수소차 원리 및 장단점, 그리고 전망

안녕하세요 이번 포스팅에서는 친환경 자동차 중에서 아직까지는 좀 낯선 수소차에 대해 이야기를 해 볼까 합니다. 왜 갑자기 수소차를 소개하려하냐구요? 음 우리나라의 현대자동차가 수소차 시장에서는 기술력이 꽤 인정받는 위치에 있기 때문이지요 ; ) 현대자동차에 대한 개인적인 호불호를 떠나 차세대 먹거리를 이미 준비하고 있다는 사실에 놀라워 한번 정보를 확인해 보려 합니다

 

요즘은 길거리에서도 순수 전기자동차가 눈에 많이 띕니다. 유럽의 디젤게이트로 인해 내연기관을 가진 엔진이 점점 설 자리를 잃고 있는데요, 앞으로는 전기차와 같은 친환경차가 대세가 될 습니다. 사실 친환경차라고 하면 전기자동차가 가장 유명한데 이 외에도 수소전기차라는 아직까지는 좀 낯선 영역에 대해 알아보겠습니다.

 

수소차가  무엇인가요?

수소차 원리 를 알아보기 전에 먼저 수소차가 어떤 차인지 정확히 아는 것이 중요합니다. 수소차 는 전기 자동차의 일종인데요, 연료로써 수소와 산소를 사용하여 이들의 화학적 작용으로 전기를 생산하여 주행하는 자동차를 말합니다. 영어로는 FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle) 이라고 합니다. 일반 전기차는 전기를 충전하지만 수소차는 수소를 충전하여 전기를 생산하므로 충전시간이 전기차에 비해 엄청 빠릅니다. 또 가솔린처럼 배기가스가 나오는 것이 아니라 물 또는 수증기만이 배출되므로 궁극의 친환경차라고 할 수 있겠습니다 ; )

출처 : www.seriouswheels.com

 

수소차 원리 - 동력생산은 이렇게!

수소차 원리 를 설명 드리려면 간단한 화학상식이 필요합니다. 긴장하지는 마시구요 ; ) 다들 아시겠지만 수소는 물을 구성하는 원소입니다. 수소2개 + 산소 1개 는 H2O, 즉 물이 되죠. 이 물을 전기분해를 통해 다시 수소와 산소로 분리를 할 수 있는데요 이것을 다시 물로 만들어버리면 어떻게 될까요? 1839년 영국의 윌리엄 그로브 경은 수소와 산소가 만나서 다시 물로 변할 때 화학에너지가 발생이 되는데 이 것이 전기에너지로 변환이 될 수 있다는 것을 발견했습니다. 이 작은 발견 하나가 수소차의 기본 원리가 되는 것입니다.

조금 더 자세하게 수소차 원리 를 설명하자면 고분자 전해질막을 중심으로 하여 양쪽에 연료극(+)과 공기극(-)을 붙이고 양 극에서 수소를 이온화시켜 전자를 분리합니다. 이 전자가 전해질을 거쳐서 음극으로 이동하게 되는데요, 그곳에서 공기를 만나서 물을 만들고 전자가 이동하는 과정에서 전기가 생성된다고 합니다. 이렇게 만들어진 직류전기는 인버터를 거치면서 교류로 바뀐뒤 구동모터에 공급되어 바퀴를 굴러가게 합니다.(출처:koreadaily)

출처:TOYOTA-GLOBAL

 

조금 어렵죠? 수소차 원리 를 간략하게 정리하자면, 수소가 산소를 만나 물이 되는 과정에서 에너지가 만들어 지는데 이 것을 전기에너지로 바꾸어 자동차를 구동시킨다고 생각하시면 됩니다. ; )

 

수소차 장점과 단점

수소연료차의 장점과 단점은 아주 명확합니다. 아직까지 시장이 크지 않기 때문에 생기는 여러가지 단점과 이런 단점에도 불구하고 수소차가 계속 관심을 갖을 수 밖에 없는 장점들에 대해 설명드리도록 하겠습니다. 아래는 나무위키의 내용을 참고하였습니다.

 

☞수소차 장점

1. 연료로써의 효율성 : 수소는 내연기관 연료보다 약 3배가량 열효율이 높다고 합니다. 현재 시점으로 수소 1Kg으로 100Km를 주행할 수 있다고 하니 화석연료는 비할대가 못되는 수준입니다.

