수소차, 과연 안전한 걸까요?
[팩트체크] 수소차는 달리는 수소폭탄이다?
화석연료가 고갈될 것이라는 전망에 따라, 석탄ㆍ석유 연료의 대안을 수소에서 찾았어요. 화석연료로 인해 이산화탄소 배출량이 압도적으로 높아지면서 지구 평균 온도가 날이 갈수록 오르고 있는 지금, 화석연료 대체는 피할 수 없는 미래입니다. 수소가 주요 에너지가 되는 미래의 경제를 바로 수소경제라고 불러요. 수소경제라는 말은 미래학자인 제러미 리프킨이 2002년 출간한 『수소경제』에서 처음 제시한 것으로 알려져 있죠.
수소에너지는 수소 형태로 저장하고 사용하는 에너지원으로 석유나 석탄을 대체하는 미래의 궁극적인 청정에너지원 중 하나로 기대를 받고 있습니다. 수소에너지의 원료가 되는 물은 지구상에 풍부할 뿐 아니라 수소를 연소시켜도 산소와 결합하여 극소량의 질소와 물로 변하므로 공해 물질로 인한 환경오염 우려도 없죠.
출처 : 게티이미지 코리아수소에너지는 수소 자동차와 같이 석유를 연료로 사용하고 있는 모든 엔진 및 연료 분야에서 사용할 수 있어요. 1956년에 로켓 연료로 액체 수소를 사용하기 위한 연구가 이미 시작되었고, 아폴로 우주선의 새턴 5형 로켓으로, 스페이스 셔틀의 엔진용 연료로 실용화되었죠. 2014년에 수소연료전지 자동차가 세계 최초로 출시되었고 수소 연료로 사용이 보편화되면서, 장기적으로는 수송 수단의 대체에너지원으로 주목받고 있습니다.
우리나라에서는 1980년대부터 관련 기초연구에 착수하였고 대체에너지 기술 개발사업 중장기계획에 따라 차세대 신재생에너지 기술 개발사업의 하나로 수소에너지 기술을 상용화 단계까지 끌어올리기 위한 기초연구의 강화에 노력하고 있습니다.
최근 우리나라 정부도 수소경제 활성화를 위해 지난 2019년 1월 17일 수소차와 연료전지를 중심으로 산업생태계를 재편한다는 내용으로 ‘수소경제 활성화 로드맵’을 발표했어요. 수소경제 활성화 로드맵의 목표는 수소차와 연료전지 분야에서 2040년까지 세계시장 점유율 1위를 달성하는 것입니다. 이를 위해 2018년 2,000대 수준이었던 수소차 누적 생산량을 2040년까지 620만 대(내수 290만 대, 수출 330만 대)로 확대한다는 계획입니다. 또 수소차 확대를 위한 충전 인프라인 수소충전소는 2018년 14개에서 2040년 1,200개소로 늘릴 예정이에요.
출처 : PIXABAY그러나 수소차에 거는 기대만큼 소비자들의 큰 우려를 받는 것도 사실인데요. 가장 흔히 하는 걱정은 수소차 주행 중 교통사고가 났을 때 안전성에 대한 우려입니다. 우려하는 부분은 크게 2가지입니다. 바로 연료전지 노출에 의한 감전 위험과 수소탱크 파열에 의한 화재나 폭발 위험이죠.
하지만 수소가 쉽게 폭발하는 물질이라는 우려와는 달리 실제 수소의 폭발 가능성은 매우 낮은 편입니다. 수소가 폭발한다는 인식은 폭발력이 강한 수소폭탄에서 비롯되었어요. 수소차의 연료인 수소는 수소폭탄에 사용되는 중수소·삼중수소와는 다르며 자연 상태에서 수소는 중수소·삼중수소가 될 수 없습니다. 수소폭탄에 사용되는 중수소·삼중수소는 자연에서 만들어질 수 없는 물질이라는 거죠. 즉, 수소 연료와 수소폭탄의 수소는 물리적으로 다르다고 할 수 있습니다.
그뿐만 아니라 수소폭탄과 수소차에 쓰이는 반응 원리도 화학적으로 다르죠. 수소폭탄은 수소의 원자핵이 융합해 헬륨의 원자핵을 만들 때 방출되는 에너지를 파괴용으로 사용한 것입니다. 그러나 수소차는 산소와 수소가 단순한 화학반응을 일으킨다고 폭발이 발생하지 않아요. 수소폭탄은 폭발할 때 1억도 이상 되는 온도가 필요하지만, 수소차의 운전 온도는 70도 정도에 불과하죠.
