수소차의 장점과 현대 수소차
7천 7백만 원 출고 수소 자동차를 타본 호감 좋은 소감의 기사가 있어 눈길을 끈다.
아직은 현대차도 ‘수소연료전지’방식 자동차만 생산되고 있으니 물을 부어 가는 자동차 생산은 하지 못하지만 친환경 자동차를 만들면서 힘도 좋은 차(버스 등 대형차도 거뜬히 잘 달릴 수 있는 힘)를 탈 수 있다면 전기자동차보다는 수소자동차를 선호할 것 같은 생각도 든다.
수소를 충전할 곳은 2018년 기준 대한민국에는 겨우 6곳(미국 39곳, 2016년 기준 전 세계 92곳?)이 있다는 현실 앞에(한 번 충전에 5분 소요되는 데, 2시간 줄을 서야 한다) 수소자동차의 인기는 얼마나 될까만 장점들이 적지 않다고 한다.
나무위키는 수소차의 장점에 대해 다음과 같이 논하고 있다.
연료로서 수소의 성능이 우수하다 - 수소의 열효율은 내연기관 연료의 약 3배로 최대 주행 거리의 확보가 매우 유리하다. 현재는 수소 1㎏으로 100㎞를 주행할 수 있으며[현대자동차 넥쏘의 제원상 복합연비가 96.2㎞/㎏] 이는 연료의 단위 무게 당으로 계산할 때 동급 화석 연료 자동차의 6배 수준 연비이다.
배기가스 제로 - 천연가스 차량들이 가솔린이나 경유차에 비해 배기가스가 적다는 것을 장점으로 내세우지만, 수소차는 연료에 탄소(C)나 다른 불순물이 없고 수소와 산소가 만나 물이 생성될 뿐이므로 유해한 배기가스가 전혀 나오지 않는다. 다만 생성된 물을 배출할 때 차가 오줌을 싸는 듯한 모습은 단점...
달리는 공기청정기 - 수소연료전지 스택이 효율적으로 작동하기 위해서는 미세먼지가 제거된 청정한 공기가 필요하므로 수소차는 달리는 동안 주변 공기를 빨아들여 정화한 후 수소연료전지에 사용하고 다시 배기구로 깨끗한 공기를 내보내게 된다. 현대 넥쏘의 경우 한 시간 주행 시 26.9㎏의 공기를 정화할 수 있는데, 이는 성인 42명이 한 시간 동안 호흡하는 공기량에 해당한다.
저렴한 수소 단가 - 과거에는 수소 제조에 들어가는 비용이 기름값보다 비쌌지만, 현재는 천연가스 개질법이나 #나프타 분해를 통해 저렴하게 수소의 대량 생산이 가능해 1㎏당 약 5,000원의 단가로 생산이 가능하다. 해당 기술들은 현재도 수소 대량 생산에 쓰이고 있으며 일상적인 기술이다. 즉 생산 단가에 따른 경제성은 충분히 확보된 상황이다.
#부생 수소 활용 가능 - 위의 항목과 연결된 부분인데 한국은 거대한 석유화학과 제철산업 인프라를 갖고 있는 나라로서 매년 200만톤 가까운 부생 수소가 제조 공정 부산물로 생겨난다. 기존 제조 공정 부산물이므로 수소 자체를 직접 생산하는 것 보다 저렴하며, 탄소 발자국 면에서도 유리하다. 예를 들어 수소자동차 한 대가 매년 2만km를 주행하기 위해서는 수소 200kg(0.2톤)가 필요하며, 수소자동차 100만대라고 해도 매년 20만톤의 수소만 있으면 된다. 즉 한국에서 생산되는 부생수소 중 10%만 수소자동차용으로 공급하면 충분한 것. 다만 부생 수소는 순도가 낮아서 바로 자동차 연료로 쓸 수는 없고 추가 공정이 필요하다.
수소생산의 세계적인 미래전략은 현재 생산은 쉬우나 수송이 힘든 친환경 전기에너지를 이용한 전기분해로 수소를 공급하는 것을 목적으로 한다. 네바다 사막 한가운데에 태양광 발전소를 세워봤자 효율은 높지만 송전을 못하니 중간 에너지 저장체로서의 역할을 하는 것. 따라서 온실가스를 줄이기 위한 연료이지 온실가스를 배출하고자 함이 아니다. 현 수소차의 미래전략은 수소공급을 전량 친환경에너지로 충당하는 것을 전제로 개발하는 것이다.
