농기계는 인구증가 및 식량 부족 문제에 따라 지속적으로 그 수요는 증가하여 2027년에는 206,000백만$까지 성장할 것으로 예상되고 있다(Freedonia group, 2019). 그러나, 이러한 농기계의 지속적인 증가는 식량의 안정적인 생산이라는 긍정적인 효과가 있는 반면, 대기 환경 문제에 부정적인 효과도 있어 이를 해결하기 위한 노력이 필요한 실정이다. 농기계의 운영대수는 1,932,577대(농림축산식품부, 2021)로, 도로이동오염원의 등록대수 24,910,000대(국토교통부, 2022)의 7.8%에 불가한 숫자이다. 그러나, 미세먼지(PM-10, PM-2.5)는 전체 이동오염원(46,159톤)의 5.2%로 도로이동오염원 12,903톤의 18.6%인 2,402톤의 미세먼지를 발생시키고 있어, 도로이동오염원과 같이 친환경 동력원으로의 전환이 필요한 실정이다.
친환경 농기계에 대한 연구는 2000년도 초반부터 진행되어 하이브리드 트랙터, 전기 트랙터 등이 개발된 사례가 있으며, 최근에는 수소연료전지 트랙터를 개발 중에 있다.
글로벌 농기계 기업인 John Deere는 2008년 마일드 하이브리드 트랙터를 상용화하였으며, 최근에는 파워트레인 전동화를 위하여 전기-기계 구동 무단변속기인 eAutoPower Transmission을 개발하여 상용화하였다. STEYR는 인휠(In-wheel) 구동 방식의 200마력급 하이브리드 트랙터를 개발 중에 있으며, FENDT는 100마력급 전기 트랙터인 e100 Vario를 출시하는 등 다양한 전기 구동 기술을 개발 중에 있다. 특히, Monarch와 Solectrac은 60마력급 소형 전기 트랙터를 상용화하여 자율주행 기술과 연동하여 다양한 스마트 농업 기술을 개발하고 있다. 국내에서는 LS엠트론이 병렬형 하이브리드 트랙터를 양산한 사례가 있으며, ㈜대동, LS엠트론, TYM과 같은 국내 농기계 제조사는 모두 40마력급 소형 전기 트랙터를 개발하였으나, 배터리 가격 등으로 인한 가격 상승 문제로 아직 상용화하지 못한 실정이다.
배터리 기반의 전기 구동 기술은 대부분 소형 마력 트랙터에 적용되고 있으며, 고부하 작업을 수행하는 대형 마력에는 에너지 밀도가 상대적으로 높은 수소연료전지 기반의 트랙터가 개발 중에 있다.
New Holland는 농업기계 분야 최초로 디젤엔진과 수소연료전지를 이용한 수소-디젤 하이브리드 트랙터를 2019년 독일 Agritechnica 전시회에 출품하였으며, 현재 상용화하였다. John Deere는 암모니아-수소를 이용한 수소트랙터를 개발하고 있으며, 일본 구보다는 2025년 북미 및 유럽 시장을 타겟으로 50~100마력대 수소연료전지 트랙터 출시를 준비하고 있다.
국내에서는 농림식품기술기획평가원 지원하에 수행되고 있는 140마력급 수소연료전지 트랙터 개발 과제가 충남대학교 주도하에 국내 농기계 3사와 현대모비스, 한국자동차연구원 등과 함께 수행되고 있다. 수소연료전지 트랙터는 전력을 공급하는 수소파워팩, 풀-프레임 타입의 샤시, 고부하 작업이 가능한 전동 모터 및 변속기 등 다양한 신기술을 적용하여 개발할 예정이다. 현재 제작 중인 1차 시작품은 샌드박스 규제가 통과되는 시기인 2024년 하반기 시험 구동을 목표로 하고 있으며, 2026년까지 수소연료전지 기반 트랙터를 상용화하는 것을 목표로 하고 있다. <다음호에 계속>