수소전기차 (FECV) 원리와 장단점

수소전기차 (FECV) 원리와 장단점

FCEV는 Fuel Cell Electric Vehicle의 약자로 연료전지전기차라고 할 수 있다.

수소전기차도 전기차의 한종류이다. 현재 상용화가 많이된 전기차는 배터리를 이용한 전기차라고 한다면, 

수소전기차는 수소연료탱크와 배터리가 함께 있는 전기차로 볼 수 있다. 수소전기차는 연료전지에서 전기를 발생시키고, 

이 전기를 이용하여 동력을 발생시키는 것이다.

수소 전기차의 주요 부품은 2가지가 있다.

수소탱크 : 말그대로 수소를 저장하고 있는 탱크이다. 충전소에서 충전한 수소를 고압(700bar)으로 저장한다. 폭발의 위험이 있어 탄소섬유로 만들어진다고 한다.

크랙이 생겼을 경우 폭발하지 않고 찢어지는 형태를 가지고 있다.

연료전지 : 수소와 산소를 화학반응시켜 전기를 생산한다. 

수소가 연료전지에 공급되면 전자와 수소이온으로 분리되고 이 때 발생한 전자들은 외부 회로로 전달되어 연료전지 자동차의 모터를 구성하는 동력원인 전기

에너지로 사용된다. 또한 수소에서 분리된 수소이온들은 전해질 막을 통과해막 반대편의 연료전지에 공급된 공기중의 산소와 반응하여 물을 생성하게 된다.

이 때 생성된 물은 수소차의 유일한 배출물로서 남은 공기와 함께 대기 중으로 배출된다. 

이렇게 생산된 전기가 주요 출력을 발휘하는 모터를 구동시켜 차량을 움직이게 한다. 모터를 구동시키는 부분은 일반 전기차와 같기 때문에

수소전기차와 일반 배터리 전기차의 차이는 전기를 생산하는 방식에서의 차이라고 볼수 있다.

수소전기차는 이러한 반응에서 물만 배출하게 되기 때문에 매우 친환경적인 방식이다. 

이러한 수소전기차의 장점은 무엇일까?

수소차의 장점은 장거리 주행에 있다. 수소 1kg으로 100km주행가능하다. 이렇게 말하면 얼마나 주행거리에서 이점이 있는지 알 수 가 없을 것이다.

우리가 알고 있는 현대자동차의 수소전기차인 넥소는 한번 충전으로 600km를 갈 수 있다. 테슬라의 모델3의 경우 350~ 400km정도를 갈 수 있으니 매우 먼거리를 갈 수 있는 것이다.

이러한 장거리 주행의 장점이 있기 때문에 수소차들은 현재 상용차에 적용 예정인 경우가 많다. 

현대자동차의 수소트럭이나, 요즘 뜨거운 이슈가 있는 니콜라 등.. 장거리 주행이 목적인 상용트럭에 경우 수소전기차가 더 메리트가 있는 것 같다.

배터리 전기차의 경우 주행거리를 늘리기 위해서는 배터리를 차량에 많이 장착해야한다. 물론 배터리의 발전으로 효율이 증가하거나, 무게 절감 등의 조건은 일단 무시하게 된다면... 이러한 부분은 수소전기차도 마찬가지 일 것이다.

하지만 수소전기차의 경우 배터리도 가지고 있지만, 수소탱크를 키우면 주행거리가 점점 더 늘어나기 때문에 일정 거리 이상 주행이 필요할 경우 수소전기차가 더 유리하다.

또한 수소전기차는 배터리를 충전하는 시간보다, 수소연료를 충전하는 시간이 훨씬 빠르다.

전기차의 경우 충전사양에 따른 시간이 많이 다르지만 2~30분, 느린경우 몇시간이 소요되지만, 수소 연료충전은 넥소 차량 기준 5분이면 충전이 완료된다.

이런 부분 또한 화물을 옮기는 상용트럭에 있어 장점이 되는 것 같다. 일반 차량의 경우도 현재 내연기관 차량의 주유시간 정도인 수소 충전 시간은 메리트가 있는 것 같다.

수소전기차는 이처럼 장점만 있을까?

수소는 전기 생산 비용이 비싸다. 연료전지에서 수소와 산소의 화학반응을 일으키는 촉매로 백금이 사용된다. 

백금은 매우 비싼 재료로 차량은 만드는 것 자체에 많은 돈이 든다. 

또한 차량 뿐만 아니라 수소 충전소 건설에도 비용이 많이 든다. 일반 아파트나 건물에도 설치할 수 있는 전기차 충전시설에 비해

수소 충전소는 건설에 2~30억 이상씩 비용이 든다. 따라서 인프라 구축에 힘든점이 많다.