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세계최초이자 세계 최고의 우리나라 수소전기차 기술.
국내외 다양한 검증을 통해 주행능력과 안정성 등을 인정받았는데,
그렇다면 수소전기차는 어떻게 도로를 달리는 것일까?
그리고 수소전기차는 어떻게 공기를 정화하는 것일까?
수소전기차의 원리와 장점을 알아본다.
[YTN 사이언스 기사원문] https://science.ytn.co.kr/hotclip/view.php?s_mcd=1214\u0026key=201912121211368653
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수소자동차 – 나무위키:대문
엄밀히는 전기자동차의 연장이다. 전기자동차가 배터리만을 실은 것에 비해, 수소연료전지차는 배터리의 양을 최소화하고, 수소탱크-연료전지가 추가하여, …
Source: namu.wiki
Date Published: 9/11/2021
View: 8804
수소전기차, 전기차와 뭐가 다르냐고요? – 한겨레
흔히 말하는 ‘수소차’의 정확한 이름은 수소 연료전지 … 리튬 이온 전기차(BEV)가 배터리에서 전기를 얻는다면, 수소전기차는 수소와 산소의 화학 …
Source: www.hani.co.kr
Date Published: 9/6/2021
View: 6361
연료전지-배터리 조합 ‘하이브리드 수소전기버스’가 뜬다
[월간수소경제 성재경 기자] 내연기관, 배터리 전기모터의 조합으로 구성된 ‘하이브리드’ 차량의 인기가 여전하다. 높은 연비로 유류비 부담이 적고 …Source: www.h2news.kr
Date Published: 8/4/2021
View: 8509
현대자동차 수소차에 배터리 팩을 사용하는 이유 … – 디지털투데이
그럼에도 수소차에 배터리 팩이 탑재되는 이유는 회생제동 때문이다. 배터리 팩을 사용하는 친환경 차량들은 차량 감속시 발생하는 운동에너지를 전기로 …
Source: digitaltoday.co.kr
Date Published: 5/30/2021
View: 5381
배터리 전기차의 들러리 수소차 – 오토모티브 일렉트로닉스 매거진
배터리 전기차의 들러리 수소차. … 연료전지차가 배터리 전기차(BEV)에 도전하기 위해 무배출 장거리 주행을 내세우지만 이를 포함해 많은 약점을 지녔다고 지적했다 …
Source: www.autoelectronics.co.kr
Date Published: 1/2/2022
View: 4233
수소전기차의 심장, 연료전지시스템은 얼마나 안전할까
연료전지시스템은 내연기관 자동차의 엔진과 같은 역할을 합니다. … 수소전기차는 커다란 배터리 외에 별도의 연료전지시스템을 마련하고 그 안에서 수소와 산소의 …
Source: tech.hyundaimotorgroup.com
Date Published: 5/5/2022
View: 938
수소차와 전기차, 정확히 뭐가 다르지? – 카드/한컷 | 뉴스
수소차는 수소와 산소를 반응시켜 생성된 전기로 자동차를 움직이고, 전기차는 배터리에 축적된 전기로 모터를 작동시켜 운행합니다. ◇ 수소차와 …
Source: www.korea.kr
Date Published: 7/21/2021
View: 4064
수소연료전지차에 대한 모든 것! : 수소차의 원리와 현재 발전 현황
수소차는 연료전지스택, 모터, 배터리, 수소탱크, 열・물 관리 장치, 공조 장치, 전력변환 장치, 고압 밸브 등이 탑재되어 있어요. 이 중 연료전지스택( …
Source: gscaltexmediahub.com
Date Published: 4/24/2021
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Best Choice 수소 차 배터리 Update New – Vehicle Blog
일반적으로 수소차라고 하면 이것을 말한다. 엄밀히는 전기자동차의 연장이다. 전기자동차가 배터리만을 실은 것에 비해, 수소연료전지차는 배터리의 양을 …
Source: ko.cityfordbinhtrieu.vn
Date Published: 5/16/2022
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미래 모빌리티 동력원, 수소연료전지 VS 배터리 비교분석
리튬이온 배터리를 충전해 전기차를 움직이는 배터리 방식과 수소 전기분해를 활용 … 배터리와 수소연료전지를 사용하는 차량은 각각 명칭에서부터 …
Source: blog.hyundai-rotem.co.kr
Date Published: 2/28/2022
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- Author: YTN 사이언스
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- Date Published: 2020. 1. 5.
- Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=pUQkBOIt0KM
수소전기차, 전기차와 뭐가 다르냐고요?
[더(the) 친절한 기자들]전기로 수소 얻고, 수소로 전기 만들어 구동
‘수소+산소’ 화학반응하는 ‘연료전지’가 핵심
전기차보다 충전 속도·주행 거리 좋지만
차·연료 가격 비싸고 수소 생산 땐 온실가스
그래픽_김지야
정부가 17일 수소를 중요한 에너지원으로 사용하는 ‘수소 경제’ 활성화 로드맵을 내놓은 뒤 ‘수소전기차’에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 아직은 가솔린과 디젤을 연료로 하는 내연기관차에 익숙하다 보니 수소전기차는 어떻게 구동되는지, 수소는 어디서 구하는 것인지, 전기차와는 무엇이 다른 것인지 낯선 것 투성이입니다. 환경에 유해한 물질은 정말 나오지 않는 것인지, 가격은 언제쯤 낮아질지도 관심사입니다. 수소전기차와 관련한 기본적인 것들을 알아봤습니다.
수소전기차란?…수소+공기→연료전지→전기→모터구동
흔히 말하는 ‘수소차’의 정확한 이름은 수소 연료전지 자동차(FCEV·Fuel Cell Electric Vehicle)입니다. 이걸 줄여서 수소전기차라고 부릅니다. 영어 이름에 전기(Electric)가 포함돼 있듯, 수소전기차도 전기차의 한 종류입니다. 리튬 이온 전기차(BEV)가 배터리에서 전기를 얻는다면, 수소전기차는 수소와 산소의 화학 반응에서 생긴 전기를 사용해 모터를 구동합니다.
개발 초기에는 수소전기차가 아닌 ‘수소연료차’’(Hydrogen Fueled Car)를 만들려는 시도도 있었습니다. 수소 연료차는 수소를 엔진에서 직접 연소해 생기는 열로 모터를 구동하는 것입니다. 그렇지만 열을 역학 에너지로 전환하려다 보면 효율이 낮아지는 문제가 해결되지 않았습니다. 그래서 ‘수소+산소’로 전기를 만드는 ‘연료 전지’를 자동차에 탑재하는 쪽으로 개발이 진척된 것입니다.
수소 전기차의 핵심 부품은 연료 전지 스택입니다. 연료 전지를 여럿 묶어 자동차를 움직일 정도의 충분한 전기를 생산하도록 만든 부품입니다. 연료 전지 스택과 수소 공급 장치, 공기 공급 장치, 열 관리 장치 등이 연료 전지 시스템으로 묶여 하나의 소형 발전기처럼 기능합니다.
