미래 주도할 수소자동차 이젠 선택 아닌 필수
  • 양철승 기자
  • 승인 2019.09.11 11:06
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휘발유, 경유 등 화석연료를 사용하는 내연기관 자동차는 대기질 악화와 지구온난화의 주범이다. 이를 해결하기 위해 세계 각국은 천문학적 자금을 투입해 무공해 자동차의 개발과 보급에 앞장서고 있다. 그중에서도 수소자동차에 관심이 가장 뜨겁다. 수소야말로 수백 년간 이어온 화석연료 의존에서 인류를 완벽히 해방시켜줄 궁극의 친환경 에너지라는 이유다. 하지만 아직도 일반인들은 수소자동차에 완벽한 신뢰를 보내고 못하고 있다. 수소라는 원소가 가진 위험성에 왠지 모를 불안감 탓이다. 진실은 무엇일까. 줄곧 각광받던 미래 자동차에서 현실세계에 데뷔한 수소자동차, 현재와 미래, 오해와 진실을 알아보자.

에디터 - 양철승 cabbang1972@gmail.com

 

 

수소자동차는 선택이 아닌 필수

유명 컨설팅 업체 맥킨지는 지난해 ‘수소 경제 사회 구현을 위한 로드맵’을 발표했다. 이에 따르면 오는 2050년 수소가 창출해낼 시장가치가 연간 2조5,000억 달러(약 3,026조원)에 달할 것으로 전망했다. 또 수소에너지도 전체 에너지 수요의 18%를 차지하면서 매년 60억톤에 달하는 이산화탄소 배출량이 저감될 것이며, 자동차 분야의 경우 전 세계에서 승용차 4억대, 트럭 1,500∼2,000만대, 버스 500만대가 수소를 연료로 사용할 것이라고 내다봤다. 또 다른 시장조사기관 파이크 리서치도 글로벌 수소자동차 시장이 지난 2015년 5만7,000대에서 2020년 39만대까지 성장할 것으로 예견했다.

이 같은 장밋빛 전망의 근간에는 수소가 가진 친환경성이 자리한다. 수소자동차는 차량에 장착된 연료전지를 이용해 수소를 전기로 변환하여 움직이는 일종의 전기자동차로 배출되는 물질은 오직 깨끗한 물 뿐이기 때문이다. 수소자동차를 수소연료전지차, 혹은 수소전기차로 부르는 이유가 여기에 있다. 실제로 세계는 지금 자동차 연비 규제 정책을 강화하는 동시에 2030년을 전후해 내연기관 자동차의 판매 자체를 금지하는 정책까지 세우면서 수소자동차로 대변되는 친환경차의 보급 확대에 국가적 노력을 기울이고 있다. 예컨대 미국과 유럽은 지난 2015년부터 자동차 연비 규제를 강화하고, 내연기관 차량을 규제하는 법안을 통과시켰다. 특히 영국은 오는 2040년부터 모든 휘발유, 경유, 하이브리드 차량의 판매를 금지할 예정이며, 네덜란드 이스라엘 프랑스도 각각 2025년, 2030년, 2040년부터 내연기관 차량 판매 금지를 선언했다.

우리나라는 오는 2030년까지 수소자동차와 연료전지 분야에서 세계 시장 점유율 1위를 목표로 한 ‘수소경제 활성화 로드맵’을 발표했다. 그 일환으로 정부는 2040년까지 수소자동차 누적 생산량을 620만 대로 늘리고, 수소충전소의 숫자를 전국 1,200기로 대폭 확대할 계획이다. 수소자동차는 이제 선택이 아닌 필수가 되고 있다는 얘기다.

수소자동차 오너드라이버 되기

수소가 가진 연료로서의 메리트는 환경성 뿐만이 아니다. 수소는 여러 방식으로 만들 수 있지만 물(H₂O)을 전기분해해 수소(H₂)와 산소(O)를 분리하는 방식으로도 생산할 수 있다. 지구가 바다라는 막대한 물 자원을 보유하고 있다는 점에서 수소는 사실상 인류가 꿈꿔왔던 무한에너지가 될 수 있는 것이다. 특히 태양광이나 풍력 같은 자연에너지로 전기를 생산하고, 이 전기로 물을 전기분해 한다면 수소는 생산부터 활용까지 전 과정에서 온실가스가 전혀 배출되지 않는 궁극의 친환경 에너지가 된다. 현재 우리나라를 포함한 전 세계의 많은 과학자들이 이런 수소 생산 공정을 연구하고 있는데, 관련기술은 개발이 완료됐고 경제성 확보라는 마지막 관문만 남아 있다.

