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Q&A로 본 수소차의 진실과 오해

작성일 2020.09.18
▲ 여러분은 수소연료에 대해 어디까지 알고 계신가요?
▲ 여러분은 수소연료에 대해 어디까지 알고 계신가요?

'도로 위를 달리는 공기청정기', 이 별명의 주인공은 바로 '수소연료전기차'입니다. 흔히 ‘수소차’로 불리고 있죠. 가장 큰 장점으론 ‘청정함’과 ‘풍부함’이 손꼽히는데요, 탄소를 배출하지 않아 깨끗한 데다가, 수소는 우주 질량의 75%를 차지할 만큼 무한에 가까운 자원이기 때문입니다. 현대자동차의 '넥쏘'가 대표적인 수소차입니다. 기름이나 석탄처럼 고갈에 대한 고민이 없어 부가가치가 커질 미래차 산업으로 불리고 있습니다.

수소차는 미래차 기술과 연관될 산업의 범위가 매우 넓어 수많은 기업이 상생할 수 있는 분야이기도 합니다. 정부는 수소경제를 새로운 미래 성장동력 중 하나로 보고 ‘수소경제 활성화 로드맵’을 발표하기도 했습니다. 그리고 내년에는 수소차 기술 개발 및 보급과 수소 생산·공급, 수소 전문기업 육성 등에 더 박차를 가할 예정입니다. 그래도 아직은 조금 낯설고 도로에서 만나보기도 어려운 수소차, 오늘은 수소차에 관한 궁금증을 해결해드릴게요!

Q. 기름 없이 수소만으로 자동차가 움직일 수 있나요?


답: O

▲ 전기와 연료전지 스택 (Stack)이 있기 때문입니다.
▲ 전기와 연료전지 스택 (Stack)이 있기 때문입니다.

수소(H₂)와 산소(O₂)가 만나면 물(H₂O)이 만들어지는데요. 이 과정에서 전기 에너지가 발생합니다. 발생한 전기를 끌어모아 자동차를 움직이는 힘으로 쓰는 것이죠. 그래서 수소차엔 ‘엔진’이 없습니다. 자동차의 핵심인 엔진이 없다니 상상이 가시나요? 대신에 ‘연료전지 스택(Stack)’이 있습니다. 차내 수소탱크에 저장된 수소는 연료전지로 이동하는데, 차의 공기 흡입구로 유입된 외부의 산소와 수소가 만나 화학반응을 하며 전기를 만들어냅니다. 이처럼 차내에서 만들어진 전기는 모터와 배터리로 공급돼 수소차를 움직입니다.

기존의 가솔린 엔진 자동차는 휘발유를 이용해 화학 에너지가 방출되면 발생하는 열을 이용합니다. 반면에 수소차는 수소와 산소가 결합할 때 발생하는 화학 에너지를 열이 아닌 전기 에너지로 변환해 사용합니다. 그 핵심 장치가 바로 연료전지입니다. 기름 없이 수소만으로 자동차를 움직이게 하는 마법을 보여주죠! 이것이 바로 수소차가 친환경적인 이유입니다.

Q. 수소는 탄소를 배출하는데, 환경에 미치는 영향은 없나요?


답: Δ

▲ 수소 연료는 다양한 종류가 있는데,  '그린 수소'는 탄소 배출이 제로에 가깝습니다.
▲ 수소 연료는 다양한 종류가 있는데, '그린 수소'는 탄소 배출이 제로에 가깝습니다.

수소 자체만 보면 아주 깨끗하고 청정한 에너지입니다. 다만, 수소 역시 연료로 사용하기 위한 절차가 있습니다. 충분한 양이 존재하지만, 자연에서는 수소가 단독으로 있는 건 아니기 때문입니다. 자동차에 사용할 수 있는 에너지 형태로 추출하기 위한 단계를 거쳐야 하죠. 수소도 종류가 있는데, 대표적으로 '그린 수소', '그레이 수소'가 있습니다.

먼저 ‘궁극의 친환경 자원’으로 꼽히는 그린 수소를 설명해 드리겠습니다. '생산 과정에서 탄소가 거의 배출되지 않는 수소'를 뜻하는 그린 수소는, 태양광이나 풍력 등 친환경적인 방식으로 생산된 전기로 물을 전기분해하여 수소로 만들어 저장하는 방식입니다. 물을 분해해 생산하기 때문에 이산화탄소 발생이 없지만, 생산 단가가 매우 높은 단점이 있습니다.

