수소전기차의 미래- 더 이상 미래가 아니다

2018년 출시된 현대자동차의 수소전기차 넥쏘

 

 

 

단어에서 유추할 수 있듯이 수소자동차는 동력의 연료로서 수소를 사용하는 차량이다. 

이러한 차량의 발전 장치는 전동기 구동을 위해 내연기관의 수소를 태우거나 연료전지 내에서 수소를 산소와 반응시켜 수소의 화학 에너지를 역학적 에너지로 변환시킨다. 운송 연료 공급을 위해 수소를 널리 사용하는 것은 제안된 수소 경지의 필수 요소이다.

 

 

 

 

수소전기차는 수소저장 탱크 내 수소를 직접 태워서 에너지를 발생시키는 것이 아니라 수소와 공기 중 산소의 전기화학반으을 통해 전기를 생성하고 전기로 모터를 돌려 동력을 발생시키는 원리이다. 부산물로 물을 배출하면 전기모터 구동으로 소음이 적다.

 

수소전기차는 저장탱크의 수소와 공기 중 산소를 전기화학반응을 통해 생성된 전기를 동력으로 활용하며, 전기차는 전력망의 전기를 배터리에 저장하고 전기를 동력으로 활용한다. 하이브리드차는 엔진과 배터리를 동력으로 활용하는 차량이다. 하이브리드차에서 전기차 쪽으로 갈수록 내연기관 대신 모터 사용율이 증가하여 유해배출가스가 없어 친환경에 가까워진다. 특히, 수소전기차의 경우 유해배출가스가 없을 뿐 아니라 공기 정화 효과까지 있어 친환경에 가장 부합하는 차량이다.

 

이러한 수소차는 생소하기 때문에 안전하지 않은지에 대한 우려가 생기게 된다.

 

일단, 수소탱크는 고압에서도 잘 견딜 수 있도록 철보다 10배 높은 강도를 가진 탄소섬유 강화 플라스틱으로 제작되었고, 충격을 완화시켜주는 장치와 화염에 오래 견디도록 특수 코팅을 적용하여 안전성을 확보했다. 

 

기본적으로 차량에 수소탱크가 설치된 상태에서 내연기관 차량과 동일한 조건으로 충돌시험을 진행하여 안전성을 검증했고, 추가적으로 총격시험, 화염시험, 극한온도 반복시험, 투과시험, 낙하시험 등 수소탱크에 대한 인증시험을 두루 실시하게 된다. 

 

이를 통해 극한의 더위와 추위, 날카로운 물체에 의한 표면 손상, 높은 곳에서의 낙하 충격 등 외부 이상 환경에서도 수소탱크의 안전함을 검증하게 된다.

 

그렇다면, 수소 때문에 수소폭탄의 위험성을 생각할 수도 있다.

수소전기차의 연료로 사용되는 수소가스는 수소폭탄에 사용되는 중수소나 삼중수소와는 반응 원리나 개념이 전혀 다르다. 수소전기차의 연료로 사용되는 수소는 우리가 흔히 말하는 '수소'로, 산소와 수소의 단순 화학 반응으로 작동하게 된다. 

반면에 수소폭탄에 사용되는 중수소(2H) 삼중수소(3H)는 자연상태에서 극소량 존재하며 1억℃ 이상의 온도조건에서 핵융합 반응을 일으켜야 폭발이 가능하다.

 

 

 

 

 

수소전기차는 공기정화에 탁월하다.

수소전기차는 수소와 산소를 전기화학 반응으로 전기를 얻어 움직이는 차량이며, 연료 전지의 내구 성능 확보를 위해 공기중 CO 등 화학물질을 제거한 후에 연료 전지에 공급하게 된다. 이를 통해 공기 중 먼지나 화학물질은 3단계 공기정화 시스템을 통해 정화된다. 여기에서 초미세먼지의 99.9% 이상이 제거된다.

 

파리기후변화 협정 이후 환경 규제 및 정책이 강화되고 있어, 무공해자동차인 수소전기차와 전기차 시장은 지속적으로 성장할 것으로 전망된다. 수소전기차와 전기차는 미래 자동차 시장에서 현재 내연기관의 가솔린-디젤 기술과 유사하게 공존할 것으로 예상된다. 배터리 전기차는 단거리 운행과 승용차 개발에 유리하며, 수소전기차는 장거리 운행과 상용차 개발에 유리하다고 볼 수 있다. 수소전기차 기술과 전기차 기술은 서로 단점 보완이 가능하기 때문에 하나의 기술만 존재할 것이라는 단편적인 접근은 무의미하다고 판단된다. 국제에너지기구, 맥킨지, 블룸버그, 마켓앤마켓 등은 2030년 이후에도 수소전기차와 전기차는 공존하는 것으로 전망하고 있다.

 

수소전기차의 가격이 동급 내연기관이나 전기차에 비해 고가인 이유는 연료전지스택 등 핵심부품의 가격이 비싸기 때문이다. 

수소전기차 가격 하락을 유도하기 위해 정부는 기술개발 지원 확대를 통해 핵심부품 국산화율 100% 달성을 추진하고 있다. 아울러 연간 생산능력 확충을 통해 규모의 경제에 따른 생산 원가 하락이 이루어진다면 가격경쟁력 확보가 가능하다고 판단되어진다.