물론 초기 수소사회에서는 과도기적 기술로 천연가스 개질을 통해 수소공급을 하고 있다. 하지만 개질로 발생하는 대량의 온실가스는 전량 회수하여 암석층사이로 주입하여 매립하는 방식으로 대기 중 온실가스 농도를 높이지 않는 것을 목표로 한다. 만약 수소가 대중화 되어 엄청난 양이 사용된다고 하였을 때 개질로 발생하는 대량의 온실가스를 대기 중으로 방출한다고 하면 어떻게 그 비싼 탄소 배출권을 사서 배출량을 충당할 수 있단 말인가? 경제적으로나 사업의 목적으로 보나 말이 되지 않는 발상이다. 현재 일본에서는 해외에 친환경 수소 생산기지를 만들어 액화수소선(현재의 CNG선과 유사한)을 통해 국내 수소 수요를 충당하려는 계획을 가지고 있으며 추세로 보아 한국에서도 동일한 방식으로 정책적 결정이 이루어 질 것으로 본다.
빠른 충전 - 2018년 현대에서 공개한 넥쏘는 충전시간을 5분으로 예상하고 있다. 현재의 화석연료 주입시간과 비교해도 그렇게 긴 시간은 아니다. 반면 축전지 형식의 일반 전기자동차는 아무리 급속충전을 해도 10분 이상의 시간이 소요되는데다가 그조차도 완충은 불가능하며 현재 고속도로 등지에 설치된 급속충전기로는 최소 30여분을 소요해야 90% 정도로 충전이 가능하다.
인프라 구축이 쉬움 - 한국 한정의 장점이라고 할 수 있다. 개당 건설비 30억이 드는데 언플로 정부 압박가능 원래 수소충전소 인프라 구축에는 상당한 비용이 들어가지만, 한국은 세계적으로도 LPG차량이나 천연가스버스 등을 활발하게 운용하는 국가로서, 가스충전소 인프라가 충실하게 구축되어 있다.[한국 사람들은 잘 느끼지 못하지만 외국에는 '가스차'라는 것이 별로 없다] 기체 연료를 고압으로 압축하여 보관하다가 차량에 공급해주는 역할을 한다는 점에서 수소충전소와 가스충전소는 매우 유사하며, 기존 가스충전소들을 수소충전소로 전환하거나 혹은 추가 설비를 통해 병행하는 작업이 쉽다.[실제로 기존 가스충전소 운영업체들이 수소충전소 시설 투자에 관심을 보이고 있기도 하다] 기존 가스충전소 근무인력을 수소충전소 근무인력으로 전환하는 것도 쉽다. 만약 수소충전소를 '가스 개질 방식'으로 운영한다면, 가스차량 용으로 저장한 연료가스들을 개질하여 수소로 전환 후 충전해주는 것도 가능하다.
폭발이나 화재시의 안전성 - 수소 자체는 가연성 가스로써의 위험성이 높긴 하지만 밀도가 낮고 가벼워 낮은 농도에서 다룬다면 오히려 석유 기반 연료보다 더 안정적일 수 있으며 설령 폭발했더라도 확산이 빠른 만큼 날아가는 시간도 빠르기 때문에 화염이 오래 지속되지 않는다. 애초에 대형 폭발은 가스가 대량으로 공기 중에 고여 있는 상태에서 착화가 되는 것이 문제인데 탱크를 빠져 나오면 가볍고 확산성이 커서 작은 틈으로도 바로 확산된다. 그래서 밀폐된 공간만 아니면 비교적 안전하다. 수소는 흩어지기 쉬워 그런 일이 발생하기 힘들고 휘발유든 수소든 어찌됐든 폭발 가능성이 있는 연료를 사용하는 것은 딱히 변함이 없으므로 안전하게만 다룬다면 별 차이가 없다.
