 Show 최근 하이브리드 자동차로부터 시작된 친환경 자동차에 대한 관심이 깊어지고 있습니다. 유럽을 시작으로 하여 전세계적으로 내연기관 자동차 판매의 중단을 선언하고 있는 시대적 흐름에 따라 자연스럽게 전기자동차와 같은 친환경 자동차에 모두가 이목을 집중하고 있습니다. 이런 친환경 자동차에도 여러가지 종류가 있는데요, 그 중에서 아직은 우리에게 다소 생소한 수소연료전지자동차에 대해서 알아보겠습니다.
그림1 수소연료전지자동차 개요 및 구동원리 (이미지 출처: http://brand.hyundai.com/ko/brand/eco/fcev.do) 수소연료전지자동차(FCEV)는 수소를 연료로 하여 전기를 생산하고, 생산된 전기로 모터를 돌려 동력을 얻는 자동차입니다. 발전된 전기 중에서의 잉여전기나 브레이크를 밟았을 때 모터의 반대방향의 힘으로 발전되는 전기(회생제동)는 고전압배터리에 충전하여, 추가적인 전기가 필요할 때 끌어 쓰기도 하는 일종의 하이브리드 형태 입니다. 고전압 배터리의 존재로 인하여 연비를 더욱 끌어올릴 수 있게 되는 거죠. 기존 자동차에 존재하던 고전압 배터리 역시 충전이 이루어지는데, 방전될 위험이 거의 사라지고 교체주기가 늘어남에 따라서 수소연료전지자동차에서 고전압 배터리는 소모품이 아닌 반영구적인 부품이 되기도 합니다. 수소연료전지 자동차는 화석연료엔진보다 에너지 효율이 높고, 소음이 없고, 적은 온실 가스 발생등의 여러 장점들에 더하여 수소연료전지자동차는 전기차에 비해서 충전시간이 짧고 주행가능거리가 길다는 좋은 장점이 있습니다. 기존의 내연기관 자동차와 같이 연료를 3분에서 10분내외로 완전히 충전이 가능하면서, 주행거리도 내연기관자동차와 비슷한 수준까지 올라와 있다고 하니, 전기차의 단점을 상당부분 보완해줄 수 있는 대안이 될 것 같습니다. 또 새로운 충전소를 추가적으로 확충해 나가야 하는 전기충전소와는 달리, 수소충전소는 기존의 주유소를 활용해 간단하게 설치할 수 있다고 하니 더더욱 기대가 됩니다. 하지만 이런 장점을 가진 수소연료전지자동차의 상용화가 늦어지는 이유는, 단점 역시 존재하기 때문인데요, 고가의 자동차 가격과 더불어 안전성 확보라는 해결해야 할 문제를 지니고 있습니다. 수소와 산소가 만나서 전기가 만들어지는 비교적 간단한 화학 반응을 이용하는 것임에도 불구하고 기술적으로 해결해야 할 부분이 아직 다소 남아있기 때문입니다.
그림 2 수소와 산소의 반응 수소와 산소를 이용해 전기를 만들어 내는 장치를 스택이라고 하는데, 이 스택 내부에서 수소와 산소의 화학적 반응을 더욱 잘 일으킬 수 있도록 해주는 촉매로 백금과 같은 상당히 비싼 물질을 사용하기 때문에 아무래도 가격을 낮추는데 힘든 부분이 많겠죠. 또 수소를 저장하는 탱크의 안정성 확보도 중요한 이슈가 될 수 있습니다. “수소가 위험한 물질이다”라는 인식이 강하고, 실제로 폭발의 위험을 어느 정도 수반하고 있기도 하기 때문인데, 이는 고강도의 탄소섬유 복합재료로 수소탱크를 만들어 실사용 압력보다 더 높은 압력에서의 파열실험을 통한 안정성 인증 등 여러 가지 기술적 노력이 결실을 맺고 있습니다. 이런 여러 가지 기술적 문제와 단점들을 극복하고, 현대자동차에서 2018년 상반기에 수소연료전지자동차의 새 모델을 양산한다고 발표했습니다. 2013년 세계최초로 양산에 성공한 투산ix35모델에 이어 5년만인데요, 얼마나 새롭게 달라진 모습으로 우리 곁에 다가올지 기대가 됩니다. 오늘은 수소차의 원리와 현재 발전 현황, 충전소까지! 수소연료전지차에 대한 모든 것을 파헤쳐 보겠습니다. 수소차(Fuel cell electric vehicle), 물로 가는 자동차?