수소 전기차의 구동 방식은 생각보다 복잡하지 않습니다. 우선 공기를 흡입해야 하는데, 이때 불순물을 제거하는 에어필터로 공기가 여과되기 때문에 수소 전기차는 공기 청정기 같은 역할도 하게 된다고 합니다. 그 뒤 수소 탱크에 있던 수소와 산소가 연료전지에서 만나 화학 반응을 거칩니다. 수소(H2)와 산소(O2)가 백금촉매를 거치며 이온으로 분리되고, 분리된 전자가 이동하면서 전기가 발생되는 방식입니다. 생산된 전기는 모터를 굴리는 데 쓰고 물은 차 밖으로 배출됩니다.
수소 전기차 구동 방식. 한국산업기술진흥원 제공
수소전기차 vs. 배터리전기차
현재로선 ㎞당 연료비 면에서는 전기차가 월등히 유리합니다. 케이티비(KTB) 투자증권의 이현준 분석가와 김영준 연구원이 작성한 ‘수소차 산업의 현재와 미래’ 보고서를 보면, 현대차의 수소전기차 넥쏘의 연료비는 ㎞당 73원입니다. 반면 테슬라의 모델3 전기차의 연료비는 ㎞당 25원이 들어갑니다. 둘다 내연기관의 연료비(연비 15㎞/ℓ, 휘발유 1600원/ℓ, 디젤 1400원/ℓ 가정시 ㎞당 107원, 93원) 보다는 저렴합니다.
주행 거리와 충전 시간 면에서는 수소전기차가 우위에 있습니다. 넥소는 수소 용량 6.33㎏을 완충하는 데 3∼5분이 걸리고 609㎞ 주행할 수 있는데, 모델3은 배터리 용량 50㎾h를 20분간 급속 충전해 350㎞를 달릴 수 있습니다. 차 구매 가격은 정부 보조금과 지자체 보조급을 적용해 넥소는 3300∼3900만원이고 모델 3는 2천만원대로 예상됩니다.
정리하면 수소차의 가장 큰 단점은 가격, 전기차는 주행거리 등 성능이라고 볼 수 있습니다. 전기차 주행거리는 냉·난방을 사용하면 20∼30% 감소한다고 알려져 있습니다. 거기다 자율주행 시스템이 상용화되면 전기 소모량은 더 많을 테므로 수소차가 전기차보다 유리해집니다. 다만 전기차의 배터리 기술(무게)과 가격이 꾸준히 개선되고 있어 주행거리가 늘어나고 있는 점은 눈여겨볼 부분입니다. 이미 양산 단계라 규모의 경제도 이뤄지고 있습니다. 수소전기차가 확산되려면 전기차에 견줄 가격 경쟁력이 갖추는 것이 중요합니다.
문재인 대통령이 17일 울산 남구 울산시청에서 열린 전국경제투어 ‘수소경제와 미래에너지, 울산에서 시작됩니다’ 수소경제 전략보고회에 앞서 수소전기차 밸류체인 전시를 관람하고 있다. 2019.01.17 청와대사진기자단
수소차 확대되려면…가격 낮추고 친환경 수소 생산 체계 만들어야
일단 중요한 것은 수소차 생산원가에서 가장 높은 비중(약 40%)을 차지하는 것은 연료전지 스택의 가격 하락 속도입니다. 시장 조사 업체인 에스에이(SA·Strategic Analysis)는 2017년 기준 연료전지 스택이 1000개 팔릴 때의 가격을 ㎾당 180달러로 추산했습니다. 현대차 넥소에는 연료전지가 95㎾ 용량으로 탑재되니, 총 1만7100달러(약 1900만원)가 투입됩니다. 만약 스택 생산량의 연간 50만개로 늘어나면, 추가적인 기술 개발 없이도 스택 가격은 ㎾당 45달러가 될 것으로 분석됩니다.
결국 많이 만들고, 많이 팔아야 가격이 낮아진다는 것이라 정부는 ‘양산 체계’ 구축에 속도를 내려고 합니다. 정부가 발표한 ‘수소경제 활성화 로드맵’을 보면 정부는 2025년까지 수소차 10만대의 양산 체계를 갖춰 현재의 반값이 3천만원대의 수소차를 구매할 수 있게 한다고 했습니다. 이론적으로 아주 불가능한 시나리오는 아닌 셈입니다.
다만 연료인 수소 가격 하락과 안정적인 공급망도 뒷받침돼야 합니다. 전기를 이용해 수소를 구하고, 그 수소로 전기를 만들어 모터를 굴리는 두 번의 변환 과정에서 생기는 에너지 손실 문제도 확산의 장애물입니다. 엘론 머스크 테슬라 최고경영자는 에너지손실 문제를 지적하며 “수소전기차는 엄청나게 멍청하다”고 말하기도 했습니다. 더욱이 산업부에 따르면 국내에서 생산되는 부생수소(석유화학 공정에서 생기는 수소, 2016년 기준 164만톤 생산)의 상당부분을 정유화학사들이 다시 원료로 사용하고 수소차로 쓸 규모는 약 5만톤(25만대 1년치)에 불과한 등 수소 공급이 원활한 것도 아닙니다.
정부는 초기에는 부생수소와 추출수소를 늘리는 방식으로 가다가 향후 신재생에너지가 확충되면 남는 전기로 물을 전기분해해서 수소를 얻거나 해외거점 수소 생산기지에서 대량의 수소를 수입할 계획입니다. 수소 추출 과정에서 생기는 이산화탄소를 포집·저장하는 기술(CCS) 상용화도 시급해 보입니다.
최하얀 기자 [email protected]
연료전지-배터리 조합 ‘하이브리드 수소전기버스’가 뜬다
[월간수소경제 성재경 기자] 내연기관, 배터리 전기모터의 조합으로 구성된 ‘하이브리드’ 차량의 인기가 여전하다. 높은 연비로 유류비 부담이 적고 기존의 주유소를 그대로 이용할 수 있는 편리함 때문이다.하이브리드(hybrid)는 ‘이종 결합’을 뜻한다. 서로 다른 기술의 장점을 취해 약점을 보완한 차량이라 할 수 있다. 전기차의 약점은 긴 충전시간에 있다. 이 약점은 승용보다 상용에서 더 두드러진다.
다임러버스는 최근 자사의 전기버스 브랜드인 ‘메르세데스-벤츠 eCitaro’에 도요타의 연료전지모듈(TFCM)을 적용하기로 했다. 흥미로운 것은 여기에는 60kW급 2세대 플랫형 모듈인 TFCM2-F-60을 넣기로 했다는 점이다. 연료전지의 두께가 얇아 배터리, 수소탱크와 함께 기존 전기버스에 쉽게 통합할 수 있다.
메르세데스-벤츠 eCitaro에는 ‘레인지 익스텐더(Range Extender, 주행거리 연장형)’라는 말이 붙는다. 연료전지를 장착해 1회 충전으로 일반버스는 약 400km, 굴절버스는 최대 350km로 주행거리가 크게 늘어나기 때문이다. 이는 도심 주행에서 큰 이점이라 할 수 있다.
