은 2013년 대비 46% 감축을 목표로 내세웠다.
건설기계 부문 3사, 통합 R&D로 시너지
HD현대건설기계 부문은 탄소배출량을 감축하기 위해 친환경 건설기계 기술과 제품 개발은 필수라고 판단했다. 3사는 그린 택소노미(친환경 분류체계)에 따라 연비 효율 증대를 통한 온실가스와 대기오염물질을 저감하기 위해 친환경 기술을 적용한 제품을 지속적으로 개발해왔다. 최근에는 배터리팩E-powerpack, 수소연료전지 등 친환경 동력 기술개발 및 제품화에 나서고 있다.

2006년부터 HD현대인프라코어와 HD현대건설기계는 중형 하이브리드 굴착기를 선행 개발하며 탄소배출을 줄인 건설 장비에 대한 연구를 진행해왔다. 지난해 8월 HD현대인프라코어의 미니 전기굴착기 출시를 시작으로 중대형 전기굴착기와 수소연료전지, 수소내연기관을 갖춘 건설 장비에 대한 통합 R&D 전략을 수립함으로써 각 사의 친환경 기술 시너지를 극대화하는 데 집중하고 있다.

현재 판매되는 HD현대건설기계 부문 친환경 제품으로는 미니 전기굴착기와 전동지게차가 있다. 지난해 8월 HD현대인프라코어는 선행 개발을 포함해 약 40개월의 개발 기간을 거쳐 1.7톤 전기굴착기를 출시했다. 2024년에는 HD현대건설기계가 1.9톤 전기굴착기를 출시할 예정이다.

전동지게차는 1989년 미국의 예일Yale사와 기술제휴를 맺고 처음 생산하기 시작했다. 실내에서 작업하는 소비자들이 매연이 없는 데다 주행 시 소음이 적은 전동지게차를 선호하는 점을 고려해 일찍이 전동화 제품을 판매해왔으며, 제품군 확대를 추진하고 있다.
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2023년 8월 HD현대인프라코어는 선행 개발을 포함해
약 40개월의 개발 기간을 거쳐 1.7톤 전기굴착기를
출시했다. 사진은 목동현대백화점 팝업스토어에서 전시된
HD현대인프라코어의 디벨론 17톤 미니 전동굴착기 DX20ZE.
전동화 핵심 부품 배터리팩 개발·양산
지속적으로 엔진 사업을 해온 HD현대인프라코어는 완성 장비 외에 배터리팩 사업을 펼치고 있다. 배터리팩은 건설기계 장비의 운용 단계에서 온실가스배출 제로zero-emission를 실현할 수 있는 전동화 핵심 부품이다. HD현대인프라코어는 2020년 1월 사업 타당성 검토를 거쳐 같은 해 8월부터 배터리팩 사업을 진행했으며 2023년 2월 처음으로 1.7톤 전기굴착기에 들어가는 배터리팩 양산을 시작했다.

이 제품은 지난해 HD현대인프라코어 인천공장에 구축한 배터리팩 조립 라인을 통해 생산되고 있다. 현재 국산 리튬이온 셀을 활용해 만든 5kWh 모듈을 조립해 배터리팩을 만든다. 규모는 모듈 30만 개로, 연간 140MW 생산이 가능한 라인이다. HD현대인프라코어 관계자는 “시작 단계의 신규 사업을 위한 테스트베드라고 할 수 있다”며 “이곳에서 생산된 배터리팩은 HD현대인프라코어의 전기굴착기와 글로벌 고객사의 잔디깎이에 탑재된다”고 설명했다. 적용 대상은 기존 내연기관을 사용하던 굴착기, 지게차, 상용차, 선박용·발전용 엔진 등 산업용 장비다.

HD현대건설기계 부문은 지금까지 소형 모델을 중심으로 굴착기를 전동화하고 있지만, 추후 중대형 전기굴착기도 만들 계획이다. 이를 위해 지난 2023년 7월에는 중대형 전동화 제품 개발 로드맵을 수립했다. 디젤엔진을 배터리와 전기모터로 구성된 전기 동력 시스템으로 대체한 1세대 모델에 이어 에너지 회생 등 다양한 고효율화 기술을 접목해 전비가 개선된 2세대 중형 전기굴착기도 선행 개발 중이다. 기술 및 제품 개발을 거쳐 2026년에 제품을 상용화할 계획이다.
수소연료전지 제품도 시제품 제작
HD현대사이트솔루션이 개발 중인 수소지게차의 경우 장비 중량에 따라 사업이 다양하게 추진되고 있다. 파일럿 장비 개발과 실증 모니터링 사업 등을 진행하며 관련 국책과제 사업에도 참여하고 있다. HD현대인프라코어는 60년 이상 엔진 개발 및 생산 노하우와 독자적 엔진 설계 기술, 독보적 연소·후처리 기술을 바탕으로 수소전소엔진 개발을 진행하고 있다. 건설기계 및 상용차용, 산업기계 및 발전기용 등 다양한 용도의 수소전소엔진 개발 과제에 착수해 라인업을 점차 확대해나갈 계획이다.
HD현대건설기계 3사는 친환경 제품의 기술력을 높일 뿐 아니라 제품 생산부터 폐기까지 생애주기 전반을 친환경화하기 위해 노력한다. HD현대건설기계 부문 온실가스배출량 중 약 88%는 건설기계 제품 사용 단계에서 발생한다. 건설 장비로 작업하거나 이동할 경우 디젤엔진 가동에 필요한 연료로 인해 온실가스가 발생하기 때문이다. 이에 전동화와 연비 효율 개선 기술을 적용해 탄소배출을 줄이고, 국내외 사업장에서 발생하는 온실가스배출량도 저감하기 위해 생산 효율을 높이는 솔루션을 지속적으로 적용해 환경영향을 최소화하도록 노력하고 있다.
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사용 단계에서는 장비에 적용된 TMSTele-Management System로 온실가스 발생량을 모니터링한 후 연비 저감 및 친환경 제품으로 전환 등을 추진한다. 생산 단계에서는 태양광 같은 재생에너지를 통한 전력 생산을 도입하고 있다. HD현대건설기계 중국 강소법인과 인도법인에 태양광발전 시설을 구축했으며, 지난 7월부터는 재생에너지 전력 구매 계약PPA을 통해 HD현대인프라코어 국내 사업장에 친환경 전력을 공급하기 시작했다. HD현대사이트솔루션과 HD현대건설기계의 주요 생산 거점인 울산캠퍼스에는 2025년 제조공정 재편을 통해 에너지 사용량 저감을 도모할 계획이다.
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전동지게차는 1989년 미국의 예일Yale사와 기술제휴를 맺고 처음 생산하기 시작했다. 사진은 HD현대사이트솔루션의 적재 능력 1톤급 무인 전동지게차 RS010A-9.
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