배기가스 없이 오로지 물과 수증기만 배출하는 '수소전기차'. 오히려 산소를 정화하는 기능이 탑재돼 '도로 위 공기청정기'라 불리는 궁극의 친환경차다.
상용화에 성공하며 무서운 속도로 성장하는 전기차에 밀리고 있지만 주행거리부터 충전속도까지 전기차를 압도하는 수소전기차도 당당히 미래형 자동차의 한 축을 맡고 있다.
◇ 주행거리·충전속도, 전기차 압도하는 '수소전기차'
수소전기차가 '친환경 끝판왕'이라 불리는 것은 배기가스가 없는 것을 넘어서 오히려 공기를 정화하기 때문이다. (=현대차 제공)
수소전기차의 동력은 수소탱크에 보관된 '수소'와 공기공급기에서 나오는 '산소'에서 만들어진다. 이 둘이 연료전지 스택에서 만나 전기를 만들어 모터를 돌리는 방식이다.
세계적으로 수소전기차의 개발이 시작된 시점은 1980년, 한국은 이보단 늦은 1998년부터 수소전기차 개발에 뛰어들었다.
후발주자였지만 지금은 단연 수소전기차의 절대강자다. 현대자동차는 2001년 6월, 세계최초로 350기압 수소 충전에 성공한 데 이어 2004년엔 '투싼 FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle)' 개발에 성공했다.
이후 미국 동서횡단 등 운행시험을 거쳐 2013년 1월, 세계 최초의 양산형 수소전기차 '투싼 FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle)'를 출시했다.
수소전기차는 주행거리부터 충전속도 등의 면에서 전기차를 압도한다.
현대차가 내놓은 투싼 FCEV와 넥쏘는 이미 1회 충전 주행거리가 600km를 넘어섰다. 전기차는 현재 400~500km 수준의 주행거리를 보이고 있다.
충전속도 역시 3분에 불과해 급속충전으로도 30분 이상 걸리는 전기차를 앞선다.
◇ 첨단기술의 집합체 "폭발 없다"… 안전성은 더욱 높여야
일진그룹이 제작한 현대차 넥쏘용 수소탱크.는 실과 같은 탄소섬유로 만들어 충격을 흡수, 내구성이 강하다. (사진=일진그룹 제공)
수소전기차가 '친환경 끝판왕'이라 불리는 것은 배기가스가 없는 것을 넘어서 오히려 공기를 정화하기 때문이다.
수소전기차에 공급되는 산소는 미세먼지가 없어야하기에 차량 내 필터로 미세먼지를 걸러낸다. 넥쏘를 1시간 몰면 공기 26.9㎏이 정화되는데 이는 성인 42명이 1시간 동안 호흡할 수 있는 양이다.
수소가 주는 막연한 폭발에 대한 불안감도 해소했다. 폭발이 발생할 환경 조건이 아닌 데다 이중 삼중 안전장치도 마련했다.
우선, 수소탱크를 철보다 10배 강한 '탄소섬유'로 만들었다. 일진그룹이 제작 공급하고 있는 수소탱크는 실과 같은 탄소섬유로 제작돼 늘어났다 줄어들었다를 반복하며 충격을 흡수, 내구성이 강하다.
실제 수소탱크가 극한에 몰린 상황을 가정해 총으로 수소탱크를 쏜 총격실험에서도 총탄에 맞은 수소탱크는 폭발하지 않고 구멍에서 수소만 빠져나갔다. 화염실험(800도)도 폭발없이 안전밸브가 작동하며 수소만 빠져나갔다.
수소는 공기 중 농도가 4~75% 범위에서 폭발하는데 수소탱크에서 수소가 유출되더라도 순간 농도가 75%를 넘고 이후 강한 확산성으로 인해 농도가 4% 이하로 떨어진다.
다만 전문가들은 폭발 가능성이 낮지만 수소가 가진 물질적 위험성을 고려해 더욱더 안전성을 보장해야한다고 조언한다.
대림대학교 김필수 자동차학과 교수는 "수소 폭탄식으로 폭발하는 것은 아니지만 사고 위험성이 제로(Zero)라고 볼 수는 없다"며 "여러 안전장치를 만들어놓았지만 다양한 환경 속에서 100% 안전을 보장할 수 있는 것은 없다"고 지적했다.
◇ 치명적 약점 '인프라'…충전소 전국에 8곳
폭발보다 수소전기차의 발목을 잡는 것은 열악한 인프라 시설이다. 집에서도 충전이 가능한 전기차와 달리 수소전기차는 충전소를 가야 하지만 충전소가 고작 전국에 16곳이다.
이마저도 민간이 쓸 수 있는 곳은 서울 양재와 상암, 울산 옥동 등 전국 8곳에 불과하다.
이에 정부는 4년 내에 전국에 수소차 충전소를 310곳까지 늘리고 또 2022년까지 2조 6000억 원을 투입하기로 했다.
산업통상자원부는 지난달 '산업혁신 2020플랫폼' 2차 회의에서 투자 계획을 밝히고 올해 1,900억 원, 내년 4,200억 원 등 2022년까지 총 2조6000억 원을 수소차 생산공장 증설과 수소버스 제작, 버스용 수소저장용기 개발에 투자하기로 했다.
수소충전소 설치에 앞장서고 있는 효성도 "국내업체 최초로 3분 급속충전시스템 기술을 확보했다"며 "울산에 이미 수소를 LPG나 주유소와 함께 공급하는 복합 충전소도 국내 최초로 만드는 등 충전소 확대에 앞장서겠다"고 밝혔다.