상황이 이런 터라 유수 자동차 제조사들은 이미 수십 년 전부터 기업의 명운을 걸고 수소자동차의 연구개발을 진행해왔다. 그렇게 다양한 수소자동차들이 세상에 모습을 드러냈고, 실제 도로에서의 시험주행과 안전성 테스트를 거쳐 일부 기업들이 상용모델을 양산하는 단계에 들어선 상태다. 그렇다면 지금 당장 수
소자동차의 오너드라이버가 될 수도 있을까. 그렇다. 현대자동차가 수소자동차를 양산하는 세계에서 몇 안 되는 기업이기 때문이다. 현대차는 지난 2013년 3월 독자 개발한 수소자동차 ‘투싼ix FCEV’의 양산에 세계 최초로 돌입한데 이어 2018년부터는 한층 업그레이드된 차기모델인 ‘넥쏘(NEXO)’를 앞세워 세계시장을 공략하고 있다. 연료전지, 수소저장용기 등 수소자동차의 핵심 분야에서 세계 최고 수준의 기술력을 인정받으면서 넥쏘는 사실상 일본 토요타가 내놓은 ‘미라이(Mirai)’와 글로벌 수소자동차 시장을 양분하고 있다.

넥쏘의 성능은 기존 동급 휘발유자동차와 크게 다르지 않다. 최고시속이 177㎞, 정지상태에서 시속 100㎞ 도달시간은 9.2초이며, 수소 연료 충전시간도 3~5분으로 휘발유 주유시간과 비슷하다. 이렇게 수소 연료를 완충하면 넥쏘는 최대 609㎞의 주행이 가능하다. 이에 따라 수소자동차 구매도 매년 늘고 있다. 올해 6월에만 국내에서 478대가 팔렸고, 상반기 전체 판매대수는 1,546대나 된다. 지난해 같은 기간과 비교해 7배 가까이 늘어난 수치다. 다만 수소자동차의 대중화에는 여전히 두 가지 부분에서 걸림돌이 존재한다.

우선 가격이 만만치 않다. 판매가격이 외제차 뺨치는 대당 7,200만원에 이르는 것. 물론 정부 및 지방자치단체 보조금과 친환경차 세제 혜택을 감안하면 실제 구입가는 약 3,300~3,600만원 수준이지만 선뜻 지갑을 열기에는 부담스러운 게 사실이다. 다른 걸림돌은 충전 인프라, 다시 말해 수소 연료를 충전할 장소가 많지 않다는 사실이다. 정부와 지자체, 현대차가 다각적 노력을 기울이고는 있지만 8월 현재 전국의 수소충
전소는 단 27곳뿐이다. 아무리 넥쏘가 600㎞ 이상을 주행할 수 있다고 해도 수소충전소가 없어서는 이동이 극히 제한받을 수 밖에 없는 셈이다.

사라지고 있는 걸림돌

이런 이유로 적지 않은 사람들이 수소시대를 부정적으로 바라보지만 현대차는 이 두 가지 문제가 해결될 기미를 보이고 있다고 강조한다. 먼저 가격이라는 장벽이 낮아지고 있다는 것. 현대차에 따르면 10년 전만 해도 연 50만대의 수소자동차를 생산한다고 가정할 때 차량에 탑재되는 연료전지 시스템의 원가는 ㎾당 130달러를 호가했지만 지속적 기술 발전에 힘입어 2014년 약 55달러로 인하됐으며, 오는 2020년에는 ㎾당 40달러 수준까지 떨어질 것으로 예상했다.

연료전지의 핵심소재 중 하나인 고가의 백금 가격이 조금씩 하락하고 있으며, 관련 기술이 발전하면서 연료전지에 사용되는 양이 계속 줄고 있다는 점도 수소자동차 가격인하를 이끌 긍정적 시그널로 받아들여진다. 넥쏘만 해도 기존 모델 대비 백금 사용량을 25% 이상 줄였고, 차세대 수소자동차는 여기서 다시 50%를 줄인다는 게 현대차의 목표다. 수소충전소도 앞서 언급했듯 정부의 진두지휘 아래 △2020년 310기 △2030년 520기 △2040년 1,200기로 확충이 추진 중인 만큼 충전 편의성은 매년 대폭 개선될 것이 확실한 상황이다.