하지만 단순히 물을 넣어 에너지화시키는 것이 아니라, 연료 탱크에 충전된 수소와 화학반응을 통해 에너지를 만들어 내는 것이죠. 수소차의 작동 원리수소가 연료전지에 공급되면, 전자와 수소이온으로 분리됩니다. 이때 발생한 전자들이 연료전지의 양극(+)에는 산소로, 음극(-)에는 수소로 생성되는데요. 이로 인해 차를 움직일 수 있는 전기가 발생하고, 이 전기로 차가 동력을 얻게 되는 원리입니다. 수소탱크의 안전성
지금, 수소차는 어디쯤 있을까
정부는 지난 2019년에 ‘수소 경제 활성화 로드맵’을 통해 2040년까지 수소경제 활성화를 위한 수소 생산·저장·운송·활용 전 분야를 아우르는 추진전략을 발표했습니다. 수소차와 연료전지를 양대 축으로 하는 이 로드맵에 따라 다양한 정책이 추진되고 있는데요, 수소차 보급 확대 또한 주요 정책 중 하나이죠. 보조금 지원 정책 등 적극적인 정부 지원에 힘입어 우리나라의 수소차 보급률은 세계1위에 달합니다. 한국자동차산업협회(KAMA)에 따르면 ’21년 3월, 전세계 수소차 3만 7,400대 중 1/3에 해당하는 1만 2,439대가 우리나라에서 운행중이라고 합니다. 빠르게 보급되는 수소차량에 비해 수소차 충전 인프라는 부족한게 현실인데요, GS칼텍스는 수소차 충전 인프라 구축에도 발빠르게 대응하고 있습니다. 모빌리티+고객 라이프 스타일에 맞춘 수소충전소?!수도권 최초의 ‘H강동 수소충전소 | GS칼텍스’ 융복합 에너지 스테이션GS칼텍스는 지난 2020년 5월, 현대자동차와 함께 ‘H강동 수소충전소’를 오픈했습니다. 수도권 최초로 휘발유와 경유, LPG, 전기 뿐만 아니라 수소까지 공급 가능한 복합 에너지 스테이션을 운영하여 고객들의 경험을 확장하고 있습니다.
H강동 수소충전소는 수소를 외부로부터 공급받는 방식을 이용하여 충전소에서 수소를 직접 생산하는 방식보다 더 안전한 것으로 평가받고 있어요. 약 1천 평 규모의 충전소는 하루에 약 70대의 수소전기차 완충이 가능합니다. 운전자들의 편의를 위한 세차기 2대와 차량 내부 청소를 위한 셀프서비스 코너도 다수 설치되어 있어 다양한 이용이 가능합니다. 또한, GS칼텍스는 2022년 완공을 목표로 제주, 여수, 광주에도 상용 수소충전소 구축을 추진하고 있습니다. 지난 5월에는 한국가스공사와 ‘액화수소 생산 및 공급 사업을 위한 업무협약’을 체결하며 본격적으로 수소시장에 진출했습니다. GS칼텍스와 한국가스공사는 액화수소 플랜트 구축, 액화수소 충전소 구축, 수소 추출설비 구축 등 액화수소사업 밸류체인 전반에 대한 협업을 진행하기로 했는데요. 2024년 완공을 목표로 한국가스공사의 LNG 인수기지 내에 연산 1만톤 규모의 액화수소 플랜트를 짓고 액화수소 프랜트 완공 시점에 맞춰 수도권과 중부권에 수십 곳의 액화수소 충전소도 구축할 계획입니다. 액화수소 1만톤은 수소승용차 8만대가 연간 사용 가능한 양이라고 해요. 액화수소는 기체수소에 비해 도심지역에도 설치가 용이해서 앞으로 GS칼텍스 수소 충전소를 통해 편리한 수소 충전이 가능할 것으로 기대됩니다.
GS칼텍스는 수소 충전 인프라 뿐만 아니라, 수소 경제 활성화를 위한 밸류체인 구축에도 박차를 가하고 있어요. 한국가스공사와의 업무 협약에 이어 한국동서발전-여수시와 함께 수소 연료전지 발전소 구축과 CCU(Carbon Capture & Utilization, 탄소 포집・활용) 기술 실증 및 상용화에 대한 협업을 추진하고 있습니다.
수소 충전 인프라 확충과 함께 앞으로 수소 시장을 선도해 나가는 GS칼텍스의 발걸음에 많은 관심 부탁드립니다. 🙂 함께 보면 좋은 글
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수소연료전지 자동차 특징 - susoyeonlyojeonji jadongcha teugjing
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