기후 위기 상황에서 세계는 친환경차에 대한 관심도 높아지고 있습니다. 예전에는 일부 자동차 마니아나 얼리어답터들만이 전기차나 수소차에 관심이 있었다면, 최근에는 실제 주행 중에는 이산화탄소가 나오지 않는 친환경차에 대해 관심이 높아지고 있습니다. 2021년 10월 우리나라 수소경제 활성화 로드맵이 발표되면서 수소차에 대한 관심도 높아지고 있습니다.
전기차를 포함한 친환경차와 수소차 등에 대해 알아보도록 하겠습니다.
친환경차 종류
지난 130여 년을 이어온 내연기관차 시대가 서서히 저물고 있습니다. 환경문제의 심각성이 확산되면서 내연기관차가 환경오염의 주범으로 지목된 탓이라고 볼 수 있습니다. 세계 여러 나라도 내연기관차 퇴출을 선언하고 있습니다. 노르웨이는 2025년부터 신규 내연기관차 판매를 금지할 계획을 발표했고, 네덜란드와 아일랜드, 슬로베니아, 이스라엘, 인도는 2030년까지, 프랑스와 영국, 싱가포르, 대만은 2040년부터 내연기관차의 신규 판매를 금지하기로 결정했습니다. 중국은 2019년부터 내연기관차를 생산하는 신규 공장의 건설을 금지했고, 한국은 2025년까지 전기차 113만 대와 충전시설 4만 5,000기를 확충하고, 수소차 20만 대와 충전소 450기를 구축할 계획을 밝혔습니다. 이처럼 전 세계는 내연기관차에서 친환경차로 넘어가는 과도기에 있습니다.
친환경 자동차란 휘발유나 경유를 사용하지 않거나 적게 사용하는 자동차를 말합니다. 친환경 자동차는 네 가지 종류로 구분할 수 있습니다.
1. 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV):
화학 연료를 사용하는 엔진과 모터 동력을 함께 사용하는 차량입니다. 전기차의 부족한 구동력에 엔진 출력으로 힘을 실어 운행하는 차량입니다. 일반 내연기관차보다 배기가스는 40% 이상 적게 배출합니다.
2. 플러그인 하이브리드 자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)
하이브리드 자동차와 원리는 같지만 외부 전원을 연결하여 배터리를 충전할 수 있습니다. 배터리를 가득 충전할 경우 약 40km 정도는 배기가스 배출이 없는 순수 전기 모드로 주행할 수가 있습니다,
3. 전기 자동차(Battery Electric Vehicle, BEV)
순수하게 전기로만 모터를 움직이는 자동차입니다. 하이브리드 자동차보다 연료비가 적고, 중요한 것은 오염물질 배출이 전혀 없습니다.
5. 수소연료전지 자동차(Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV)
‘수소연료전지 자동차(FCEV : 이하 수소차)’는 수소와 산소의 화학반응으로 얻어진 전기의 힘으로 움직이는 자동차입니다. 외부의 전기 공급 없이, 전기를 만들어 움직인다는 점에서 전기차와 다르다고 할 수 있습니다. 전기를 만드는 과정 중에 소량의 물만 배출할 뿐 오염물질은 발생시키지 않습니다. 특히 수소차는 ‘달리는 공기정화기’라고도 불리고 있는데, 주행 중에 미세먼지 등 유해물질을 걸러내는 기능도 갖고 있기 때문입니다. 충전 시간도 5분 내외로 전기차에 비해 짧지만, 아직은 보급이 활발하지 않아 충전소가 부족하다는 단점이 있습니다.
수소차도 전기차?
우리가 흔히 말하는 ‘수소차’의 정확한 이름은 수소 연료전지 자동차(FCEV·Fuel Cell Electric Vehicle)입니다. 이걸 줄여서 수소 전기차라고 부릅니다. 영어 이름에 전기(Electric)가 포함돼 있듯이, 수소 전기차도 전기차의 한 종류입니다.
