06. 섹터 및 종목소개 3 : 미래 차

 

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수소차와 전기차는
미래 차가 될 수 있을까?
 
수소차와 전기차를 선택하기 위해서는 여러 가지 요소를 종합적으로 판단해야 한다. 어디에서든 충전할 수 있는 인프라가 구축되었는지, 연료비가 적절한지, 안전한지, 친환경적인지 등이 우선 고려되어야 할 것이다.
 
그렇다면 수소차와 전기차가 미래 차가 되기 위해서는 구체적으로 이러한 요소를 어떻게 충족하며, 현재 어느 정도 수준으로 달성되어 있을까?
 
첫째, 현재 전기차와 수소차의 충전소 위치는 국가에서 운영하는 ‘무공해차 통합누리집(https//www.ev.or.kr/h2monitor)’을 통해 확인할 수 있다. 지금은 전기차 인프라가 더 잘 구축되어 있으며, 배터리를 가득 충전하기까지 15분에서 4시간가량이 소모된다. 반면, 수소차는 인프라는 부족하지만, 충전기를 꽂으면 3~5분 만에 수소 탱크 가득 충전할 수 있다.
 
둘째, 이산화탄소나 질소산화물 등의 오염 물질을 배출하지 않아 친환경성과 안전성이 증명되었다. 모터 엔진이 아니어서 소음과 진동이 적고 사고 시 폭발 가능성도 낮다.
 
셋째, 전기차의 배터리가 상용화에 성공해 차량의 가격과 연료비 모두 전기차가 저렴하다. 현재 전기차의 연료비는 1km당 25원 수준이고, 수소차는 1km당 73원인 수준이다. 구체적으로 아이오닉 전기차는 연간 2만km 주행 시 30만 원이 드는 반면 넥소 수소차는 연간 180만 원의 비용이 들어 6배가량의 차이를 보인다.
 
이번에는 수소차의 연료 전지와 전기차의 배터리의 원리를 알아보자. 먼저 수소차의 연료 전지는 전기 화학적 반응을 통해 전기와 열을 생산하는 발전 장치로, 물 전기 분해의 역반응을 이용한다. 일반적으로 연료 전지의 좌측에는 수소가 공급되는 연료극(-)이 있고 우측에는 공기가 공급되는 공기극(+)이 있다. 연료극으로 연료인 수소가 공급되면 수소 이온과 전자로 분리되고, 수소 이온은 전해질을 통해 공기극으로 이동하는 것이다. 전자는 외부 회로를 통해 공기극으로 이동해 전기를 발생시킨다. 즉, 이동한 수소 이온과 공기극으로 공급된 산소, 외부 회로를 통해 이동된 전자가 다시 결합하여 물이 되면서 전기와 열이 발생하는 원리이다.

수소차 연료 장치의 장점은 친환경적이라는 것이다. 수소와 산소의 전기 화학 방식으로 에너지를 생산하기 때문에 내연 기관 장치나 화력 발전과 같은 연소의 과정이 없고, 생성물이 전기와 물, 열뿐이라 환경 오염이 적다.

 

전기차 배터리 팩은 전기차 배터리의 완성본으로, 몇 개의 배터리 셀을 모아 배터리 모듈을 만들고, 배터리 모듈을 모아 배터리 팩을 만든다.
 
배터리 셀은 전기 에너지를 충전·방전해 사용하는 리튬 이온 배터리의 기본 단위로 ‘양극, 음극, 분리막, 전해액’을 사격형의 알루미늄 케이스에 넣어서 만든다. 그리고 배터리 모듈은 이러한 배터리 셀을 외부 충격과 열, 진동으로부터 보호하기 위해 일정한 개수로 묶어 프레임에 넣은 조립체이다. 배터리 팩은 전기차에 장착되는 배터리 시스템의 최종 모습이다. 배터리 모듈에 BMS(Battery Management System)와 냉각 시스템 등의 제어 및 보호 시스템을 장착해 최종 완성한다.