최근 전기차와 함께 친환경성으로 주목 받고 있는 수소차, 그 생태계 또한 빠르게 확장되고 있는데요. 오늘은 수소차의 원리와 현재 발전 현황, 충전소까지! 수소연료전지차에 대한 모든 것을 파헤쳐 보겠습니다.
수소차(Fuel cell electric vehicle), 물로 가는 자동차?
수소차는 수소와 공기 중의 산소가 반응해 전기를 생산하여, 구동하는 연료전지 자동차입니다. 연료전지란, 연료와 산화제를 전기화학적으로 반응 시켜 전지 에너지를 발생시키는 장치이고요. 수소 원자 2개와 산소 원자 하나가 결합한 것이 바로 물(H2O)이기 때문에 수소차는 물로 가는 자동차라고도 합니다.
하지만 단순히 물을 넣어 에너지화시키는 것이 아니라, 연료 탱크에 충전된 수소와 화학반응을 통해 에너지를 만들어 내는 것이죠.
수소차는 수소와 산소가 반응하기 때문에 물 이외의 배출가스가 발생하지 않는 환경친화적 자동차입니다. 탄소 원자를 포함하지 않은 수소는 물의 전기분해로 만드는 재생 가능한 에너지원이라 환경에 미치는 영향이 거의 없고, 단위 질량당 에너지 또한 매우 큰 특성이 있어 수소는 연료로서 주목받고 있습니다.
수소차의 작동 원리
수소가 연료전지에 공급되면, 전자와 수소이온으로 분리됩니다. 이때 발생한 전자들이 연료전지의 양극(+)에는 산소로, 음극(-)에는 수소로 생성되는데요. 이로 인해 차를 움직일 수 있는 전기가 발생하고, 이 전기로 차가 동력을 얻게 되는 원리입니다.
수소차는 연료전지스택, 모터, 배터리, 수소탱크, 열・물 관리 장치, 공조 장치, 전력변환 장치, 고압 밸브 등이 탑재되어 있어요. 이 중 연료전지스택(Stack)은 일반적으로 수백 개의 셀을 직렬로 쌓아 올린 연료전지 본체로, 수소와 산소의 화학반응이 일어나 전기가 발생하는 지점입니다.
수소탱크의 안전성
간혹 수소탱크의 위험성에 대해 걱정하시는 분들이 계신데요, 아주 높은 전압이 흐르는 수소탱크는 고압에서 잘 견딜 수 있도록 철보다 10배 높은 강도의 탄소섬유 강화 플라스틱으로 제작됩니다. 더불어 최소 1,575기압 이상의 내부압력을 버티도록 설계되어 있으며, 충격을 완화해주는 장치와 화염에도 장시간 견딜 수 있는 코팅이 적용되어 안전성이 충분히 확보돼 있으니 걱정 마세요 🙂
지금, 수소차는 어디쯤 있을까
수소연료전지 자동차(Fuel cell electric vehicle, FCEV)인 수소차를 세계 최초로 개발한 회사는 다임러 크라이슬러로 1994년 수소저장방식의 연료전지를 이용한 NECAR1(New Electric Car)을 선보였어요. 현재 다임러 크라이슬러를 비롯한 여러 자동차 회사들이 수소차 개발에 투자하고 있으며, 수소차 시장 선점을 위한 각축전이 오가고 있는 상황입니다.
정부는 지난 2019년에 ‘수소 경제 활성화 로드맵’을 통해 2040년까지 수소경제 활성화를 위한 수소 생산·저장·운송·활용 전 분야를 아우르는 추진전략을 발표했습니다. 수소차와 연료전지를 양대 축으로 하는 이 로드맵에 따라 다양한 정책이 추진되고 있는데요, 수소차 보급 확대 또한 주요 정책 중 하나이죠. 보조금 지원 정책 등 적극적인 정부 지원에 힘입어 우리나라의 수소차 보급률은 세계1위에 달합니다. 한국자동차산업협회(KAMA)에 따르면 ’21년 3월, 전세계 수소차 3만 7,400대 중 1/3에 해당하는 1만 2,439대가 우리나라에서 운행중이라고 합니다.
빠르게 보급되는 수소차량에 비해 수소차 충전 인프라는 부족한게 현실인데요, GS칼텍스는 수소차 충전 인프라 구축에도 발빠르게 대응하고 있습니다.
모빌리티+고객 라이프 스타일에 맞춘 수소충전소?!
수도권 최초의 ‘H강동 수소충전소 | GS칼텍스’ 융복합 에너지 스테이션
GS칼텍스는 지난 2020년 5월, 현대자동차와 함께 ‘H강동 수소충전소’를 오픈했습니다. 수도권 최초로 휘발유와 경유, LPG, 전기 뿐만 아니라 수소까지 공급 가능한 복합 에너지 스테이션을 운영하여 고객들의 경험을 확장하고 있습니다.
H강동 수소충전소는 수소를 외부로부터 공급받는 방식을 이용하여 충전소에서 수소를 직접 생산하는 방식보다 더 안전한 것으로 평가받고 있어요. 약 1천 평 규모의 충전소는 하루에 약 70대의 수소전기차 완충이 가능합니다. 운전자들의 편의를 위한 세차기 2대와 차량 내부 청소를 위한 셀프서비스 코너도 다수 설치되어 있어 다양한 이용이 가능합니다.
또한, GS칼텍스는 2022년 완공을 목표로 제주, 여수, 광주에도 상용 수소충전소 구축을 추진하고 있습니다. 지난 5월에는 한국가스공사와 ‘액화수소 생산 및 공급 사업을 위한 업무협약’을 체결하며 본격적으로 수소시장에 진출했습니다. GS칼텍스와 한국가스공사는 액화수소 플랜트 구축, 액화수소 충전소 구축, 수소 추출설비 구축 등 액화수소사업 밸류체인 전반에 대한 협업을 진행하기로 했는데요. 2024년 완공을 목표로 한국가스공사의 LNG 인수기지 내에 연산 1만톤 규모의 액화수소 플랜트를 짓고 액화수소 프랜트 완공 시점에 맞춰 수도권과 중부권에 수십 곳의 액화수소 충전소도 구축할 계획입니다. 액화수소 1만톤은 수소승용차 8만대가 연간 사용 가능한 양이라고 해요. 액화수소는 기체수소에 비해 도심지역에도 설치가 용이해서 앞으로 GS칼텍스 수소 충전소를 통해 편리한 수소 충전이 가능할 것으로 기대됩니다.
GS칼텍스는 수소 충전 인프라 뿐만 아니라, 수소 경제 활성화를 위한 밸류체인 구축에도 박차를 가하고 있어요. 한국가스공사와의 업무 협약에 이어 한국동서발전-여수시와 함께 수소 연료전지 발전소 구축과 CCU(Carbon Capture & Utilization, 탄소 포집・활용) 기술 실증 및 상용화에 대한 협업을 추진하고 있습니다.
수소 충전 인프라 확충과 함께 앞으로 수소 시장을 선도해 나가는 GS칼텍스의 발걸음에 많은 관심 부탁드립니다. 🙂
