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무한정-무소음-무공해 팔방미인 신재생에너지 ‘수소’

  • 2014.01.20.
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수많은 ‘수소자동차’가 도로 위를 질주하는 모습 상상이 가시나요?
가볍고 친환경적인 수소로 자동차를 움직이는 일이 이제는 더 이상 상상 속의 일이 아닙니다.
바로 현대자동차가 개발한 수소연료전기차 ‘투싼ix FCEV’가 상용화를 앞두고 있기 때문입니다. 현대자동차는 투산ix FCEV를 오는 5월부터 미국에서 시판하고, 2015년부터는 우리나라와 유럽 시장에서도 판매할 예정이라고 합니다.

수소연료전지차는 수소를 공기 중의 산소와 반응시켜 발생하는 전기로 차량을 움직이는 친환경자동차입니다.
이 차는 배기가스 대신 물이 배출돼 대기오염을 걱정하지 않아도 되고, 충전시간이 짧을 뿐 아니라 연료탱크를 채우면 1회 충전에 594km를 달릴 수 있다고 합니다. 2015년부터 적용되는 탄소배출권제도를 생각하면 이처럼 반가운 소식이 또 있을까 싶습니다. 무공해, 무소음에 무한정의 자원을 자랑하는 신재생에너지 ‘수소’에 대해 알아보겠습니다.

 

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지구상에 존재하는 모든 원소의 93%가량을 차지하는 수소는 원자번호 1번으로 무게가 가장 가볍습니다.
또한 수소는 전기에너지처럼 에너지 운반자인 동시에 저장매체인 2차 에너지원이기도 합니다. 하지만 수소가 가볍다고 결코 무시해서는 안됩니다. 수소 1kg을 산소와 결합하면 무려 3만5,000kcal의 에너지가 나오는데, 이는 같은 무게의 부탄, 휘발유, 프로판가스, 등유, 경유 등이 내는 에너지의 약 3배에 가깝습니다. ‘작은 거인’이라고 해도 될 만큼 어마어마한 에너지를 갖고 있는 원소가 바로 수소이죠.

수소는 원료가 물이기 때문에 고갈을 걱정하지 않아도 될 에너지일 뿐 아니라, 사용하고 나면 산소와 결합해 다시 물이 되기 때문에 환경오염 걱정도 없는 친환경에너지입니다. 수소를 연료로 하는 자동차는 소음이 발생하지 않는다는 장점도 있습니다.
때문에 수소에너지는 무제한, 무공해, 무소음 에너지로 정의되기도 합니다.

 

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수소를 에너지원으로 쓰려면 무엇보다 순수한 상태의 수소를 확보하는 것이 가장 큰 관건입니다.
그래서 현재는 나프타, 천연가스, LPG, 메탄올 등의 다양한 화석에너지를 이용하는 개질법과, 바이오 에탄올을 이용한 개질법, 바이오매스 가스화, 태양광 및 풍력발전을 이용한 물의 전기분해법, 고온 태양열 및 원자력을 이용한 열화학적 물분해법, 미생물을 이용하는 방법 등으로 순수한 수소를 확보하는 방안이 연구 중에 있습니다.

수소를 확보하고 나면 수소와 산소를 연소해 열을 발생시키거나, 연료전지(fuel cell)를 이용해 수소에너지를 안전하고 콤팩트하게 저장하는 것이 중요합니다. 수소는 단위 질량당 에너지 함량이 높은 반면 단위 체적 당 에너지 함량은 낮기 때문에 350기압 이상의 고압 실린더나 극저온 액체수소 혹은 연료전지와 같은 저장매체를 통해 저장할 수 있습니다.

 

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연료전지는 수소를 전기화학적 산화 환원 반응으로 처리해 약 40~60%의 전기를 발생시킬 수 있습니다.
실제로 수소연료전지를 이용한 자동차를 상용화하려면 1회 충전 시 최소 500km 이상의 주행거리를 보장할 수 있어야 합니다. 그래서 그간 많은 수소자동차 개발자들이 연료전지 개발에 힘써왔는데요, 앞서 말씀드린 ‘투싼ix FCEV’는 현대자동차가 독자 개발한 100kW급 연료전지 시스템과 5.6리터의 2탱크 수소저장시스템을 탑재해 수소탱크 충전 시간을 10분 이내로 단축하고, 1회 충전에 594km까지 달릴 수 있게 했습니다.

수소에너지는 또 자동차, 비행기, 배 등의 운송수단과 주택 및 상업시설, 공공건물 등의 독립전원용 동력원으로 사용할 수 있습니다.
하지만 수소에너지를 일상생활에 적극 활용하기 위해서는 핵심 수소 공급장치인연료개질기(fuel processor)와 운송동력을 위한 현장 수소 공급 시스템인 수소충전소 설계 기술 개발이 필수적이라고 합니다.

현재 미국 캘리포니아에서는 연료전지 차량 출시에 대비해 10여 곳의 수소충전소를 마련해두었다고 하는데요, 내년에 수소자동차 상용화를 앞둔 우리나라에도 하루빨리 수소충전소가 많이 건설돼 안심하고 수소자동차를 몰수 있는 친환경에너지국이 되었으면 좋겠습니다.

 

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코멘트(3)

  • 궁금이 4 년 전에

    수소 생산 방법이 친환경적인가요?

  • 헐렁이 4 년 전에

    우리나라에서 실생활에 쉽게 활용 가능한 수소 자동차를 내놓는다면, 세계를 제패하는 것은 물론 우리 후손들도 좋은 환경에서 살수 있을텐데요. 과학자들과 현장 개발자들의 분투를 기대해 봅니다^^ 좋은 글 감사합니다..

  • 배양호 4 년 전에

    소개 감사합니다. 실제 한수원에서 운영중인 최대규모의 연료전지 발전소의 생생한 소개를 한다면 회사홍보도 되고 신재생 수소에너지 소개도 되겠습니다.

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