다임러버스는 다임러트럭 AG에 속해 있다. 다임러트럭은 다임러 AG가 승용과 상용 부문을 분리하기로 결정하면서 지난해 12월에 독립회사가 됐다. 다임러의 전신인 ‘다임러-벤츠’가 1926년에 설립된 지 근 100년 만에 홀로서기를 한 셈이다.
다임러트럭은 탄소중립을 목표로 한 전동화에 사활을 걸고 있다. 2025년까지 배터리전기차(BEV)와 수소전기차(FCEV) 개발에 집중, 오는 2030년까지 차량 판매대수의 60%에 전동화를 적용할 방침이다.
이번 계약으로 도요타자동차 유럽은 최적의 효율성, 전력, 서비스 수명을 보장하기 위해 연료전지시스템의 전체 설계와 모듈 통합기술을 다임러버스에 지원하게 된다. 다임러트럭은 지난해 3월 볼보그룹과 연료전지 합작사인 셀센트릭(Cellcentric)을 설립하고 연구개발에 집중하고 있다.
후발주자인 셀센트릭이 글로벌 수준의 연료전지 기술력을 갖추려면 시간이 필요해 보인다. 도요타의 앞선 기술을 통해 상용화에 나서면서 기술력을 높여가는 계기로 삼겠다는 포석으로 읽힌다.
발라드, 두산퓨얼셀 손잡고 국내 시장 진출 모색
배터리와 연료전지의 하이브리드 조합은 이미 중국의 버스 시장에서 하나의 트렌드로 자리를 잡았다.
중국은 상용차 시장을 중심으로 ‘수소 굴기’에 집중해왔다. 배터리가 차량에서 차지하는 부피와 무게, 효율을 따져봤을 때 전기차는 승용, 수소차는 상용에 적합하다는 점을 일찍이 간파했다. 시장의 간섭 없이 파이를 키우기 위해 전기버스와 트럭에 연료전지를 접목하면서 수소전기차 기술을 발전시켜왔다.
중국의 수소버스는 말 그대로 ‘하이브리드 수소전기버스’다. 현대차나 도요타처럼 넥쏘나 미라이에 들어가는 연료전지(2개가 들어간다) 중심의 파워팩이 아니라, 이보다 낮은 출력의 연료전지를 하나만 써서 차량 운행 시 배터리에 전기를 충전하는 용도로 활용한다. 앞서 말한 ‘주행거리 연장형’ 하이브리드 전기버스인 셈이다.
중국은 디젤엔진 업체인 웨이차이파워(51% 지분), 캐나다 연료전지 전문기업인 ‘발라드파워시스템즈(이하 발라드, 49% 지분)의 합작사인 ‘웨이차이 발라드’를 통해 버스와 트럭 같은 상용차에 들어가는 연료전지 스택과 모듈을 생산하고 있다. 지난 2019년 산둥성에 연료전지 공장을 짓고 이듬해 초부터 공장을 가동해왔다.
참고로 도요타도 2020년 6월에 베이징자동차, 제일자동차(FAW), 베이징 시노하이텍(SinoHytec), 둥펑, 광저우자동차(GAC) 등 중국을 대표하는 5개 자동차 기업과 연구개발 법인을 세우고 상용차용 연료전지시스템 개발을 지속해오고 있다.
중국의 수소버스용 연료전지는 발라드와 깊은 관련이 있다. 발라드는 지난 2019년에 8세대에 해당하는 70kW급 FCmove-HD 모듈을 출시했다. 이 제품은 유럽의 버스·무궤도전차 제조업체인 솔라리스 버스앤코치(Solaris Bus & Coach)에서 생산하는 ‘우르비노 12’ 수소전기버스에도 들어간다. 천장 상부에 타입4 탄소복합소재 탱크 5개를 설치해 350bar의 압력으로 37kg 정도의 수소를 저장한다.
발라드는 타타모터스가 인도의 국영석유회사(IOCL)와 진행하는 수소전기버스 실증에도 70kW급 연료전지모듈을 제공한다. 또 영국의 연료전지시스템 통합업체인 아르콜라 에너지(Arcola Energy)를 4,000만 달러에 인수하면서 영국 내 수소전기상용차 시장의 입지를 키워가고 있다.
발라드는 두산퓨얼셀과 손을 잡고 국내 시장에도 진출할 계획이다. 발라드는 지난 4월 두산퓨얼셀, 두산퓨얼셀의 미국 내 자회사인 하이엑시엄(HyAxiom)과 모빌리티용 연료전지시스템 개발과 양산, 수소버스 판매, 수소·전기 충전소 공급 등에 협력하는 양해각서를 체결했다.
두산퓨얼셀은 발라드의 연료전지를 기반으로 내년에는 수소버스 시범사업에 나선다는 계획이다. 또 향후 2년 안에 하이엑시엄이 개발한 모빌리티용 수소연료전지를 탑재한 버스를 국내에 출시하겠다는 목표를 세워두고 있다. 이 버스는 주행거리 연장형 하이브리드 수소전기버스일 가능성이 높다.
도심 운행에 하이브리드 수소전기버스가 최적
셀을 쌓아 만드는 연료전지의 특성상 모듈화를 적용할 수밖에 없다. 대면적화를 통해 무작정 출력을 크게 높일 경우 스택의 내구성을 확보하기가 어렵고, 셀에 하나라도 문제가 생기면 연료전지모듈 전체를 바꿔야 해서 큰 비용이 든다.
트럭에 비해 비교적 낮은 출력이 요구되는 버스는 연료전지와 궁합이 잘 맞는다. 주행거리 연장형으로 60kW나 70kW급 연료전지 하나를 배터리와 조합할 경우 배터리의 성능을 유지하면서 안정적으로 시스템을 운영할 수 있다. 휴대폰 배터리만 해도 방전 없이 자주 충전을 해주는 편이 성능 유지에 도움이 된다.
버스운송사업자의 생각도 다르지 않다. 도심의 지선버스를 운행하는 데도 연료전지를 접목한 하이브리드 버스가 전기버스보다 유리하다고 한다. 서울버스 조준서 대표의 말을 들어보자.
“충전비용, 충전시간, 운영효율 등을 고려했을 때 최적의 조합은 연료전지와 배터리를 접목한 수소전기버스라 할 수 있죠. 야간에 심야전기로 완속충전을 하고, 하루에 한 번 350bar로 수소를 충전하는 형태가 가장 효율적입니다. 그래야 수소충전 시간을 CNG(압축천연가스)버스처럼 10분 안에 끊을 수 있죠. 버스기사 분들이 고비용의 전문직 종자사예요. 이런 분들이 충전에 30분씩 시간을 허비하게 해선 곤란하죠. 고압을 쓰지 않기 때문에 압축설비의 운영이나 내구성에도 큰 도움이 됩니다. 제가 350bar 충전을 고집하는 데는 이런 배경이 있죠.”