2. 배가가스 대신 물 방출 : 연료로써 수소와 산소만을 필요로 하기 때문에 순수 물만이 생성될 뿐 유해한 배기가스가 전혀 나오지 않습니다.

3. 공기정화기능 : 수소차는 달리는 동안 주변 공기를 빨아들여서 정화를 한 후 에너지에 사용을 하고 다시 배기구로 깨끗한 공기를 내보내게 됩니다. 최근에 기사에도 났었는데요. "‘달리는 공기청정기’ 수소차 넥쏘… 1시간에 27kg 공기정화" 이라는 기사에서도 보실 수 있듯이 환경오염이 가중되는 현대사회에 있어 큰 매력포인트가 될 것 같습니다.

4. 빠른 충전시간 : 현대자동차에서 공개한 넥쏘는 충전시간을 5분이라 말하고 있습니다. 5분 충전하면 610Km 주행가능하다고 하니 일반 전기자동차에 비해서는 월등한 장점입니다.

 

☞수소차 단점

1. 수소생산의 문제점 : 수소차는 당연히 수소를 공급받아야 합니다. 그런데 수소를 만들기 위해서는 또다시 전기나 천연가스 등을 태우는 등의 방법을 사용해야 합니다. 그러므로 결국 수소 자체를 생산하는 과정 자체가 친환경적이지 못하다는 비난이 있습니다. 앞으로 해결해 나가야할 문제인 것 같습니다.

2. 부족한 충전인프라 : 수소차가 가지는 가장 큰 단점입니다. 현재 우리나라에 수소충전소가 15군데 밖에 없다고 하는데요. 2108년 현재 정부에서는 수소충전소 160개를 설치하겠다는 계획은 발표했지만 여전히 진척이 없는 상황입니다. 충전소가 없는데 누가 수소차를 사려할까 심히 고민이 되는 부분입니다.

3. 수소의 밀도 : 수소는 밀도가 낮습니다. 내연기관 대비하여 동일중량으로 봤을 때 밀도가 무려 800배나 작다고 합니다. 그래서 많은 수소를 싣어야 하는데 이는 곧 차의 무게나 크기에 영향을 미치게 됩니다. 시스템들의 소형화를 위해서는 밀도 개선이 필요할 것입니다.

 

수소차의 현재, 그리고 앞으로의 대응은?

세계의 자동차 시장은 지금 새로운 출발점에 서 있습니다. 화석연료부터 시작해서 LPG, 전기 그리고 지금 수소까지, 연료의 발전이 상당한 시대인데요. 미래 연료인 수소차는 우리나라의 현대자동차가 기술적으로 세계 선두에 서 있습니다. 1998년에 이미 수소연료전지를 개발 했고 2013년에는 투쌑ix35 FCEV 상용화에 성공을 했거든요.
수소차의 세계 선두라는 위치는, 세계의 자동차 회사들이 전기차 개발에 몰두할 때 현대차는 전기차에 대한 대응은 좀 늦었지만 수소차의 개발을 포기하지 않았기에 얻은 결실이라 할 수 있습니다.

다국적 컨설팅기업인 KPMG가 발표한 ‘2018 글로벌 자동차산업동향 보고서’에 의하면 수소전기차는 2025년 자동차산업 핵심 트렌드가 될 것이며 2030년에 수소전기차가 전체 자동차 비중 21%(2600만대)를 차지할 것으로 전망했습니다. 또 2040년에는 전 세계 자동차 4대 중 1대가 수소전기차가 될 것으로 예상했는데요. 앞으로 미래 자동차의 한 획이 될 만한 기술인 것 같습니다.

수소차의 밝은 미래를 위해서는 정부에서도 인프라의 확충을 위해 많이 노력해 주어야 하는데요, 현재는 지원이 미흡하다보니 2018년 4월 현재는 중국에도 밀릴 수 있다는 기사도 나돌고 있습니다. 세계 1위 기술력에 걸맞도록 정부의 적극적인 정책적 지원이 필요한 시점이라 할 수 있습니다. 아래 사진은 독일의 수소 충전소 인데요, 이러한 인프라가 갖추어 지는 것이 무엇보다 먼저일거라는 생각이 듭니다.

출처 : 뉴시스

 

이상으로 수소차 원리 와 장점 및 단점, 그리고 현황에 대해 알아보았는데요, 우리나라가 수소차의 미래를 이끌수 있는 그런 날이 오기를 기대하겠습니다. 즐거운 하루 보내시기 바랍니다 ; )