"우리가 주목해야 할 원소"…수소연료전치차
산업화 이전에 비해 지구 온도는 이미 1℃ 넘게 증가했으며 1.5℃에 도달할 때까지는 10년이 채 남지 않았다고 한다. 지구 온난화는 인류의 미래를 위협하고 있으며 우리가 대처해야 할 또다른 과제가 되었다. 지구 온난화를 유발시키는 수많은 원인들 중 하나로서 내연기관 자동차의 배기가스 배출이 지적받고 있다.
한편 자동차의 오염물질 배출을 크게 줄일 새로운 기술이 주목받고 있다. 바로 수소(H)와 산소(O)를 이용한 수소연료전지차(이하 수소차)이다. 수소차는 화석연료를 사용하는 내연기관 대신 수소와 산소의 결합 에너지를 활용하는 연료전지를 동력원으로 하는 자동차를 말한다. 수소와 산소가 결합할 때, 이산화탄소 등 탄화수소물이 아닌 물(H₂O)이 배출되기 때문에 친환경 기술로
평가받고 있다. 게다가 지구 대기 구성의 20% 이상을 산소가 차지하고 있으며, 우주의 74%가 수소로 이루어져 있는 만큼 자원 고갈 문제로부터 자유롭다.
물을 전기분해하면 양극에서 산소가, 음극에서 수소가 생성되는데 수소차는 이것을 반대로 하여 물을 만들어내고, 그 과정에서 전기를 생산하는 것이다. 먼저 수소 탱크로부터 수소(H₂)가 공급되어 음극으로 향한다. 이때 백금(Pt) 등 촉매를 통해, 전자를 잃는 산화반응이 일어나 수소가 수소이온(H⁺)과 전자(e⁻)로 분해된다. 그 후 분해된 수소이온은 전해질(물 등 극성을 띤 용매에 녹아 이온을 형성하여 전기가 통하는 물질)을 통해, 전자는 전선을 통해 양극으로 이동한다. 양극에서, 외부로부터 공급된 산소(O₂), 그리고 수소이온과 전자가 화학반응을 통해 물과 열을 발생시키고, 발생한 전기가 모터와 배터리로 공급되는 원리이다. 그리고 에너지 생산의 부산물로서 외부로 물을 배출한다.
수소차의 친환경적 특성은 신재생에너지에 대한 전세계적 관심과 더불어 많은 기업의 투자를 유치시키고 있다. 1990년대 크라이슬러가 처음 수소차를 개발한 이후 수많은 자동차 회사들이 수소차 개발에 힘쓰고 있으며, 우리나라의 현대자동차는 세계 최초로 수소차 양산에 성공했다.
정부 또한 수소차 산업을 장려하는 정책을 펼치고 있다. 현대자동차의 수소차를 구매하면 2,250만 원 상당의 국고보조금이 지급된다. 전국에서 운영 중인 수소충전소에도 매년 일정량의 지원금이 배분된다. 정부의 지원과 소비자들의 인식 변화에 힘입어 수소차 보급은 2020년 6,000여 대에서 지난해 8,500여 대까지 증가했다.
하지만 아직 부족한 실정이다. 수소차는 동급 내연기관 자동차에 비해 두 배 정도 비싸다. 수소충전소는 평균 약 1억 원의 적자를 보이고 있고, 전국에 106곳에 불과하여 2만 곳이 넘는 전기차충전소에 비해 크게 모자란 수준이다. 소비자들이 고려할 합리적 선택지로서 수소차를 소개할 수 있도록 끊임없는 투자와 지원이 필수적이다. 또한 우리에게 익숙한 원소인 산소와 수소를 새로운 개념으로 활용한 차세대 기술에 대한 소비자들의 관심이 뒷받침되어야 한다.
2022년 5월 3일
© 이시후 (keepedia06@gmail.com)
참고자료
"That's how fast the carbon clock is ticking". MCC.
"수소연료전지차". 시사상식사전.
"산화환원반응". 두산백과.
"무공해차 국가보조금 지원". 무공해차 통합누리집.