버스 전용이 아닌 일반 수소충전소에서 700bar 고압으로 완충을 하려면 넉넉잡아 30분 정도 시간이 걸린다. 시간당 두 대 꼴이다. 충전소에 대기 차량이 있거나, 충전설비 고장으로 다른 충전소를 이용하게 되면 그 시간은 갑절로 늘어난다. 전기버스에 대한 생각도 확고하다.
“350kW급 전기버스 104대를 돌린다고 가정하고 계산을 해본 적이 있어요. 자정부터 새벽 5시까지 심야전력으로 충전을 한다고 했을 때 시간당 무려 5MW의 전력이 필요합니다. 차고지에 이만한 충전설비를 갖출 사업자가 있을까요? 저는 그럴 여력이 없다고 봅니다.”
인천국제공항공사 에너지관리팀의 담당자도 비슷한 말을 했다. 공사는 3년마다 업무용 차량을 업체와 계약해서 운영한다. 인천국제공항공항은 지난해 1월 전 차량을 친환경차로 교체하면서 수소차, 전기차의 비율을 2대 1로 갔다.
“전기차 100대용으로 급속충전기 30기를 설치하는 데 3MW가 필요하다는 계산이 나와요. 그러자면 메가와트 단위의 변압설비가 필요하죠. 충전기 설치 공간도 확보해야 하고 시설관리 문제도 고려해야 했어요. 저탄소 친환경 국제공항 구현이라는 목적에 맞게 충전과 에너지 효율을 따져 차량을 배분했다고 보시면 됩니다. 수소차(넥쏘) 84대, 전기차 40대를 들여오는 걸로 최종 계약을 맺었죠.”
친환경차 보급의 핵심은 충전 인프라에 있다. 이 둘은 하나로 묶여서 간다. 수소는 전주기 산업이다 보니 수요처가 없으면 생산부터 꽉 막힌다. 정부와 기업에서 수소충전소 구축에 열을 내는 것도 이런 이유다. 매일 주기적으로 일정 노선을 오가며 수소를 대량으로 소비한다는 점에서 버스의 역할이 크다.
인천국제공항 인근에 T1, T2 수소충전소가 차례로 들어서면서 충전 인프라를 확보했다. 1터미널과 2터미널을 오가는 순환버스 7대를 수소버스로 교체할 수 있었던 것도 그 덕분이다. 물론 인천국제공항공사에서 구입한 차량은 넥쏘 연료전지 2개가 들어간 현대차의 일렉시티 수소버스다.
현대차에서 수소버스를 내놨지만, 차종이 하나라 선택지가 없다. 버스운송사업자나 국내 전기버스 제작사들이 답답해하는 지점이 여기에 있다.
버스의 차령은 9년이다. 서울의 시내버스는 통상 2교대로 하루에 200~300km를 운행한다. 현대차의 양산형 일렉시티 수소전기버스는 1회 충전으로 450km를 달릴 수 있다. 고사양의 수소버스를 비싼 값에 도입하려니 엄두가 안 나고, 수소전기버스를 자체 기술로 개발하자니 기술의 문턱이 너무 높다.
지난해 울산에서 관련 프로젝트가 시작되긴 했다. 엔지브이아이(연료전지시스템, 수소저장시스템), 에이팸(와이어링 하네스), 케이에이알(자율주행), 성산브이씨씨(통합 소프트웨어) 같은 울산지역 업체가 참여하는 ‘수소전기 하이브리드 버스 개발사업’이 그것이다. 서울버스도 여기에 수요기업으로 참여하고 있다.
파워팩의 사양은 이렇다. 캐나다 루프에너지 사의 90kW급 이플로우(eFLOW) 연료전지 하나가 들어간다. 나머지 배터리(80kWh), 수소탱크(타입4 용기 5개)는 현대차의 일렉시티 수소버스와 동일하다고 보면 된다. 350bar로 수소를 충전해서 버스를 운영하게 된다.
시장은 ‘최고’보다 ‘최적’의 시스템을 원한다
테슬라의 창업자인 일론 머스크는 최근 한 언론사와의 화상대담에서 수소연료 사용을 두고 비판의 목소리를 냈다. 핵심은 두 가지다. 수소를 에너지 저장 수단으로 활용하는 데 많은 에너지가 들고, 이 수소를 액체 형태로 저장해서 사용하는 데 더 큰 에너지가 든다는 점이다.
비판의 수위는 과거보다 낮아졌다. 그는 수소차에 들어가는 연료전지(Fuel Cells)를 두고 ‘Fool Cells’라고 비꼰 적이 있다. 비판의 초점도 수소차보다는 수소의 생산과 저장에 있다. 이는 수소에너지 전환에 나서고 있는 글로벌 시장의 움직임에 대한 경계의 의미로 해석될 수 있다.
미국 캘리포니아에 본사를 둔 프로테라(Proterra)란 회사가 있다. ‘버스업계의 테슬라’라 불리는 북미 1위의 전기버스 제조사로 지난 2004년에 창업했다. 수소전기트럭 개발사인 니콜라가 올해 출시할 계획인 트레(Tre) 전기트럭 프로토타입에도 프로테라의 배터리 기술이 적용된다.
프로테라는 현재 판매 중인 ZX5 전기버스에 738kWh의 배터리를 올려 주행거리를 480km까지 늘렸다. 1회 충전으로 하루 동안 운행할 수 있다는 점을 강점으로 내세우고 있다.
하지만 충전설비 구축에 드는 비용, 차량의 가격, 충전시간에 따른 운영 효율성, 차량의 중량과 연비의 관계 등을 수소버스 또는 하이브리드 수소전기버스와 꼼꼼히 따져볼 필요가 있다. 또 수소 차량에 요구되는 안전성만큼이나 배터리 충전 시 화재에 대한 우려가 있는 것도 사실이다.
결국 검증의 시간이 필요하다. 처음에는 기술을 선도하는 제조사의 목소리가 크겠지만, 종국에는 시장의 실수요자인 운송사업자의 요구를 만족시키는 업체가 살아남기 마련이다.
시장은 경제성에 따라 움직인다. 니콜라가 프로테라의 숙련된 배터리 기술을 필요로 하듯, 프로테라가 자사의 전기버스에 연료전지 파워팩을 접목하지 말란 법도 없다. 수소전기차 기술을 확보하려면 배터리, 전기모터가 적용된 전동화 기술을 자유자재로 다룰 수 있어야 한다. 중국이 전기차 기술을 기반으로 수소전기차 개발에 나선 것만 봐도 알 수가 있다.
수소충전소 구축에 큰 편견이 없는 지자체를 중심으로 수소버스 운행 대수가 조금씩 늘고 있다. 창원에서는 전국 최초로 버스노선과 연계한 버스 전용 가포수소충전소가 개장했다.
린데, 에어리퀴드, 넬 같은 글로벌 업체들이 수소충전소 구축과 설비에 앞선 기술력을 갖추고 있지만, 실제로 이들 국가에서 하루에 40대가 넘는 차량을 700bar 충전으로 소화한 적이 없다. 글로벌 기업들이 한국을 테스트베드 삼아 수소사업에 도전적으로 나서는 데는 이런 배경이 있다.
