수소경제의 핵심, 수소생산과 수소차의 모든 것

수소를 만드는 물 전기분해(수전해)란?

물에 전류를 흘려보내면 물 분자가 2개의 수소 분자와 1개의 산소 분자로 바뀐다. 물 10ℓ를 전기분해하면 1.1㎏의 수소를 얻는데 현재 수소차로 약 130㎞를 달릴 수 있다. 캐나다와 러시아의 수력, 남미 파타고니아의 풍력 등과 같이 값싸게 재생에너지를 만들 수 있지만 전력 소비지와 멀어 송전이 어려운 곳이라면 물을 전기분해해 수소 형태로 에너지를 저장·운반할 수 있다.

1마일 주행당 이산화탄소 배출량

캘리포니아에서 운행하는 수소차의 이산화탄소 배출량은 1마일 주행당 약 150g으로 전기차에 비해 33%가량 더 나온다. 에너지원 생산부터 차량을 움직일 때까지 발생하는 온실가스량을 기준으로 했다. 왼쪽부터 휘발유, CNG, 수소, 전기.

수소차의 원리

1단계, 수소와 산소 공급

수소를 고압탱크에 700기압으로 압축해 실은 후 이 수소를 연료전지로 보낸다. 산소는 차체 앞쪽에 있는 공기흡입구에서 공급받는다. 공기를 여과하는 과정에서 공기청정기 역할도 한다.

2단계, 연료전지 발전

연료전지의 연료극에서 수소가 전해질(전기가 통하는 물질)에 들어가면 전자를 빼앗기고 양전하를 띤 수소 원자(이온)가 되어 전해질 속을 떠다닌다. 분리된 전자가 전극을 통해 회로를 이동하면서 전류가 흐른다. 반대쪽 공기극에는 산소가 들어와 전자를 빨아들여 음전하를 띤 산소 이온이 된다. 산소 이온이 수소 이온과 결합하면 물이 된다.

3단계, 차량 구동

연료전지 발전으로 모터를 구동하고, 주행 중 남는 전력은 배터리에 저장해 큰 힘이 필요할 때 함께 쓴다.

연비 비교

휘발유 1갤런(약 3.79ℓ)을 살 수 있는 돈으로 수소와 전기를 충전했을 때 주행거리(MPG)를 보면 수소차 중 1위인 혼다 클래리티가 68마일(약 109㎞)로 전기차 중 1위인 현대 아이오닉 136마일(약 219㎞)의 절반 수준이다. (출처 : 미국 환경청)

연간 연료비 비교

연간 승용차 평균 주행거리 1만3724㎞ 주행시

넥소 약 100만원, 아반떼 휘발유차 약 157만원, 아이오닉 전기차 완속충전시 연간 16만원(급속충전시 38만원) (출처 : 환경부, 수소는 1㎏ 7000원 가정)

주영재 기자 jyj@kyunghyang.com

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