[Q&A] 수소연료전지차의 궁금증 풀어보기

지난 17일, 현대자동차에서 투싼 수소연료전지차 국내 출시를 발표하고 미디어 시승회를 가졌다. 시승에 앞서 현대자동차는 수소연료전지차에 관한 Q&A 및 국산화된 부품을 전시하고 현대차 관계자들의 설명을 들을 수 있었다. 

◆ 수소연료전지차 원리는 전기차와는 다르다

수소연료전지차는 수소를 휘발류나 디젤 또는 LPG 등의 연료를 대신해 엔진을 구동하는 원리가 아니라, 수소와 공기중의 산소를 반응시켜 얻은 전기를 이용해 모터를 구동하는 방식이다. 

전기차와 다른 점은, 전기차는 전기를 배터리에 충전해 충전한 전기를 이용해 모터를 돌리는 방식이지만, 수소연료전지차는 전기를 바로 만들어 모터를 구동한다. 수소연료전지차에도 배터리가 있지만 탑재된 배터리는 하이브리드 자동차의 배터리처럼 보조역할만 할 뿐, 모터를 구동하는 것은 엑셀레이터를 밟을 때 수소와 산소를 반응시켜 발생한 전기를 이용하는 것이다. 그렇기 때문에 전기차와는 다른 방식으로 움직인다. 

◆ 충전하는데 3분

수소연료전지차는 전기차보다 충전시간도 짧고 충전후 이동거리도 길다. 쏘울 전기차와 비교하면, 완전충전까지 충전방법에 따라 30분~4시간 이상 걸리고 완전충전 후 이동거리도 148km 밖에 안되지만, 투싼 수소연료전지차는 수소충전 시간이 3분~10분 정도로 주유하는 정도의 시간밖에 안 걸린다. 또한, 완전충전 후 최대 415km까지 이동할 수 있다. 

수소연료전지차에서 말하는 충전은 전기를 충전하는 것이 아니라 액화수소를 탱크에 주입하는 것을 말한다. LPG 연료를 주입하는 방식과 비슷하다. LPG 충전과 다른 점은 수소는 작은 정전기에도 발화가 될 수 있기 때문에 반드시 접지를 해야 한다. 수소를 충전할 때는 700기압(bar)의 고압 수소를 충전한다. 완전충전하는 액화수소의 양은 5kg 정도 수소탱크에 주입하게 된다. 

◆ 수소를 연료로 쓰기에 안전한가? 

많은 기자들이 안전에 대해 궁금해 하였다. LPG 택시가 보급될 당시 많은 시민들도 트렁크에 실린 가스통을 보고 안전에 대해 걱정을 많이 했던 기억이 난다. 수소는 작은 정전기에도 불이 붙을 만큼 LPG보다 폭발 가능성이 더 높은 기체다. 그렇기에 더욱 안전에 신경을 써서 테스트를 거쳐 출시했다고 현대자동차 연료전지 개발실 안병기 이사는 안전을 강조했다. 

특히, 차량의 충돌이나 전복 시에는 수소가스의 누출 차단 장치가 작동된다. 차량의 화재 시에는 수소탱크의 폭발을 방지하기 위해 차량에 섭씨 130도의 온도가 가해졌을 경우 수소탱크에 남아있는 수소는 재빠르게 탱크 밖으로 배출된다고 한다. 배출되는 가스에 불이 붙을 수 있지만 탱크의 폭발이 더욱 위험하기 때문에 수소를 배출한다고 현대자동차 관계자는 말했다. 

◆ 수소를 휘발류나 LPG의 대체 연료로 활용하지 않나?

수소는 불이 잘 붙은 물질이다. 작은 정전기에도 불이 붙을 만큼 폭발성이 높다. 그렇다면 휘발류나 LPG 대체 연료로 가능하지 않을까? 불이 잘 붙는다고 연료로 활용성이 높은 것은 아니다. 수소는 에너지 효율성이 60% 정도로 낮은 물질이다. 수소는 H₂로 수소원자 두개로 이루어져 있다. LPG의 주요 성분인 프로판은 C₃H₈ 로 다량의 탄소와 수소로 이루어져 있다. 폭발이 이루어지면 프로판은 여러개의 분자로 나뉘며 부피가 커지고 에너지가 다량 발생하게 된다. 그에 비해 수소는 하나의 물질로만 나뉘어 큰 에너지를 내지 못한다. 그렇기에 연소를 통한 에너지로 쓰기에 적합하지 않다는 설명이다. 

수소에서 에너지를 추출하는 방법은 산소와 결합시키는 것이다. 이때 발생하는 에너지는 프로판, 휘발유 등과 비교하면 3배나 되는 에너지가 나온다. 이것을 이용한 것이 수소연료전지차이다. 여기에 수소와 산소가 결합해 에너지를 만든 후 배출되는 것은 이산화탄소 등의 탄화수소물이 아닌 H₂O 물이 나오는 이유 때문에 수소를 친환경 에너지라고 부른다. 또한 연소반응을 통해 얻는 방식이 아니므로 소음도 적다.  

◆ 수소의 매장량은? 

현재 국내에서 생산되는 수소의 양은 130만톤으로 전 세계 수소 생산량 3,800만톤의 3.4%가 국내에서 생산된다. 10만톤 수소로 50만대의 수소연료전지차를 운영할 수 있는 양이다. 

수소는 석유처럼 땅 속에 뭍혀있는 자원이 아니다. 수소는 원자력발전이나 화석연료 또는 천연가스에서 추출된다고 한다. 이런 방법 이외에 물을 전기분해하면 수소를 얻을 수 있다. 물이 지구 상에 존재하는 한 수소의 생산은 무한대라고 할 수 있다. 

◆ 비싼 차량 가격을 낮출 방법은?

이번 출시된 투싼 ix 수소연료전지차의 가격은 1억5천만원이다. 실제적으로 일반 소비자들이 쉽게 구입할 수 있는 차량 가격은 아니다. 정부보조금 6천만원을 지원받아도 부담스러운 가격이다. 현대자동차 관계자는 차량의 주요부품을 95% 국산화 하였기에 원가절감 및 시스템 개선으로 가격을 점차 내릴 수 있을 것이라고 말했다. 2020년까지 일반인도 구입 가능한 가격으로 절충 할 예정이며, 2025년에는 디젤차보다 10% 정도 상향된 가격으로까지 조정하겠다고 발표했다. 

◆ 수소충전소의 보급은? 

현재는 수소충전소는 11기가 운영중에 있다. 올해 2기를 추가로 구축하고, 향후 2015년까지 전국에 200기 보급을 목표로 하고 있다. 또한, 현재 4개소인 서비스센터를 2020년까지 23개소로 늘릴 예정이다. 

◆ 수소연료전지차를 보니… 

수소연료전지차는 이산화탄소 배출량이 전혀 없는 차로 무한한 에너지를 환경오염 없이 쓸 수 있는 수소로 개발되었다는 점에서 큰 의의가 있다고 본다. 전 세계적으로 대체 에너지의 개발이 꾸준히 이루어지고 있고 이에 발맞춰 국내에서도 새로운 기술들이 발표되고 있어 우리의 친환경 미래 산업의 전망은 밝아 보인다. 기업의 이익에 우선하기 보다는 이제는 전 인류를 위한 기술개발 등으로 현대자동차에 대한 수많은 오명을 벗고 전 국민의 지지를 받는 기업이 되길 바란다. 

김진아 기자 <탑라이더 jina_kim@top-rider.com>