수소차 원리 전기차보다 좋은 이유!
친환경 자동차의 시대가 점점 다가오고 있습니다. 얼마 전에 제주도에 갔었는데 전기차도 많고 충전시설도 잘 돼있어서 편했던 기억이 있네요. 최근 볼도도 2030년까지 전기차로 100% 전환할 거라고 발표했는데요.
전기차 시대가 생각보다 빨리 올거라 생각하고 있습니다. 하지만 이 와중에 정부는 수소차에 투자하고 있는데요. 수소차 원리를 보면 전기차보다 좋다고 합니다.
하지만 수소를 만들려면 전기가 필요한데 왜 수소차가 더 효율이 좋다고 하는 걸까요? 일단 연료 충전 시간이 짧다는 장점이 있는데 얼마나 짧은 걸까요?
수소차와 정부
-. 2024년까지 누럭 620만 대 생산
-. 세계최초 개발은 일본
-. 세계최초 양산은 현대차
-. 서울대 교수 : 수소는 비효율적
정부는 수소경제 활성화 로드맵에서 2040년까지 누적 620만 대의 수소차를 생산한다는 계획을 발표했습니다.
수소 택시, 수소버스와 함께 충전소도 대폭 늘릴 계획이라고 합니다. 전기차 시대에서 전기차 충전소를 늘려도 모자랄 것 같은데 웬 수소 충전소인가요.
수소차의 세계최초 개발한 나라는 일본입니다. 아직 양산을 하지 못하는 지지부진한 모습을 보여주고 있는데 한국은 세계 최초 수소 전기차를 양산을 현대차에서 시작하였습니다.
서울대 교수는 전기차와 달리 전기로 수소를 만들고 이를 다시 전기로 환원하는 수소차는 비효율적이라고 하였습니다.
수소차의 원리
수소차라고는 하지만 수소가 결국은 전기를 만들어서 구동되는 방식입니다. 그래서 수소 전기차라고도 불리는 것이죠. 수소차의 원리는 아래와 같습니다.
1. 고압수소 탱크에 수소를 충전합니다.
2. 수소가 산소와 만나면서 발생하는 화학에너지를 전기로 변환합니다
3. 전기로 변환에너지는 모터를 구동시키고 배터리에 저장됩니다.
구동되는 원리는 간단합니다. 수소와 산소만나게해 전기에너지를 얻어 모터를 구동시킨다. 하지면 여기서 의문이 생기는데 수소와 산소가 만나면서 발생하는 화학 에너지를 전기로 바꾸는 역할을 무엇이 하냐입니다.
이것은 연료전지가 담당합니다. 연료전지는 양극과 음극 두 전극으로 구성되어 있는데 한 쪽에서는 수소를 한쪽에서는 산소를 공급합니다.
수소가 이온 상태가 되야 산소와 합쳐지면서 물이 만들어지면서 전기 에너지가 발생합니다. 수소를 이온으로 만들어주는 역할을 연료전지가 하는 것이죠.
만들어진 이온과 산소를 수증기로 결합하는 화학반응을 빠르게 만들기 위해서는 촉매제가 중요합니다. 촉매제로 쓰이는 금속은 대표적으로 백금입니다.
백금은 비싸기 때문에 다른 대체 촉매제들 개발이 진행 중입니다. 대체 촉매제가 나온다면 투자 가치가 있을 것 같습니다.
수소차 장점, 단점
수소차 장점
수소차 장점 네가지입니다. 무게, 연료, 공해, 충전시간의 장점을 갖습니다.
첫째, 수소는 매우 가벼워 효율적이다.
다른 연료 대비 가벼워 충전 효율이 높습니다.
두 번째, 우주의 75%는 수소입니다.
수소는 물과 결합된 형태로 존재하기 때문에 어디에든 있습니다. 지구 어디에서든 쉽게 구할 수 있는 장점이 있습니다. 에너지 고갈에 대한 문제도 자연스럽게 없어지겠죠.
세 번째, 배기가스가 없다.
배기가스가 없는 건 전기차나 수소차나 동일합니다. 두 자동차 모두 배기가스가 없겠죠. 수소차는 전기가 만들어지는 과정에서 수증기가 발생합니다.
네 번째, 충전 시간이 전기차보다 짧다.
최근 아이오닉5를 출시하면서 현대자동차에서 80%까지 초급속 추천 시간이 18분, 5분 충전으로 100km 이상 주행이 가능하다고 합니다.
수소차는 충전 때문에 기다리는 시간이 필요하지 않습니다. 탱크에 기름대신 수소로 채우기만 하면 되죠. 1회 충전 시 600km까지 주행이 가능하죠.
수소차 단점
수소차 단점으로 대표적으로 두가지로 구분할 수 있습니다.
첫째, 순수한 수소를 만들때 에너지가 필요하다.
수소는 물과 결합된 형태로 존재하는데 물에서 순수한 수소를 추출해내는 작업은 쉽지 않고 많은 에너지가 소모됩니다. 물에서 수소를 추출하려면 백금을 촉매로 산소와 반응시켜 전기 부해해야 합니다.
여기에 쓰이는 전기에너지는 원자력, 석탄, 석유를 태워 만들게 됩니다. 차는 친환경이지만 친환경에 사용되는 연료를 만들기위해서는 대기오염이 돼버리는 악순환이 발생합니다.
두 번째, 수소차의 가격이 비싸다.
수소차의 가격이 비싼 이유는 앞에서 언급한 백금 촉매제 때문입니다. 촉매제로 사용되는 백금 등이 지나치게 비싸기 때문이죠.
수소차, 전기차 친환경 맞나?
수소차, 전기차 친환경 차 맞나? 라는 의문이 생깁니다. 결국은 둘 다 전기에너지를 활용하여 배터리를 충전을 하고 수소를 만들어 내야 하는 것이죠. 이때 사용되는 전기에너지가 원자력, 석탄, 석유를 태워 만들어야 하는데 친환경 차 맞을까요?
물론 기름을 태워 메연이 나와 대기오염을 시키는 차보다는 친환경은 맞습니다. 하지만 100%는 아닌 것이죠.
노르웨이에서는 에너지의 97% 이상을 수려 발전을 통해 생산한다고 합니다. 노르웨이에서 주행 중인 수소차나 전기차는 정말 100% 친환경 무공해 차라고 할 수 있습니다.
수소차, 전기차가 친환경차다라고 말할려면 전기와 수소를 생산하는 과정에서 재생에너지가 쓰어야 합니다. 완벽한 수소경제가 되기 위해서는 재생에너지가 먼저 구축이 돼야 할 것입니다.
결국 재생에너지 → 수소경제 → 수소차, 전기차가 되야 하는 건가요?