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탄소중립, 다들 들어보셨나요? 탄소중립은 온실가스 배출을 최대한 줄이고 남은 온실가스는 흡수하거나 제거해서 탄소의 실질적인 배출량을 0으로 만드는 것입니다. 목표를 달성하려면 탄소 배출의 주범 중 하나인 내연기관 자동차의 문제를 해결해야 하는데요. 이에 한국환경공단이 운전자가 주행 거리를 감축하거나 친환경 운전을 통해 온실가스 배출량을 줄이면 인센티브를 지급하는 제도인 자동차 탄소포인트제를 운영하고 있기도 합니다. 그만큼 자동차가 배출하는 탄소를 줄이는 것이 탄소중립 달성을 위해 중요하다는 것을 시사하고 있는 것이죠. 이런 움직임에 따라 기존의 내연기관 자동차를 대신할 여러 친환경 자동차가 연구되고 있습니다. 오늘은 그중 하나인 ‘수소전기차’에 대해 소개해보고자 합니다.

 

ⓒ한국환경공단


수소가 뭔데?

본격적으로 수소전기차에 대해 얘기하기 전에 수소에 대해 알아보고자 합니다. 현재 우리나라를 포함한 대부분 국가는 재생에너지 발전 비율을 늘리고자 노력하고 있는데요. 하지만 재생에너지는 자연현상을 이용해 전기를 생산하기 때문에 발전량이 일정하지 않아 잉여 전력 혹은 전력 부족 현상이 발생합니다. 이런 문제점을 해결할 수 있는 것이 바로 수소 에너지입니다. 수소는 물을 전기분해하여 얻을 수 있고 에너지를 저장할 수 있습니다. 재생에너지의 잉여 전력으로 수소를 생산하고 저장하였다가 연료전지를 통해 필요할 때 전기를 생산할 수 있습니다. , 수소는 ‘에너지 캐리어(energy carrier)’로서 재생에너지 확대에 중요한 역할을 할 수 있죠.

 

이러한 점 때문에 수소 연료에 대한 수요가 급격히 증가하는 추세입니다. 현재 수소 연료는 kg당 약 8,000원이지만 2040년에는 kg당 3,000원까지 낮아질 수 있다고 합니다. 수소의 대량 생산과 저장 및 유통 방식의 발전 덕분입니다. 자연스럽게 수소전기차 수요도 증가하고 있습니다. 20207월에 발표된 정부의 수소 산업 생태계 경쟁력 강화 방안에 따르면 2040년에는 수소를 연료로 사용하는 자동차가 무려 275만 대가 될 것이라고 하네요. 그럼 이제 수소전기차가 무엇인지 알아볼까요?

 

ⓒ한국전력공사

 

수소전기차

수소전기차에는 수소저장 탱크가 존재합니다. 이 탱크의 수소와 공기 중 산소의 전기화학반응을 통해 전기가 생성되고 그 전기로 모터를 돌려 자동차가 동력을 얻게 됩니다. 수소전기차는 다양한 장점이 있는데요. 수소와 공기로 만들어진 전기로 운행되기 때문에 공해가 없으며 전기 생성 과정 중 배출되는 것은 순수한 물뿐입니다. 이 과정에서 대기 중에 있는 초미세 먼지를 제거하는 기능이 있어 ‘달리는 공기청정기’라고도 불립니다. 수소전기차 1대 당 연간 성인 2명이 마시는 공기를 정화할 수 있다고 하네요. 수소 충전 시간은 3~5분 정도밖에 걸리지 않고 완충 상태로 500km 이상을 주행할 수 있으며 필요시에 전력계통을 상용 전원 발전기로도 활용할 수 있습니다.

 

ⓒH모터스

 

사실 수소를 생각하면 수소폭탄 같은 이미지가 떠오르면서 수소전기차는 사고가 나면 폭발하지 않을까 하는 걱정이 들기도 하는데요. 수소전기차의 수소는 일반적인 수소분자로 수소폭탄에 사용하는 중수소, 삼중수소와는 달리 안전하다고 합니다.