이는 우리 기업도 마찬가지다. 프로테라의 전기버스에 LG에너지솔루션의 배터리가 들어간다는 점을 상기해야 한다. 최종단에서 완성품을 내놓는 업체들은 성능과 가격, 내구성이 뛰어난 소재와 부품을 원한다. 또 자국의 자동차산업을 발전시키거나 자사의 약점을 보완하기 위해 기꺼이 경쟁사와 손을 잡는다.
일본의 도요타와 이스즈도 여기에 든다. 이스즈는 지난 2006년 소형 디젤엔진의 공동개발을 위해 도요타와 제휴를 맺고 주주로 맞아들였다. 그러다 2018년 8월에 자본제휴를 청산했다. 그러다 지난해 3월, 이스즈는 도요타, 히노와 다시 손을 잡았다.
3사는 지난해 차세대 상용차 제작을 위해 4,500억 원 규모의 합작사를 세웠다. 3사는 미래차 핵심기술로 ‘CASE’를 꼽았다. 이는 연결(Connected), 자율주행(Autonomous), 공유(Shared), 전동화(Electric)를 의미한다.
이스즈는 지난 2월 도요타의 상용차 자회사인 히노와 세운 합작사인 제이버스(J Bus) 브랜드를 통해 2024년까지 저상형 전기버스를 출시한다는 계획을 밝혔다. 3사는 전기버스·수소버스 제작 경험을 공유하고 동일한 섀시와 부품을 써서 친환경버스 제작비를 크게 낮춰갈 방침이다.
도요타가 현대차의 일렉시티에 해당하는 소라(SORA)버스를 출시하고, 이스즈는 도요타의 플랫형 모듈을 적용한 하이브리드 수소전기버스를 출시해 시장의 간섭을 피하는 것도 예상해볼 수 있는 시나리오 중 하나다.
그에 반해 국내 중소 전기버스 제조사들은 잠잠하다. 우진산전, 자일대우상용차는 수소버스 개발 소식이 없다. 그나마 에디슨모터스가 수소전기버스 개발을 진행해왔지만, 쌍용차 인수 건이 틀어지면서 분위기가 좋지 않다.
에디슨모터스의 담당자는 지난 2월호 인터뷰에서 “2020년부터 현대차 측과 수차례 실무협의를 진행해 현대차가 개발한 95kW급 연료전지시스템 공급을 타진했지만 성사되지 않았다”고 말했다. “현대차가 제안한 공급가격과 조건으로는 시장 경쟁력을 확보할 수 없고, 기술 노하우도 전수받을 수 없어 협의를 계속 진행하기 어렵다는 내부 결론을 내렸다”고 했다.
에디슨모터스는 플러그파워의 125kW 프로젠(ProGen) 연료전지시스템을 장착한 수소전기버스를 올해 하반기까지 개발할 방침이다. 이 계획의 실현 여부를 담담히 지켜볼 필요가 있다.
현대차는 그동안 완성차 중심의 수소차 사업을 전개해왔다. 수소연료전지시스템 브랜드인 ‘HTWO(에이치투)’를 만들기는 했지만, 다양한 수소모빌리티 제품 라인업을 갖췄다고 보기가 어렵다.
수소버스에는 넥쏘용 연료전지 2개가 들어간다. 현대차도 답답한 노릇이다. 연료전지와 수소차 개발에 들인 투자비를 생각하면 차량을 많이 팔아야 하는데, 주민 수용성 문제로 수소충전소 구축이 예상보다 더뎌지면서 차량 보급이 정체됐다.
발전용으로 PEM 연료전지를 판매하는 전략도 경쟁 상대인 SOFC의 높은 전기효율을 생각하면 한계가 분명하다.
현대차는 풀어야 할 숙제가 많다. 도요타와의 연료전지 기술 격차를 줄이기 위한 노력을 경주하면서 모빌리티용 연료전지 개발에도 나서야 한다. 이 매듭이 푸는 데 ‘하이브리드 수소전기버스’가 실마리가 될 수 있다.
시장이 원하는 제품이 꼭 최고의 기술력을 갖출 필요는 없다. 메이저리그에는 놀란 라이언 같은 강속구 투수도 있지만, 그렉 매덕스 같은 기교파 투수도 있다. 시장은 ‘최고’보다 ‘최적’의 시스템을 원할 때가 많다. 하이브리드가 오래 살아남는 이유이다.
현대자동차 수소차에 배터리 팩을 사용하는 이유는?
[디지털투데이 박찬길 기자] 현대자동차가 양산을 준비 중인 수소차에 연비 개선을 위한 2차전지가 장착된다. 감속시 발생하는 에너지를 저장했다가 향후 보조동력으로 사용하는 개념이다.3일 업계에 따르면 현대자동차는 수소연료전지자동차(이하 수소차)에 에너지양 1.6kWh의 소용량 배터리 팩을 탑재할 계획이다. 1.6kWh는 기존 하이브리드자동차(HEV)에 사용되는 배터리 팩 수준이다.
수소차는 산소와 수소의 전기화학작용으로 생산한 전기를 동력원으로 사용한다. 수소를 연료로 주입한다는 점에서 연료전지자동차로도 불린다. 수소를 통해 바로 전력을 생산하기 때문에 추가 동력원을 필요로 하진 않는다.
그럼에도 수소차에 배터리 팩이 탑재되는 이유는 회생제동 때문이다. 배터리 팩을 사용하는 친환경 차량들은 차량 감속시 발생하는 운동에너지를 전기로 변환해 배터리를 충전한다. 이를 회생제동이라고 부른다. 감속시 발생하는 에너지를 재사용하는 방식으로 차량 전력소비 효율 및 연비를 높일 수 있다. HEV⋅플러그인하이브리드전기자동차(PHEV)⋅전기자동차에 적용된다.
일반 내연기관 자동차에 회생제동을 적용해 연비를 높인 차량이 HEV다. 현대자동차 그랜저 일반 내연기관 모델 중 가솔린 연비가 높은 차량은 1L당 11.2km 주행 가능하다. 반면 하이브리드모델 복합연비는 1L당 16.2km다. 주행거리가 약 50% 늘어난 셈이다.
회생제동만을 위해 사용되는 배터리는 큰 용량을 필요로 하지 않는다. 이 때문에 HEV에 사용되는 배터리 에너지양은 2kWh도 되지 않는다. 삼성SDI에 따르면 HEV에 적용되는 배터리 에너지양은 0.98~1.8kWh 수준이다. 순수전기차 배터리의 10% 이하다. 현대차 아이오닉EV 배터리 에너지양은 28kWh다.
업계 관계자는 “현대차 수소차량에 들어가는 배터리 팩 에너지양은 1.6kWh 수준”이라며 “기존 현대차 HEV에 사용되는 배터리 팩에서 크게 달라지지 않을 것”이라고 말했다.
