수소 자동차
최은준
수소 자동차란?
수소자동차는 가솔린 내연기관 대신 수소와 공기 중의 산소를 반응시켜 얻은 전기를 이용해 모터를 구동하여 운행하는 친환경 자동차이다. 일반 자동차와는 다르게 석유연료 대신 수소를 연료로 사용하기 때문에 배기가스의 주성분은 물이고, 질소산화물이 약간 배출되는 것 외에는 공해물질이 거의 배출되지 않는다. 결국 수소차도 전기차의 일종이다. ‘수소연료전기차’라 부르는게 가장 정확하다. 그런데도 이 둘을 확실하게 구분하는 데에는 이유가 있다. 바로 작동방식을 포함한 여러가지 장단점들이 있기 때문이다.(아래의 ‘수소차와 전기차’ 참고)
배경지식이 없는 사람들을 위해 간단히 설명을 하자면, 전세계에서 가장 친환경적인 차라고 할 수 있다. 때문에 요즘같이 환경이 부각되고 있는 시대에, 우리는 수소 자동차의 작동원리를 포함한 많은 관심을 가질 필요가 있다.
수소차의 작동원리
수소 자동차의 작동원리는 생각보다 간단하다.
1. 수소탱크에 저장해둔 수소를 전기발생장치로 보낸다.
2. 연료전지스택에서 산소를 화학 반응시켜 전기를 만들어 모터로 보낸다.
3. 모터를 움직여 전기에너지를 운동에너지로 바꿔 차량을 움직인다.
4. 주행상태에 따라 연료전지에서 만든 전기를 보관한다.
이로써 공기중으로는 어떠한 유해물질도 방출되지 않는다.
환경도 환경이지만, 효율성도 굉장하다.
수소차와 전기차
여러분이나 그 주변을 보면 전기차를 타는 사람들은 쉽게 찾아볼 수 있을 것이다. 하지만 세계에서 수소 자동차 기술력 1위를 보유한 대한민국에서 수소차를 보는 것은 왜그렇게 힘든 것일까? (‘수소차의 문제점’ 참고)
수소 자동차를 얘기할 때는 전기 자동차를 빼고 설명하기는 쉽지않다. 그만큼 수소차와 전기차는 비교할 수 있는 장단점이 많다. 먼저 목적만 봤을때는, 두 차 모두 환경 악화의 속도를 늦추기 위해 발명되었다. 또한 통계적으로 환경에서는 수소차가 확실한 우위를 점하고 있다. 작동원리부터가 다르기 때문이다.
전기 자동차: 우리가 흔히 알고있는 배터리를 사용하여 배터리를 충전하여 굴러한다.
수소 자동차(수소연료전기차): 결국 전기로 굴러가지만, 수소를 충전하여 차 내부에서 전기로 바꾸기 때문에 많은 장점들이 있다.
1. 주행거리
주행거리는 수소차의 가장 큰 장점이다. 앞으로 전기차에 들어가는 배터리가 더 발전한다면 모르겠지만 말이다. 차종에 따라 다르겠지만, 수소차는 평균적으로 한 번 충전해 약 600km를 주행할 수 있는데 전기차는 이번에 나온 현대 아이오닉 5 모델이 430km인데도 생각보다 많은 주행거리를 확보했다고들 한다.
2. 충전방식과 친환경성
전기자동차의 경우 직접 배터리에 전기를 충전하는 방식으로 내연기관 자동차보다는 압도적으로 친환경적이라고 볼 수 있다. 하지만 그만큼의 전기를 생산하기 위해 화력발전소의 생산량이 늘어난다는 것에 그렇게 친환경적인가 하는 생각도 들 수 있다.
수소차는 수소를 저장해 연료전지로 활용해서 이것을 이용해 발전한 전력으로 운행하기 때문에 저비용, 고성능이 가능하다. 또, 하나의 공기청정기처럼 대기 중의 미세먼지를 포함한 불순물을 걸러낼 수도 있다고 하니 친환경적인 것으로는 최고라고 생각된다.
3. 충전 속도
다들 알고 있겠지만 전기차의 가장 큰 단점 중의 하나가 바로 충전 시간이다. 일반적으로는 1시간 이상, 급속 충전을 해야 수십 분이 걸린다. 하지만 수소차는 수소 충전 시간이 매우 짧아서 기존의 내연기관차들처럼 일반 천연가스나 가솔린을 넣는 것과 별 차이가 없다.
수소차의 문제점(단점)
1. 차량의 속도
제로백을 포함한 차량 속도는 전반적으로 전기차가 빠르다. 동력 구조상 단순히 배터리에서 모터로 전기를 공급하면 되는 전기차보다 수소 전지와 산소 화학반응 등 여러 과정을 거쳐야 하는 수소차가 더 불리하기 때문이다. 특히나 수소차는 기존 내연기관차를 능가하는 무거운 동력부품들을 실어야 하기 때문에 무게 면에서도 더욱 불리하다.
2. 충전 인프라
전기차 충전소는 그나마 전국 수만 개 지점이 있는 반면 수소차는 이제 막 설치하고 있는 중이라 전국에 수십 곳 밖에 없다. 시간이 지난다면 전기차 충전소처럼 충전 인프라가 늘어날 수 있겠지만 현재로서는 가장 큰 단점이라고 볼 수 있다.
3. 정비
전기차의 가장 큰 특징이 바로 구동계의 단순화이기 때문에 고장 날 경우 모터나 배터리를 갈면 되어 정비가 무척 단순하다. 하지만 수소차는 매우 복잡한 구동방식과 부피가 큰 구동계 때문에 정비가 극단적으로 까다롭고 전기차를 능가하는 전용 시설이 필요하다는 단점이 있다.
수소 자동차의 미래
수소 자동차엔 이렇게 다양한 장단점들이 있는데, 환경에는 가장 좋기 때문에 발전을 멈춰서도, 관심을 끊어서도 안된다. 우리가 지금 직접적인 도움은 주기 힘들어도 관심을 갖고 지켜봐야 하고, 또 짊어지고 갈 숙제이다.