일반적인 전기자동차는 리튬이온 배터리에서 전기를 얻는다면, 수소 전기차는 수소와 산소의 화학반응에서 생긴 전기를 직접 사용하거나 배터리에 저장하였다가 이를 사용해 모터를 구동합니다. 개발 초기에는 수소 전기차가 아닌 ‘수소연료차’’(Hydrogen Fueled Car)를 만들려는 시도도 있었다고 합니다. 수소 연료차는 수소를 엔진에서 직접 연소해 생기는 열로 모터를 구동하는 것입니다. 그렇지만 열을 역학 에너지로 전환하려다 보면 효율이 낮아지는 문제가 해결되지 않았습니다. 그래서 ‘수소+산소’로 전기를 만드는 ‘연료 전지’를 자동차에 탑재하는 쪽으로 개발이 진척되었다고 합니다.
수소 전기차의 핵심 부품은 연료 전지 스택입니다. 스택이라는 것은 연료 전지를 여러 개를 쌓아 올려 자동차를 움직일 정도의 충분한 전기를 생산하도록 만든 부품이고, 수소 전기차에서 가장 중요하고 비싼 부품입니다. 연료 전지 스택과 수소 공급 장치, 공기 공급 장치, 열 관리 장치 등이 연료 전지 시스템으로 묶여 하나의 소형 발전기처럼 기능하도록 되어 있습니다.
수소 전기차(FCEV)는 차량에 저장된 수소와 대기 중의 공기의 결합으로 생성된 전기로 운행이 되는 100% 무공해 차량으로 전기 생성 과정 중 배출하는 것은 순수한 물(H2O)뿐입니다.
전기를 만드는 과정에서 대기 중에 있는 초미세 먼지 (PM2.5)를 99.9% 이상 제거하는 기능이 있어 ‘달리는 공기청정기’로 불리기도 합니다. 내연기관 차량의 연료탱크 대신 수소를 저장하는 탱크를 탑재한 수소 전기차는 내연기관 차량과 유사한 수준의 항속거리뿐만 아니라 수소 충전 시간 또한 내연기관 차량의 주유시간과 동등한 3~5분이면 충분합니다. 또한 수소 전기차는 전력계통을 상용 전원 발전기로 활용이 가능하여 차량 외부로 전력을 공급할 수도 있습니다
수소 전기차의 구동 방식은 생각보다 복잡하지 않습니다. 산소를 이용하기 위해 우선 공기를 흡입해야 하는데, 이때 불순물을 제거하는 에어필터로 공기가 여과되기 때문에 수소 전기차는 공기 청정기 같은 역할도 하게 된다고 합니다. 그 뒤 수소 탱크에 있던 수소와 산소가 연료전지에서 만나 화학반응을 거칩니다. 수소(H2)와 산소(O2)가 백금 촉매를 거치며 이온으로 분리되고, 분리된 전자가 이동하면서 전기가 발생되는 방식입니다. 생산된 전기는 모터를 굴리는 데 쓰고 물은 차 밖으로 배출됩니다.
수소 전기차와 다른 친환경차와의 차이
수소 전기차는 수소와 공기 중 산소를 전기화학반응 통해 생성된 전기를 동력으로 활용하고, 전기차는 전기를 배터리에 저장하고 저장된 전기를 동력으로 활용합니다. 하이브리드차는 엔진과 배터리를 동력으로 활용하는 차량입니다. 수소전기차는 빠른 충전 시간(3~5분)과 장거리 특성, 더 많은 탑재량을 요구하는 차량(트럭, 버스 등)에 가장 적합합니다. 특히, 수소전기차는 유해 배출가스가 없으며, 부가적으로 공기 정화 효과까지 있어 친환경에 가장 부합하는 차량입니다.
수소 전기차의 안전성
700 bar의 고압으로 압축시킨 수소를 저장한 수소 전기차의 수소탱크는 위험할지도 모른다는 오해를 받곤 합니다. 하지만 수소 전기차에 사용되는 수소는 일반적인 ‘수소분자’입니다. 삼중수소와 중수소 등이 1억 도의 온도와 수천 기압의 압력 하에서 핵융합 반응을 일으켜야 하는 수소폭탄과는 다릅니다.
또한 우리나라 현대자동차의 수소 전기차는 수소가 탱크 외부로 새어 나오지 않는 내투과성, 차량 화재 발생 시 탱크가 폭발하지 않는 내화염성, 주행 중 충돌 사고 등에도 탱크가 안전한 내충격성 등 주요 안전 항목뿐 아니라 국내는 물론 유럽을 넘어 가장 가혹하다는 UN의 세계 통합 규격까지 만족시키고 있습니다.