현대에서 3월 2세대 모델을 출시할 예정인 수소차 투싼.(사진=현대자동차)
한편 현대차는 2세대 수소양산차량 ‘투싼ix’를 3월 출시할 예정이다. 여기에 회생제동을 위해 들어가는 배터리 팩은 HL그린파워에서, 배터리 셀은 LG화학에서 제조할 것으로 보인다. 현대차는 지금까지 친환경차량용 배터리로 LG화학 배터리 셀을 사용해왔다. HL그린파워는 현대모비스와 LG화학이 합작한 배터리 팩 제조업체다.
배터리 전기차의 들러리 수소차
배터리 전기차의 들러리 수소차
2021년 01월호 지면기사 / 글｜한상민 기자[email protected]
연료전지차는 미래의 파워트레인에서 얼마나 기회를 얻을 수 있을까? IDTechEx는 이같은 질문을 던지고, “ 배터리로 할 수 있다면, 이것이 현재 소비자와 환경을 위한 최고의 옵션이고, 배터리는 자동차를 위해 역할을 할 수 있다”라고 답했다. 즉, IDTechEx의 선임기술 분석관이 하고 싶었던 말은, 연료전지차에 대한 것이 아닌, 배터리 전기차의 우위와 자율주행 및 로보택시의 부상으로 향후 20년 동안 배터리 전기차가 글로벌 자동차 시장에 미칠 막대한 영향이었다. 루크 기어 기술분석관과 이야기를 나눴다.
글｜한상민 기자[email protected]
11월, IDTechEx는 루크 기어(Luke Gear) 선임 기술분석관이 연료전지차(FCEV)에 관한 기사를 썼다며, 이것이 오토모티브 일렉트로닉스에 흥미로울 것이라며 알려 왔다(물론 전 세계 미디어에 뿌려진 것이다). IDTechEx의 최신 리포트 ‘Advanced Electric Cars 2020-2040’ 홍보를 위한 이 서신의 헤드라인 중 하나는 ‘코어까지 뒤흔들리고 있는 자동차 산업에서 전기차는 2040년까지 1조 8,000억 달러(2,000조 6,000억 원)까지 성장하는 생명선(In an industry shaken to its core, electric cars are the lifeline growing to $1.8 trillion by 2040)’이었고, 다른 하나는 기사와 관련된 ‘연료전지차의 상업적 실패(Fuel Cell Cars: A Commercial Failure)’였다.
보고서는 2040년까지 전기차 시장을 예측했는데, 이와 관련 기어 분석관은 향후 20년 동안 FCEV가 지속적으로 상업적 실패를 겪을 것이라고 했다. 연료전지차가 배터리 전기차(BEV)에 도전하기 위해 무배출 장거리 주행을 내세우지만 이를 포함해 많은 약점을 지녔다고 지적했다.
기어 분석관과 서신을 주고받고, 추가 보고서 샘플을 살펴본 후 내린 결론은, ‘연료전지차의 상업적 실패’는 배터리 전기차의 우위와 자율주행 및 로보택시의 부상으로 향후 20년 동안 배터리 전기차가 글로벌 자동차 시장에 미칠 막대한 영향을 강조하기 위한 ‘리포트 홍보’ 미끼였다는 것이었다.
FCEV의 한계
기어 분석관이 말하는 FCEV의 약점이란, ▶현재 FCEV는 (평균적인 내연기관 대비) 지역에 따라 구매비가 1.6배 이상, 연료비가 최대 3배 이상인 반면, BEV는 전 세계 시장에서 내연기관 차량과 동등한 TCO에 도달 ▶FCEV는 높은 전력과 에너지 하베스팅을 위해 리튬이온 배터리에 의존하면서 비용이 증가 ▶연료전지는 움직이는 부품을 가지고 있어 유지관리 비용이 BEV보다 더 높을 것 ▶배터리는 10년 동안 100만 마일(160만 km)의 수명과 2~4C 충전으로 1,000마일(1,600 km)의 주행거리를 향해 가고 있으며, 연료전지차 가격이 저렴해질 즈음이면 배터리 값은 BEV 보급량에 따라 더욱 내려갈 것 ▶수소를 이용한 마일 당 주행에 있어 FCEV는 열 손실로 효율성이 60%여서 더 많은 에너지가 들고, 청정 수소생산을 위해 그리드에서 전기를 사용(전해조에서 1 kg의 H 2 를 생산하려면 54 kWh의 전기가 요구된다)한다는 것 등이다.
그리드 1 kWh 당 주행거리 비교
연료, 충전설치비, 인프라 가용성 비교
FCEV의 성장선
배출규제가 테일파이프에서 W2W, LCA로 가면서 전기차 신화는 물거품이 될 것인가?
기어 분석관은 “차 자체에 우선 주목한 이유는 연료전지가 마일 당 훨씬 더 많은 에너지를 소비한다는 점을 강조하기 위함”이라며 “때문에, 근본적으로 가능하면 BEV를 사용하는 것이 좋다”고 말했다.FCEV 쪽에서 말하는 일반적인 강점 중 하나는 BEV보다 더 긴 순수 전기 주행거리를 제공할 수 있다는 점이다. 그러나 이것은 리튬이온 배터리에 대한 혁신과 연구 속도로 갈수록 약화되고 있다. 예를 들어, IDTechEx가 언급한 상위 3개 FCEV 모델들은 주행거리 300마일(483 km)의 토요타 미라이, 413마일(664 km)의 현대 넥쏘, 316마일(508 km)의 혼다 클라리스 등이다. 하지만, 지난해 초 테슬라는 루시드 모터스(Lucid Motors)와의 경쟁 속에서 주행거리 400마일(644 km)의 모델 S(EPA)를 공개했고, 루시드는 EPA 500마일(804 km) 이상의 최초 BEV ‘루시드 에어(Lucid Air)’ 세단을 올 초 판매하겠다고 발표했다.기어 분석관은 “이런 BEV들은 태양광 지원을 고려하지 않은 모델들인데, 태양광을 이용하는, 올 시판 예정인 라이트이어 원(Lightyear One)의 경우엔 50 kWh 배터리만으로 463마일(753 km) 주행을 달성한다”고 말했다.BEV는 주행거리, 주행불안, 충전 인프라 등 보급의 주요 이슈를 극복해가고 있다. FCEV 역시 마찬가지이지만, FCEV는 BEV가 차량의 광범위한 보급, 공유이동성을 위한 무선충전까지 논의되기 시작한 현재에 얼리어댑터를 유혹할 수 있는 충분한 충전 인프라 조차 마련하지 못하고 있는 상황이다. 게다가 수소 충전소는 BEV를 위한 급속 충전기보다 훨씬 높은 전개 비용이 요구되고, 위험시설로 기피되고 있다.IDTechEx는 FCEV의 짧은 충전시간도 큰 장점이 되지 않는다고 본다. 