또 수소 폭발도 수소가 모여 가스 구름을 형성해야 하고 발화원이 있어야 합니다. 하지만 수소는 공기보다 14배나 가벼워 누출시 빠르게 확산하기 때문에 가스 구름이 잘 형성되지 않아 폭발 위험성도 낮습니다. 수소는 확산 속도도 굉장히 빨라 누출이 있더라도 정체되어 있지 않고 위로 떠올라 확산이 되기 때문에 안전한 기체라고 할 수 있습니다.
현대자동차에 따르면 수소차는 내압 용기(수소 저장탱크)를 포함한 수소차의 최적 설계를 통해 수소, 고전압, 전기안정성 부문에서 안전 인증을 획득해야 합니다. 차량은 정면·후방·측면 충돌, 고전압 안정성, 수소누출 안전성 등 13개 항목에서, 수소 저장탱크는 파열시험, 극한반복가압시험, 화염 시험, 총격 시험, 낙하시험 등 총 14개 항목에서 인증을 받아야 해요.
수소 저장탱크의 경우 운송 중 낙하에 의한 충격 손상시험과 예리한 칼날 손상에 따른 복합재 결함 내구시험을 1만 2,000회를 거쳤습니다. 화염 시험에서는 화재 시 파열 없이 수소를 배출하는 검사를 통과했고 관통시험에서는 총격 손상에 대한 보증을 받았죠. 이렇게 수소를 차 안에 넣을 때는 모든 안전성 시험을 다 거쳐 안전하게 입증된 것을 탑재한다고 하니 마음이 놓이지 않나요?
특히, 수소 저장탱크는 합금 실린더에 철보다 10배 이상 강한 탄소섬유를 감아 만듭니다. 표면 두께가 약 10㎝에 달해 극한의 상황에서도 찢어질 뿐 터지지 않죠. 오히려 충격이 전해지면 탑재된 센서가 반응해 수소 방출을 차단하거나 공기 중으로 내보냅니다. 이런 구조로 수소 저장탱크는 수심 7,000m 압력에서도 안전하고 에펠탑 무게와 비슷한 7,300t의 하중에도 견딜 수 있어요.
출처 : PIXABAY더구나 미국 화학공학회에 따르면 자연발화온도나 연료 독성의 측면에서 수소는 가솔린(휘발유)나 액화석유가스(LPG), 도시가스(메탄)보다 안전도가 높습니다. 가령 수소의 위험도를 1이라고 했을 때 휘발유 1.44, LPG 1.22, 도시가스 1.03으로 나타났어요. 종합적으로 평가하면 휘발유와 LPG의 위험도가 수소보다 각각 44%, 22% 높다는 결과입니다.
우리나라에서 개발한 수소차 넥쏘는 세계 최초로 국내, 유럽, 미국 지역 신차안전도 평가에서 최고 등급을 획득하였습니다. 특히 가장 까다롭기로 알려진 유로NCAP 테스트에서 최고 등급인 별 5개를 획득해 탁월한 안전성을 인정받았죠. 대단하지 않나요? 이제는 좀처럼 달리는 수소폭탄이라는 오명을 벗고 안심하고 탈 수 있는 안전한 차로 거듭날 수 있기를 바랍니다. 화석연료에서 벗어나 탄소중립을 달성하기 위해 쉼 없이 달리는 수소차의 안전 주행을 응원합니다!
<참고자료>
지식백과[동영상백과] 수소는 위험한 것일까?
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=6556485&cid=51648&categoryId=63595
지식백과[두산백과] 수소에너지
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1115493&cid=40942&categoryId=32405
지식백과[물리학백과] 수소 에너지
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5741352&cid=60217&categoryId=60217
지식백과[시사상식사전] 수소경제
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=929743&cid=43667&categoryId=43667
지식백과[시사상식사전] 수소도시와 수소에너지!(수소차, 안전성, 효율성, 연료전지) [안될과학-긴급과학]
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5902548&cid=51648&categoryId=63772
지식백과[시사상식사전] 수소연료전지차
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=70405&cid=43667&categoryId=43667
천지일보 : [팩트체크] 수소차, 달리는 수소폭탄?
