소금물로 자동차 달릴 수 있을까? [우리가 몰랐던 과학 이야기] (197)

요즘 친환경 자동차에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 덕분에 전기차와 함께 수소연료 전기차도 주목받고 있습니다. 수소연료 전기차는 산소를 반응시켜 전기를 생산하여 구동하는 방식으로, 물 외에는 다른 배출 가스를 발생시키지 않습니다.

소금물을 이용해 수소를 만들어 자동차 연료가 될 수 있다는 사실 알고 있나요? 오늘은 새로운 신재생 에너지로 각광받고 있는 수소와 수소연료 전기차의 구동 원리, 그리고 소금물을 원료로 고순도 수소를 만드는 기술에 대해 소개하겠습니다.

◆수소자동차의 연료인 수소

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수소는 지구상에서 가장 가벼우면서 무색, 무미, 무취의 기체이며, 산소와 결합한 물(H2O)처럼 다른 원소와 결합된 상태로 대량 존재하고 있습니다. 수소가 연료로 각광받는 이유는 유해물질을 배출하지 않으면서도 생산 및 저장, 운반이 상대적으로 안전하기 때문입니다.

또한 화석연료와 달리 고갈될 우려가 적으며, 자연환경 조건에 따라 전기 생산량이 달라지지 않다는 점도 수소의 장점으로 꼽히고 있습니다.

◆수소연료전기차 원리

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수소차의 핵심 관건은 바로 수소를 어떻게 전기로 바꾸느냐입니다. 화학 에너지를 전기로 바꾸는 것이 바로 연료전지입니다. 연료전지는 양극과 음극 2개의 전극으로 구성되어 있으며, 한쪽에서는 수소를, 다른 한쪽에서는 산소를 각각 공급합니다.

이렇게 공급된 수소를 이온 상태로 만들고, 이온과 산소가 합쳐져 물을 만들면 전기 에너지가 발생합니다. 이렇게 만들어진 물은 수소차의 유일한 배출물로, 남은 공기와 함께 대기 중으로 배출됩니다.

◆자동차 연료용 수소 생산방식

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수소는 지구상에 풍부하게 존재하는 자원이지만 자연에서 단독으로 존재하는 에너지원이 아니기 때문에, 에너지로 사용되기 위해서는 추출 과정이 필요합니다. 에너지원으로 쓰기 위한 수소 생산기술로는 화석연료인 천연 가스를 활용한 개질 방식과 수전해 방식이 있습니다.

천연 가스는 보통 수소 함유량이 많고 대량 생산에 유리하며 수증기 개질, 열 분해법 및 플라즈마를 이용한 직접분해 등의 방법으로 수소를 제조합니다. 생산방식은 저렴하지만 온실 가스가 발생한다는 단점이 있습니다.

물을 전기분해하는 방식으로 수소를 제조하는 수전해 방식은 가장 간단하면서도 신뢰성이 높고 대량 생산이 용이하지만, 사용되는 전기 에너지의 비용이 높다는 단점이 있습니다.

따라서 온실 가스를 발생하지 않으면서도 경제성을 갖춘 수소를 생산해야 한다는 것이 생태계 구축을 위한 큰 과제로 떠오르고 있습니다.

◆소금물로 만드는 친환경 수소

한화솔루션은 가성소다의 원료인 소금(NaCl)을 물에 녹여 분해하는 방식으로 수소(H2)를 생산해 내달부터 차량 연료용으로 공급할 예정입니다. 소금물에서 생산되는 수소는 일반적인 석유화학 공정에서 나오는 부생 수소와 달리 대기오염 물질을 발생시키지 않아 친환경적으로 평가받고 있습니다.

소금물로 만든 수소는 정제과정을 거치면 순도 99.999%의 차량 연료용으로 전환됩니다.

태양광과 풍력에 이어 수소가 전세계의 온실 가스 배출을 감소시켜 줄 차세대 신재생 에너지를 주도할 것으로 기대되고 있는데요. 한화솔루션은 수소의 생산부터 저장, 운송까지 밸류체인을 구축해 향후 ‘그린’ 경제를 일구는데 앞장서겠습니다.

한화솔루션 블로거

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