 

수소전기차의 한계

여러 장점에도 불구하고 현재 수소전기차는 분명한 한계점들이 있습니다. 첫째, 수소를 생산하는 방식이 친환경적이지 않을 수 있습니다. 상용화된 수소 생산 방법은 크게 두 가지로, 부생수소와 개질수소입니다. 부생수소는 제철소와 석유화학공장 등에서 원하지 않아도 부가적으로 생성되는 수소를 의미하고, 개질수소는 천연가스나 석유가스 등을 고온, 고압의 수증기로 처리해 얻는 수소를 말합니다. 결국, 현재 수소를 생산하는 방식은 화석연료를 필요로 하는 것이죠.

 

둘째, 수소는 운송이 어렵습니다. 수소는 녹는점이 259.2°C로 약 180°C에서 녹는 천연가스에 비해 훨씬 더 낮습니다. 따라서 수소는 액화되지 못한 기체 상태로 운송이 되는데요. 액화한 것에 비하면 훨씬 큰 부피를 가져서 한 번에 운송할 수 있는 양에 한계가 있습니다.

 


한전과 수소전기차

한전은 수소전기차 상용화를 위해 많이 노력하고 있는데요. 20214, S사와 기존 자동차를 100% 수소 및 전기 자동차로 전환하는 ‘K-EV100’ 협력 사업을 체결했는데, 한전 로밍 플랫폼 ‘차지링크(charge link)’를 활용해 사업 활성화에 협력하기로 했습니다.

 

ⓒS렌터카

 

한전은 앞서 말한 수소전기차의 문제점을 해결하고자 하는 시도도 활발히 하고 있습니다. 친환경적인 수소 생산을 위해 20216월부터 블루수소 개발을 시작했습니다. 블루수소란 기존 수소 생산 방식과 달리, 이산화탄소와 화석연료 사용 없이 만드는 수소입니다. 한국전력 연구원과 발전공기업들이 공동으로 개발하는 이 기술은 메탄을 금속촉매를 이용해 탄소와 수소로 분해하는 기술입니다. 친환경적인 수소 생산은 물론 탄소 소재 산업에 필요한 탄소를 얻을 수 있다는 점에서 획기적이라고 할 수 있죠.

 

ⓒ한국전력 전력연구원

 

수소의 운송 문제를 해결하고자 하는 한전의 움직임도 활발한데요. 작년에 한전은 수소를 액체 형태로 저장하는 기술을 활용해 실증을 완료했습니다. 수소를 수소저장액체와 촉매에 반응시키면 액체 화합물에 수소가 흡수 저장되는 원리를 이용한 기술입니다. 250°C 이상의 온도와 대기압의 3배 압력의 환경에서 촉매에 반응시키면 다시 수소가 분리된다고 하네요. 한전 관계자에 따르면 아직 상용화를 논하기에는 어려운 단계지만 수소의 운송 및 저장 문제를 해결할 수 있는 실마리가 될 것은 분명해 보입니다.

 

또한, 작년에 한전KPS를 비롯한 기업들은 안산시에 수소시범도시를 건설할 계획을 세웠고 20215월에 착공식을 했습니다. 한전KPS는 수소 관련 시설물을 유지 및 보수하는 역할을 맡았고 수소연료전지 발전소를 건립할 계획이라고 합니다. 수소를 활용하는 도시의 미래 모습이 기대되는 바입니다.

 


아직 수소전기차 기술은 한계가 있음에도 탄소중립을 달성하기 위해 중요한 수단이라는 것은 의심의 여지가 없습니다. 하지만 이런 한전의 노력을 바탕으로 지속적인 연구 및 개발이 이루어진다면 수소전기차의 상용화는 먼 미래가 아닐 것 같네요. 탄소중립을 향해 나아가는 수소전기차와 한전, 응원합니다!

 

 

 


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