친환경 자동차! 수소로 달리는 수소연료전지차

오늘 3월 22일은 세계 물의 날입니다. 평소 아무렇지도 않게 사용하는 물의 소중함을 일깨우고 절약을 위해 노력해야 하는 날이기도 한데요. 지구온난화로 인한 물 부족 현상이 세계 곳곳에서 발생함에 따라 이제는 물이 언제 어디서든 사용할 수 있는 자원이 아님을 깨닫게 됩니다. 그래서 각 나라들은 자원의 한계점을 미리 예측하고 앞다투어 대체에너지 생산에 만전을 기하고 있는데요. 

그 중 자동차 시장의 중심에 있는 석유의 경우, 2030년경쯤에는 고갈될 것으로 예측되며 석유를 대체할만한 에너지의 생산이 가장 큰 화두로 떠오르고 있습니다. 때문에 전기자동차, 수소연료전지차 등의 친환경 자동차로의 이목이 집중되고 있는데요. 그렇다면 가장 친환경적이라고 평가되고 있는 수소연료전지차는 어떤 원리로 작동되는 것일까요? 지금부터 함께 알아보도록 하겠습니다! 

1. 수소연료전지차란?

수소연료전지차(Fuel Cell Vehicle) 란 기존에 사용하던 가솔린 내연기관 대신 수소와 공기가 만나 산소 반응을 일으킨 후, 발생하는 전기를 연료전지로 사용하는 차세대 친환경 자동차를 뜻합니다. 수소를 대체에너지로 적극 활용하기 위해 전 세계적으로 국가차원의 지원이 이루어지고 있어 앞으로 더욱 발전 가능성이 높은 시장으로 점철되고 있는데요. 현재 수소연료전지차는 두 가지의 수소공급 방식이 존재하며, 어떤 공급 방법이 가장 큰 성공을 거둘지가 큰 이슈로 떠오르고 있습니다. 

1) 압축수소탱크 수소 공급

수소연료전지차의 공급 방법 중 가장 친환경적인 방법으로 꼽히는 것은 바로 압축수소탱크(액체수소탱크)를 활용하는 것입니다. 압축수소탱크에 수소를 공급해 차를 운행하는 방식은 매연이 아닌 무공해 물이 배출되는데요. 가장 친환경적인 방법으로서 지구온난화를 예방할 수 있는 대안으로 떠오르고 있지만, 현재까지 큰 상용화가 이루어지지 않는 주된 요인으로는 탱크탑재로 인한 차량 크기의 증대, 수소의 불안정성, 수소공급 인프라 구축 등이 있습니다. 

2) 메탄올 수소 공급

메탄올 수소 공급 방법은 메탄올을 분해하여 수소를 만들어 공급하는 방식입니다. 메탄올 수소 공급 방법의 경우, 메탄올을 분해하면서 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NOx)이 발생하게 되는데요. 하지만 이는 기존 차량에 비해 현저히 감소된 수치로 발생되며 이외에 기존의 연료공급 인프라의 이용이 가능하다는 장점이 있습니다. 

2. 연료로서 수소의 가치

수소는 중량을 기준으로 했을 때 에너지의 양이 휘발유의 약 3배나 됩니다. 또한 연료전지와 결합했을 경우, 물 이외의 오염물질이 나오지 않거나 가솔린 자동차와는 현저하게 차이가 나는 낮은 수치의 오염물질이 배출되는데요. 만약 디젤 자동차 100만대를 수소연료전지차로 대체했을 때, 한 해 동안 약 1조 5,000억 원의 원유 수입 대체 효과를 볼 수 있고 210만 톤의 이산화탄소 감소 효과를 거둘 수 있어 대체에너지 시장에 활력을 불어넣을 것으로 예측되고 있습니다. 또한 수소는 물을 전기 분해해서 생산할 수 있으며, 화석연료와는 달리 고갈의 위험이 없어 글로벌 업계에서 수소 충전 사업에 뛰어들고 있는 가장 큰 요인이 되고 있습니다. 

3. 수소연료전지차의 상용화가 늦어지는 이유 

수소가 대체에너지로서 그 효용성과 가치를 인정받게 됨에 따라 다양한 분야에서 끊임없는 연구가 진행되고 있는데요. 가정에서부터 발전소까지 크고 작은 분야에서 사용이 가능하지만 빠르게 상용화가 되지 못하는 두 가지 이유가 있습니다. 첫 번째로는 저장문제인데요. 수소는 가연성을 띄고 있어 압력이나 온도를 변화시켜 액체로 저장해야 하는데, 이 저장 방식은 비용이 많이 들게 됩니다.

또 다른 문제는 연료전지에 사용되고 있는 금속 매체의 가격이 비싸다는 것입니다. 현재 연료전지에는 백금이 사용되고 있으며 일정 기간 사용 후에는 주기적으로 촉매금속을 교체해야 한다는 단점이 있는데요. 이렇듯 낮은 가격 경쟁력은 수소에너지의 상용화가 더디게 진행되는 요인이 되고 있으며, 이러한 문제점을 보완 하기 위한 대체 기술은 지속적으로 연구되고 있지만 아직은 개발단계에 있는 실정입니다.  

4. 수소연료전지차의 미래

전문가들은 2030년경 수소연료전지나 전기자동차와 같은 친환경 자동차의 판매 대수가 내연기관 차량을 앞지를 것으로 예측하고 있는데요. 글로벌 수소연료전지차의 시장규모는 올해 6,600억 원에서 2020년에는 7조 원, 2025년경에는 30조 원대로 급속한 성장을 보일 것으로 전망되고 있습니다.

아직은 대체에너지 자동차의 실측 결과를 정확히 예측할 수 없지만 뛰어난 성능과 가격 경쟁력을 갖춘 수소연료전지차가 출시될 경우, 내연기관 차량보다 더 높은 시장 점유율을 기대할 수 있는데요. 현재 내로라하는 글로벌 기업들이 앞다투어 수소연료전지차를 출시하고 있으며, 우리나라 정부도 수소연료전지버스 보급을 위한 정책 개혁 및 충전소 확대를 발표함에 따라 시장확대에 더욱 탄력을 받을 것으로 예측되고 있습니다.

지금까지 수소를 활용한 친환경 자동차로 주목 받고 있는 수소연료전지차에 대해 알아보았는데요. 환경오염에 대한 대안이 될 뿐만 아니라 에너지 고갈의 위험성에서 벗어날 수 있는 연속 가능한 연료 수소! 앞으로 상용화를 위한 시장성과 경제성을 갖춘 수소연료전지차의 보급 확대를 더욱 기대해 봅니다.