기어 분석관은 “FCEV는 충전시간이 좋은 장점이고 BEV의 충전은 느리지만, 차를 사용하는 방식에서 사회적 변화가 있을 것”이라며 “BEV의 충전은 결코 지금의 내연기관 주유와 같은 식으로 가지 않을 것이고 주유소 모델도 될 수 없지만, 소비자들이 스마트폰에 적응한 것처럼 언제 그리고 어떻게 충전해야 하는지에 대해 적응하고 더 많은 계획을 세울 것”이라고 전망했다.30~45분 사이 충전이 비용과 환경적 측면에서 사회적으로 용인되고 실행가능하게 될 것이며, 차량은 대부분 하루에 몇 시간만 운행하게 될 것이다. 기어 분석관은 “FCEV 충전 인프라 문제는 수소 비용을 포함해 매우 비싸고, 시간적 편의란 장점을 일부 가져온다고 해도 이 문제는 당분간 지속될 것”이라고 예상했다.한편, 유럽에서 논의되고 있는 LCA(Life Cycle Assessment)는 전기차 신화를 허상으로 만들지도 모른다는 우려를 자아내고 있다. 이는 BEV가 전기 생성 과정까지 포함한 웰투휠에서 여전히 내연기관 대비 배출이 적지만 배터리 생산 및 폐기 과정 등을 포함한 총체적인 LCA 기준에서는 별 차이가 없기 때문이다. 그러나 미래에 LCA 규제가 도입되더라도 그 즈음 신재생에너지 인프라와 배터리 리사이클 시스템의 구축, 특히 각국 시정부의 도시 환경개선 의지의 영향으로 이는 장애가 되지 않을 가능성이 높다. 게다가 독일 OEM은 이미 전기차 중심 탄소중립 생산에 대한 대책을 과감하게 실행 중이다.예를 들어, BMW는 노스볼트와 20억 유로 규모의 배터리 공급 계약을 맺었다. 이처럼 OEM은 전기차에 들어가는 배터리의 지속가능성 요구를 줄기차게 공급사에 요구하고 있고, 이들은 이에 맞춰 전력 소스 중 신재생에너지 비중을 높이고 있다. 또 탄소중립적인 자체 배터리 셀 생산에 나서고 있다. 결정적으로 무배출, 나아가 내연기관 판매 금지를 요구하는 도시들도 점차 늘고 있다.기어 분석관은 “대부분 OEM은 BEV에 초점을 맞추고 있다. 예를 들어, 토요타의 경우 2019년 여름 미디어 행사에서 ‘우리는 BEV에 우선 중점을 두고 있지 않으며, 수소연료전지 전략을 포기하지도 않는다’고 말했지만, 토요타는 2021년 리프레시될 미라이와 FCEV Lexus 등의 계획과 달리, 2020년대 초 10개의 BEV 모델을 중국을 시작으로 전 세계에 출시할 것이라고 밝혔다. BMW도 FCEV에 대한 계획을 갖고는 있지만 2025년 이후로 계획하고 있다”고 말했다.그러면 OEM은 왜 연료전지에 관심을 갖는 것일까. IDTechEx는 아직 오프로드, 해양, 장거리 트럭 운송과 같은 강력한 장거리 애플리케이션에서 FCEV가 제외되지 않았기 때문이라고 말한다. 문제는 승용차에 비해 이들 모두 상대적으로 물량이 적은 시장이어서 비용을 빨리 줄이기 위해 고전할 수밖에 없다는 것이다.반대로 중소형 트럭을 이용하는 지역배송이든 복합항만 안팎의 드레이지(drayage)와 같은 운송에 이용되는 트럭 등 다양한 용도에서 전기트럭은 상업적으로 매력적인 솔루션으로 인식되고 있고 장거리 영역에도 노크하고 있다.기어 분석관은 “수소가 유일한 옵션은 아니다. 대체 저탄소 연료도 옵션이다. 장거리 운송에서 가장 실행 가능한 솔루션으로 떠오르는 연료전지가 승자가 될 것이고 다른 부문의 인프라 개발 및 비용 절감에 도움이 될 것이지만 승용차에 비해 상대적으로 적은 규모의 시장이기 때문에 제한적일 것이다. 게다가 테슬라 세미와 같은 경쟁이 남아있다. 시간이 말해 줄 것이다”고 전망했다.FCEV는 이 영역에서 배터리 트럭을 제거할, 예를 들어, 대용량 에너지(1 MWh 이상)를 몇 분 안에 재충전해야 하는 식의 매우 구체적인 요구조건을 충족해야만 한다. 유럽에서 국경을 넘는 도로 화물운송의 평균거리는 약 600 km다. 적재량에 따라 장거리 트럭의 표준 운행거리는 약 800~1000 km다. 운행거리 연장은 장거리 트럭의 도전과제이자 새로운 트럭 파워트레인의 도전과제다. 적재량과 주행거리가 매우 중요하고, 적재중량은 최대 주행거리를 크게 좌우한다. 지금까지 현대차, 토요타, 다임러-볼보, GM 등이 수소트럭 개발에 적극적이다.IDTechEx는 FCEV가 수소경제 확대 전략으로 특정 국가에서 더 보급될 것이지만, 이는 전 세계적인 추세가 아니며 지역적인 고립이 될 것이라고 전망했다. 특히 스타트업들이 순수하게 BEV에 초점을 맞추고, BEV의 기준을 더 높게 설정함에 따라 전통적인 자동차 회사들에게 이같은 무배출 차량 개발 부담을 더하고 있다고 강조했다.IDTechEx는 “전기차의 10년과 FCEV의 10년(토요타 미라이는 단지 5년째 시판 중)을 비교할 수는 없다. 하지만, 향후 10년 후 BEV가 세계 자동차 시장의 20%(대략)를 차지하는 동안 FCEV는 여전히 0.5%를 훨씬 밑돌 것으로 보인다”고 전망했다.
수소전기차의 심장, 연료전지시스템은 얼마나 안전할까 – 현대모터그룹 TECH
Article 수소전기차의 심장, 연료전지시스템은 얼마나 안전할까
현재의 자동차는 크게 내연기관 자동차(가솔린, 디젤, LPG), 내연기관+전기차(하이브리드, 플러그인 하이브리드), 전기차, 그리고 수소전기차로 나뉩니다. 자동차 업계 전문가 대부분은 전기차와 수소전기차가 곧 시장의 대세가 되리라 예상하고 있습니다. 그럼 전기차와 수소전기차는 어떻게 다를까요? 전기차는 차체 안에 마련해둔 커다란 배터리에 케이블을 연결해 전기를 저장한 뒤, 그 전기를 이용해 달리는 구조입니다.
수소전기차가 전기를 만드는 방법입니다. 수소와 산소를 결합해 전기와 물을 만듭니다
수소전기차는 커다란 배터리 외에 별도의 연료전지시스템을 마련하고 그 안에서 수소와 산소의 전기화학 반응을 일으켜 얻은 전기로 동력을 얻습니다. 전기 대신 수소를 충전한다는 점, 우리 주변의 공기를 이용한다는 점, 수소와 산소가 만나는 과정에서 공기 속 먼지를 걸러내고 순수한 물을 만든다는 점에서 전기차와 다릅니다. 그럼 이 과정에서 사람에게 위험이 될 만한 요소는 없을까요? 수소연료전지시스템의 성능과 안전 및 내구성을 개발하는 수소전기차 연구개발진을 찾았습니다.