정리
세계는 기후 위기 대응 방안으로 탄소중립 정책으로 변화되고 있습니다. 인류가 사용하는 에너지가 화석연료에서 재생에너지로 에너지 생성 패러다임이 바뀌어 가고 있습니다. 산업을 제외하고 인간이 가장 많이 가솔린과 디젤을 사용하는 제품은 자동차입니다. 자동차는 이제까지는 화석연료인 가솔린과 디젤을 연료로 사용하며 이산화탄소를 내뿜는 내연기관차였습니다. 이제 자동차는 내연기관차에서 전기 자동차로 넘어가는 과도기에 있습니다. 요즘에는 거리에서도 전기자동차를 흔히 볼 수 있게 되었습니다. 이제 전기차 시대가 도래하는 것은 거스를 수 없는 대세가 되고 있습니다.
하지만 전기차의 친환경성에는 역설이 존재 합니다. 연료 산지에서부터 운행까지 자동차 온실가스 배출량에 대한 전 과정 분석(LCA·Life Cycle Analysis 혹은 WTW·Well-to-Wheel Analysis)을 보면 전기차도 환경에 상당히 부정적인 영향을 미치고 있음을 알 수 있습니다. WTW는 연료 공급 단계(원유 추출, 원유 수입, 석유 정제, 국내 분배)와 자동차 운행 단계로 나뉘어 분석됩니다.
수소차 또한 현재는 화학연료를 산업에서 사용하는 동안 발생하는 그레이 수소인 부생수소를 사용하거나, 일부 이산화탄소 포집 기술에 의한 블루 수소를 사용합니다. 수소 전기차가 진정한 친환경차이기 위해서는 전기를 생성하는 수소를 얻기까지의 과정도 모두 친환경적이어야 하는 그린 수소를 사용해야 합니다.
참고: 수소의 종류는 아래 글을 참고하세요
2022.02.07 - [경제다정/기타] - 수소 에너지와 수소의 종류
수소 에너지와 수소의 종류
재생에너지 활용과 더불어 수소에너지에 대한 관심이 증가하고 있습니다. 2021년 지구의 날 열린 기후 정상회담에서 약 40여 개 국 정상들이 '탄소 중립'에 대한 목표를 재확인하고, 차세대 에너
ahahappy.tistory.com
지난해 우리나라 수소경제 활성화 로드맵이 발표되고, 수소충전소 인프라도 차츰 증가되고 있어 수소 전기차에 대한 관심도 뜨겁습니다. 또한친환경차량에는 구매 보조금이 국가와 지방자치단체에서 보조됩니다. 2022년 친환경차 구매 보조금이 지자체별로 공시되는 시기가 되었습니다. 수소 전기차의 경우 2022년 차량 당 지원금액이 감소된 것에 반해 지난해와 같은 보조금을 지급하고 있습니다. 국고 지원금 2250만 원에 각 지자체별 보조금을 추가하면 3250만 원에서 최대 4천만 원까지 지원되어 올해는 관심이 더욱 뜨거워지고 있습니다.
참고: 현대자동차 그룹(수소차), 신동아(전기차는 과연 친환경적인가?), Q.STORY(성큼 다가온 친환경 자동차 시대)
2022.01.19 - [생활다정] - 2022년 전기차 보조금 정리(지원금 낮아지고, 대상은 늘리고)
2022년 전기차 보조금 정리(지원금 낮아지고, 대상은 늘리고)
2022년 바뀌는 전기차 보조금 제도를 알아보겠습니다. 목차 ⨀ 1. 2022년 전기차 지원금 정책 방향 ⨀ 2. 국고지원금은 최대 700만 원 확정! ⨀ 3. 값비싼 전기차는 보조금 지원이 불가하다. ⨀ 4. 전기
ahahappy.tistory.com
'경제다정 > 기타' 카테고리의 다른 글
| 놓치면 손해, 30만원 경차 유류세 환급 대상은? (3) | 2022.02.20 |
|---|---|
| 하루만 맡겨도 연 3% 금리, 여윳돈 잠시 '파킹' 어디가 좋을까? (0) | 2022.02.19 |
| 에너지 캐쉬백, 이웃보다 전기 덜쓰면 현금으로 돌려 받아! (0) | 2022.02.10 |
| 청년희망적금 가입자격 확인하세요, (feat. 연 9.31% 이자 효과 ) (0) | 2022.02.07 |
| 수소 에너지와 수소의 종류 (0) | 2022.02.07 |