차량의 수소탱크도 수소를 초고압으로 저장하긴 하지만 그렇기 때문에 그만큼 무지막지하게 튼튼하게 설계되므로 압력을 견디지 못해 터질 일도 없다. 수소는 고압에 저장되기 때문에 일단 상당한 저온이고 아무리 수소라도 연소하기 위해서는 산소가 필요하다는 점을 잊지 말자. 탱크에서 가스 누출이 발생하더라도 주변의 산소가 알아서 탱크로 들어가주지 않는다.[수소폭탄 때문에 수소에 대한 오해를 가지는 사람들이 많은데 수소폭탄의 위력은 절대로 수소 자체의 폭발력이 아니다. 수소 핵융합을 통한 원자력이 근원이다] 또한 수소는 그다지 폭발력이 높은 물질이 아니다. 1종 폭발물(Primary Explosive) 2종 폭발물(Secondary Explosive)에 대해 공부해보면 수소는 커다란 폭압이 발생하지 않는 편이다. 물론 수소는 폭발력이 높지 않은 반면 연소반응은 빠르게 일어나는 고 가연성 물질이므로 화재에는 매우 취약하다.[사실 이는 전기자동차의 배터리의 주류인 리튬계열 축전지도 동일하게 적용된다. 사실 다 따지면 리튬전지가 수소탱크보다 더 위험하다] 그리고 고압의 수소탱크도 만약 사고로 금이 가거나 하면 수소가 빠져나오면서 금속제 탱크를 초 저온으로 냉각시켜 금속이 부스러져서 고운 가루가 되므로 때문에 압력으로 폭발해도 수류탄처럼 금속제 파편이 비산되지 않는다. 종합적으로도 수소 자동차의 위험이 휘발유나 천연가스 차량보다 크다고 하기는 어렵다.
물론 단점도 있다.
위에서 언급했지만 수소를 생산하는 과정에 석유나 천연가스를 사용해야 하고 그 과정 중 온실가스 배출이 따른다는 것 때문에 전기자동차보다 친환경적이지 않다는 비판을 일부 받는다.
하지만 10~20년 뒤에는 자연에 전혀 해를 주지 않는 방식을 찾아 수소를 생산할 수 있을 것으로 내다보고 있다.
가장 좋은 방식은 물을 연료로 사용해서, 즉 수소 기체를 연소해서 달리는 내연기관 자동차를 생산하는 것이 중요하다고 본다.
지동차 값도 비싸(현대 투싼 ix35 FCEV이 출고 당시 1억 5천만원) 정부나 지자체에서 지원을 받지 않으면 소비자 선호가 쉽지 않다는 점이 문제?
12월 7일자에 나간 본인의 블로그에 '물 위에서 물이 연료 돼 달리는 워터 보트?'에서 권순철(42) 부산대학교 토목공학과 교수가 수소수소 '워터 보트'의 물탱크에 시중에서 흔히 살 수 있는 생수 한 병을 붓고 작은 배(길이 3m 폭 1.5m 무게 100kg의 1마력짜리 모터 장착)를 낙동강에서 시연회를 한 것을 볼 때 자동차도 수소연료 대신 물을 부어 달릴 수 있는 시대가 분명 올 것으로 본다.
수소 자동차 시대는 틀림없이 오게 될 것으로 본다.
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#나프타분해란?
원유의 상압(常壓) 증류장치에서 얻은 가솔린 유분(溜分)인 나프타를 750∼850℃에서 열분해하여 석유화학제품의 기초 원료인 에틸렌·프로필렌·벤젠 등을 생성하는 반응으로 석유화학공업에서 가장 중요한 제조공정의 하나이다.
[네이버 지식백과] 나프타분해 [naphtha cracking] (두산백과)
#부생수소 가스[ by-product gas ]란?
제품 생산 공정에서 필요로 하는 화학 원료 외에 부산물로 발생하는 가스를 일컫는 말로, 공정 과정에 따라 가스의 종류와 에너지원의 용도가 달라진다.
원문 보기
https://news.sbs.co.kr/news/endPage.do?news_id=N1005059888&plink=ORI&cooper=NAVER
https://news.sbs.co.kr/news/endPage.do?news_id=N1005059887&plink=ORI&cooper=NAVER
https://news.naver.com/main/read.nhn?oid=015&aid=0003261743
https://namu.wiki/w/%EC%88%98%EC%86%8C%EC%9E%90%EB%8F%99%EC%B0%A8
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1074467&cid=40942&categoryId=32404