그래서 많이 쓰는 것이 그레이 수소입니다. 현재 우리나라를 비롯한 전 세계 수많은 기업이 수소를 생산하는 현실적인 방법입니다. 그레이 수소는 '부생수소(제철소나 석유화학 공장에서 부가적으로 생성된 수소)'와 '개질수소(천연가스나 석유 가스를 고온·고압의 수증기로 처리해 분리한 수소)' 방식으로 만들어집니다.

향후 ‘그레이 수소’ 중심에서 ‘그린 수소’ 중심으로 바뀐다면 에너지의 대전환이 이뤄지겠죠? 친환경적이고도 고갈되지 않는 자원을 순환해 쓸 수 있는 미래를 준비하기 위해서, 독일이나 호주 등 수소 기술 선도국들은 ‘그린 수소’로의 이행을 준비하고 있다고 합니다.

Q. 수소의 폭발 위험성은 없나요?


답: X

▲ 수소차의 안정성 궁금하셨죠?
▲ 수소차의 안정성 궁금하셨죠?

수소(H₂O)는 가장 가벼운 기체 중 하나입니다. 공기 중에 누출되면 빠르게 날아가 버리죠. 우리가 쓰는 일반 수소는 혹시 불이 붙더라도 다른 곳으로 번질 시간이 없을 만큼 빠르게 타버리고 사라집니다. 수소 하면 가장 먼저 떠올리는 단어가 '수소 폭탄'인데, 연료로 사용하는 일반 수소(H₂)로는 수소폭탄을 만들 수 없습니다. 특별한 기술과 장치가 필요하죠. 중수소(₂H), 삼중수소(₃H)라는 특수한 수소를 활용해 섭씨 1억 ℃, 고온 고압이 되어야 폭탄으로 사용할 수 있습니다. 수소차의 일반 수소로는 어림도 없죠. 수소차에 탑재되는 수소탱크는 에펠탑 무게(7,300t)를 견디도록 설계됐고, 발화점도 수소폭탄보다 낮습니다. 한국산업안전공단은 수소의 위험성이 휘발유나 액화석유가스(LPG), 도시가스보다도 낮다고 보고 있습니다. 즉, 수소차가 폭발할 확률은 제로에 가깝다고 생각하시면 됩니다.

Q. 수소차, 정말로 공기 청정 효과가 있나요?


답: O

▲ 자동차에서 깨끗한 산소를 뿜어낸다면?
▲ 자동차에서 깨끗한 산소를 뿜어낸다면?

수소 연료전지를 탑재한 모든 수소차는 달리는 공기청정기라 해도 손색없을 만큼 뛰어난 공기 정화 능력을 갖추고 있습니다. 차내 연료전지에 쓸 깨끗한 산소를 수집하기 위해 외부 공기를 필터로 정화해 사용하는데, 이렇게 정화한 깨끗한 공기를 다시 대기로 방출합니다. 이만하면 공기청정기의 원리와 비슷하죠? '넥쏘'를 포함한 현대자동차의 수소차의 경우 공기필터, 막 가습기, 기체 확산층 원리로 구성된 3단계 공기정화 시스템을 통해 대기 중에 유입된 초미세먼지를 97% 제거합니다.

특히 넥쏘는 1회 충전 시 주행가능거리가 609㎞에 달하는데요. 물 이외 오염물질을 배출하지 않으면서 미세먼지 저감, 공기 정화 효과를 갖춰 '움직이는 공기청정기'로 불립니다. 넥쏘 1대 운행 시 성인 43명에게 필요한 공기를 정화하고, 1만 대 운행 시 나무 60만 그루를 심은 것과 같은 수준의 탄소 저감 효과를 낸다는 분석도 있습니다.

▲ 수소차에 대한 궁금증을 풀어봤습니다.
▲ 수소차에 대한 궁금증을 풀어봤습니다.

오늘은 수소차에 관한 대표적인 궁금증을 풀어보았습니다. 현대자동차는 2030년까지 국내에서 연간 50만 대의 수소전기차 생산 체제를 구축하겠다는 내용의 ‘FCEV 비전 2030’을 발표하고, 수소전기차 시장에서 입지를 다지기 위한 계획을 하나씩 실행하고 있습니다. 다양한 상용 수소전기차를 선보이고 부산시와 완주군 등에 상용차 전용 수소 충전 인프라를 구축한 것도 이런 노력 가운데 하나입니다.

우리 일상을 더 청정하게 만들 상용 수소차를 앞으로 더 많이 만나게 되길 함께 기대해 주세요!

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