수소 연료 전지 차량이 왜 이렇게 주목 받는가요?

탄소 배출이 없지만 물로 가는 자동차는 아닙니다.

[카QA센터-27] 요즘 신기술로 수소 이야기가 많이 나오는데 왜 수소가 중요한가요? 수소 연료전지차량은 현재 어디까지 와 있나요?

니콜라 vs 테슬라. 한 사람의 이름에서 나온 두 회사가 요즘 큰 이슈입니다. GM이 수소 대형 트럭 제작 스타트업인 니콜라와 지분 계약을 했다는 소식에 니콜라 주가가 40% 급등하고 반대로 테슬라 주가는 15%폭락을 하더니, 얼마 전에는 니콜라가 사실은 사기극이었다라는 한 애널리스트 회사의 보고서 때문에 다시 주가가 요동치고 있습니다. 코로나 이후 그린 뉴딜 정책에 수소전기차가 언급되는 걸 보면 수소관련 연구가 많은 주목을 받고 있습니다.

나름 보편화된 전기차와는 달리, 수소차는 아직 우리에게 많이 생소합니다. 일단 핵반응이라는 것이 좀 무섭고. 수소라는 가스는 왠지 LPG나 다른 가스들보다 더 위험하고 다루기 힘들 것 같은 느낌이 듭니다. 그리고 주변에서 수소 충전소를 주변에서 찾아 본 적도 없습니다. 사실 CO2 평균 규제 관련해서 전기차는 한 대 팔면 3대로 쳐 주고 수소차는 5대로 쳐 주는 규정이 있었는데, 일각에서 현대차만 특혜 주는 거 아니냐고 이야기하다가 “야 몇 대나 판다고?” 한마디로 정리된 적도 있습니다.

그런데 저희 아이들이 즐겨보는 내일은 실험왕에 이런 내용이 나오더라구요. 전기를 통해 물을 수소와 산소로 분해하고 이를 다시 반응시키면 전기가 다시 발생한다. 초등학생을 대상으로 한 학습 만화에도 나오지만 물을 전기를 이용해 수소로 만들어 두면 필요한 순간에 산소와 반응 시켜서 전기를 이용할 수 있습니다. 전기를 받았다가 다시 사용하는 과정이 배터리로 동일합니다. 그래서 연료 전지라고 부르고 이런 연료 전지로 작동하는 전기차를 수소 전기차라고 하는 것이죠.

내일은 실험왕 40권 원소편

왜 수소가 중요한지는 전기를 만드는 방법의 변화와 밀접한 관련이 있습니다. Black Out이라고 들어 보셨죠? 발전하는 용량보다 쓰는 전기량이 나가면 한꺼번에 정전이 되는 현상인데 이럴 경우 한 도시 전체가 정전이 되어 시스템 전체가 마비되는 상황이 벌어지기도 합니다. 이를 방지하기 위해서 한전에서는 항상 예비전력이라는 것을 10%~20% 정도 유지하기 마련입니다.

사람들이 얼마나 쓸지가 정확히 예측되어서 유연하게 운영하면 얼마나 좋을가요? 하지만 전기를 만드는 발전이라는 과정이 그렇게 유연하지 않습니다. 특히 발전량을 조절하기 쉬운 화력 발전은 기후 변화에 대한 영향이 크다 보니 점점 배제되고 친환경 재생 에너지와 원자력 발전이 주요 발전 방법이 됩니다. 그리고 이들의 가장 큰 특징은 발전이 되는 양을 제어할 수 없다는 겁니다. 바람이 불어야 풍력이 되고, 구름이 끼면 태양광 발전은 줄어 들 수 밖에 없고, 원자력은 한번 동작하면 낮이고 밤이고 계속 발전을 해 댑니다.

결국 낮 혹은 특정 계절의 피크에 필요한 예비전력까지 고려하면 발전이라는 산업은 늘 과잉 생산을 할 수 밖에 없는 구조입니다. 그럼 이런 낭비를 보완하고 불필요한 발전량을 줄이려면, 저장을 해야겠죠. 이 저장의 방법 중에 하나가 물을 분해해서 수소의 형태로 저장하는 것이고 이런 수소를 자동차에도 활용해서 이동에 필요한 탄소 배출량 전체를 줄이는 효과를 기대할 수 있습니다.

현대차 공식 블로그 참조

다른 전기차와 내연기관 자동차에 비해 연료 전지는 kg당 에너지 밀도가 월등히 뛰어납니다. (수소 30KW/kg vs 디젤 13KW/kg) 대신 특별한 충전 시설이 필요하고 가스 형태라 부피도 많이 차지하죠. 그래서 가장 가능성이 높다고 여겨지는 분야가 기착지가 명확한 도심 버스나 운송용 대형 트럭이고 현대자동차에서도 몇몇 도시에서 이런 차량들을 시범 운행하고 있습니다.

특히 대형 트럭은 현재 개발 중인 자율 주행이 상용화 되려면 전동화가 필수적인데 단순 배터리만으로는 무게 문제로 채 200km를 가기가 어렵습니다.   주행 거리 500km가 가능한 40톤짜리 전기차 트럭을 만들려면 배터리가 8톤이 들어가고 충전하는데도 엄청 긴 시간이 필요합니다. 연료 전지는 한번 충전하면 용량에 따라 700km 이상 주행이 가능하니 훌륭한 대안이 됩니다. 미국 내에서는 특히 심야에 장거리를 주행해야 하는 대륙 횡단용 대형 트럭이 연료전지를 통해 전동화 되면 운송 시장 자체가 크게 달라질 것으로 예측하고 있습니다. 니콜라가 어떤 이유에서든 주목 받는 이유도 여기에 있습니다.

니콜라 원 이미지 - PV 매거진

물로 가는 자동차는 없습니다. 대신 달리면서 물만 내는 자동차가 있을 뿐이지요. 수요가 줄어든 원유의 가격이 내려가면 소비자들의 기호는 경제성을 따라 움직이겠지만, 기후 변화와 미래를 생각한다면 수소와 연료 전지로의 전환은 허황된 꿈이 아니라 이미 다가온 가까운 미래입니다.

참고로 도움이 될만한 기사도 링크합니다.

https://n.news.naver.com/mnews/article/469/0000474679?sid=101

[조재우의 이코노칵테일]"전기가 우유라면 수소는 치즈... 수소사회가 열린다"

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