수소자동차의 보급을 막는 걸림돌로 안전성을 언급하고 싶다면 그건 기우다. 안전성에 대한 갑론을박은 이
미 오래 전 수소자동차의 승리로 끝났으니까. 수소자동차를 위험하다고 막연히 생각하는 가장 큰 이유는 수소와 수소폭탄을 혼동하기 때문이다. 정확히 말해 수소폭탄과 수소자동차는 수소라는 두 글자를 제외하면 완벽히 다르다. 수소폭탄과 수소자동차의 원리를 몰라서 생기는 오해일 뿐이다. 우리 주변에 존재하는 수많은 원자들과 원자폭탄이 다른 것과 마찬가지다. 구체적으로 설명하자면 수소폭탄에는 중수소와 삼중수소가 활용된다. 게다가 여기에 1억℃ 이상의 엄청난 온도와 수천 기압의 압력이 더해져야 폭탄이 된다. 반면 수소자동차는 수소분자(H₂)를 연료로 쓴다. 그나마도 휘발유나 경유처럼 직접 태우는 것이 아니라 연료전지를 거쳐 전기로 변환해 사용한다.

아울러 수소는 대중에게는 생소한 에너지원이지만 산업계에서는 매우 오랜 기간 안전하게 사용해온 에너지다. 오히려 LPG나 도시가스, 휘발유과 비교해 연료로서의 안전성은 더욱 뛰어나다. 실제로 한국산업안전공단과 미국화학공학회의 자료에 의하면 수소의 위험도를 1이라고 했을 때 LGP는 1.22, 도시가스는 1.03, 휘발유는 1.44다. 또한 수소가 충전되는 저장용기는 낙하충격, 극한온도, 반복충전, 화염, 심지어 총격시험까지 통과한 제품이다. 이것이 넥쏘가 세계에서 가장 까다로운 신차 안전검사로 불리는 유로 신차 평가 프로그램(NCAP)에서 일반 내연기관 차량 이상의 안전성을 인정받아 최고 등급을 획득한 까닭이다.

수소자동차는 공기청정기?!

수소자동차에는 공기청정 기능이 탑재돼 있다. 수소자동차는 수소 연료와 공기 중의 산소를 연료전지에서 반응시켜 전기를 생산하는데, 공기가 깨끗할수록 효율이 좋아져 공기정화시스템을 통해 미세먼지를 제거하기 때문이다. 현대차에 따르면 수소자동차 1대가 1㎞를 주행하는 동안 최대 20㎎의 미세먼지를 제거한다. 넥쏘를 1시간 운행하면 성인 40명 이상이 1시간가량 호흡할 수 있는 26.9㎏의 공기를 정화할 수 있다는 의미다.

화재에도 수소연료탱크 안전 이상무!

수소는 분명 가연성가스지만 공기보다 14배 정도 가벼워 누출되면 공기 중으로 빠르게 날아간다. 그래서 누출이 일어나면 즉시 공기 중으로 사라진다. 휘발유, 경유, LPG와 비교해 화재 위험성은 훨씬 떨어지는 것이다. 특히 넥쏘를 비롯한 수소자동차에는 수소 누출 여부를 실시간 모니터링하는 감지 센서가 장착돼 있다. 주행 중 수소 누출이 일어나거나 외부 충돌에 의해 수소가 누출되면 센서가 이를 감지해 운전석 전면의 디스플레이를 통해 운전자에게 경고메시지를 송출한다. 동시에 수소연료탱크 밸브를 차단해 수소 공급을 중지함으로써 대량 누출을 차단한다. 혹여 화재로 인해 수소연료탱크 주변 온도가 과도하게 상승할 경우에도 수소연료탱크 내부 수소 가스를 신속히 강제 방출하기 때문에 수소로 가득찬 탱크가 폭발하는 일은 없다. 심지어 차량이 전소되더라도 수소연료탱크의 외부 표면에 내화재를 적용한 덕분에 폭발하지 않는다. 


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