안전과 내구 성능 끌어올린 연료전지시스템
현대차 마북환경기술연구소에서 한국일 파트장(오른쪽), 연료전지시스템설계팀 김덕환 파트장(가운데), 연료전지제어개발팀 정성철 책임연구원(왼쪽)을 만났습니다
Q. 수소전기차가 지닌 친환경 성능의 핵심은 연료전지시스템이라 할 수 있을 겁니다. 연료전지시스템의 안전성과 내구성은 어떻게 확보할 수 있나요?
연료전지시스템은 엔진과 달리 수백 볼트의 고전압이 흐릅니다. 사람에게 위험할 수 있기에 전기적 안전성을 확보하는 것이 무엇보다 중요합니다. 전류가 밖으로 새나가지 않도록 절연 저항을 유지하는 건 기본이고, 전류가 새나간다 해도 인체에 해를 끼치지 않고 외부로 잘 흘러나가도록 부품 간에 전기연속성이 확보돼야 합니다. 또한, 기체로 이뤄진 수소를 사용하기 때문에, 수소가 밖으로 누출되지 않도록 하는 것도 중요합니다. 즉, 전기안전성과 수소안전성을 확보하는 것이 매우 중요합니다.
연구소에서는 기본적인 성능뿐 아니라 절연(전류가 통하지 않도록 하는 것), 기밀(기체가 새나가지 않도록 틈을 막는 것), 내구, 진동, 충격, 방수 및 방진, 부식, 환경(저온, 고온, 열 사이클) 평가 등 다양한 테스트를 통해 안전성과 내구성을 확인했습니다. 또한 영하 35도에서 영상 95도까지 고온다습한 환경에서의 시험을 반복하고, 내구성도 깐깐하게 검토했습니다. 넥쏘의 연료전지시스템은 10년, 16만km 내구성을 보장하지만, 연구진은 이 보증 기간을 훨씬 웃도는 내구성을 가질 수 있도록 설계 및 개발하고 있습니다.
넥쏘의 연료전지시스템은 수많은 상황에 대비해 안전하게 제어할 수 있도록 만들어졌습니다
Q. 연료전지시스템의 안전성과 관련해 어떤 종류의 테스트를 진행하고 있나요?
앞서 설명한 테스트 후에도 기밀, 절연, 성능 등이 원하는 기준을 만족하는지 확인했습니다. 또한, 만에 하나 발생할 수 있는 문제 상황에서도 연료전지시스템을 보호하고 제어하는 것을 목표로 하고 있습니다. 사실 제어기가 시스템 오작동을 진단하고 반응하는 경우는 수백여 가지에 달합니다. 작게는 센서의 고장부터 크게는 의도치 않은 수소 누출, 고전압 노출 등 굉장히 많은 케이스가 있죠. 이런 갖가지 상황에 세밀하게 대처하고 제어해야 합니다.
물론 이는 굉장히 정교한 작업이지만, 수소전기차의 높은 안전성을 대중에게 인식시키기 위해서는 필수적인 일이라 생각합니다. 법규적인 양산 기준을 넘어 더욱 완성도를 높이기 위해 노력하고 있습니다.
수소전기차가 알려주는 경고등으로 차의 이상 여부를 알 수 있습니다
Q. 수소 누출이나 전압 문제가 발생했을 때의 제어 방법에 대해 조금만 더 자세히 설명해주신다면요?
수소가 누출되면 수소 센서가 이를 감지해 계기반에 경고문을 띄웁니다. 수소 누출이 더 심해지면 밸브를 차단하는 등 전자적인 제어를 행합니다. 전압 제어도 마찬가지입니다. 연료전지스택 안에는 고전압 부품이 많기 때문에, 이상 증세를 감지하면 계기반에 경고등을 띄워 운전자에게 알립니다. 문제가 생겼을 때 차를 무조건 멈추는 것이 아니라, 차가 멈춘 뒤에 운전자가 고전압 부품에 접근할 가능성이 있는 상황을 판단해 시동을 끄는 겁니다. 고전압을 해소하기 위한 적극적이고 선제적인 안전 전략이라 할 수 있습니다.
Q. 수소전기차는 자동차라기보다 정교한 전자제품이라는 생각이 듭니다. 수소 누출이나 고전압 외에 어떤 상황이 발생할 수 있을까요? 또 어떻게 운전자에게 경고할 수 있을까요?
정말 다양한 상황이 있습니다. 예컨대 연료전지스택에 수소와 공기를 원활하게 공급해줘야 하는데, 둘 중 하나의 공급이 제대로 이뤄지지 않는 경우가 있습니다. 안전과 직결되는 문제는 아니지만 최대한 빠른 정비가 필요합니다. 이럴 때는 일부러 출력을 제한하거나, 비상 운전을 유도합니다.
자동차가 충돌하더라도 연료전지시스템은 외부로 유출되지 않도록 안전하게 보호받습니다
Q. 외부 충돌 상황이 발생했을 때, 연료전지시스템과 운전자를 안전하게 보호하기 위한 방안이 있을까요? 별도의 구조물을 설치한다든지 말이죠.
외부 충돌 상황에서 가장 중요한 것은 운전자를 안전하게 보호하는 겁니다. 물론, 보행자도 마찬가지죠. 운전자 및 보행자의 상해를 최소화할 수 있도록 각종 테스트가 이뤄졌고, 그 결과 넥쏘는 유로 NCAP 충돌 테스트에서 수소전기차 최초로 최고 안전 등급을 받기도 했습니다.
충돌 후 행여 연료전지시스템이 파손되더라도 전기안전성 및 수소안전성 측면에서 운전자 및 구조를 진행하는 주변 사람들에게 피해가 가지 않도록 안전 기준 및 법규를 만족할 수 있도록 개발했습니다. 예를 들어 고전압 시스템 관련 법규 중 ‘자동차가 충돌했을 때 연료전지시스템이 차체와 분리되지 않아야 한다’는 항목이 있습니다. 탑승자나 구조대원들의 감전 위험을 최소화하기 위해서입니다. 이를 위해 충돌 시 연료전지시스템이 차체 밖으로 튕겨 나가지 않도록 차체와 단단히 고정하는 지지 부품(서포트 브라켓)의 재질을 변경하고, 중량 절감과 안전 법규를 동시에 달성하고자 플라스틱과 금속을 함께 적용한 연료전지스택 마운팅을 개발했습니다.
연료전지스택 안에도 충돌 시 변형 및 전기적인 쇼트를 방지하기 위한 구조물(임팩트빔)을 적용해 충돌 안전성을 확보했고, 거친 충돌로 연료전지시스템을 제어할 수 없을 경우를 대비해 주행 중 유지되는 고전압을 충돌 시 빠르게 소모하도록 설계했습니다. 이와 함께 사고 시 더 이상 수소가 공급되지 않도록 모든 밸브를 차단하는 세팅도 마련되어 있습니다. 이 외에도 다 열거하기 힘들 만큼 많은 안전 관련 기술들이 적용돼 있습니다.
Q. 수소전기차를 만드는 제조사들 사이에 통일된 안전 기준이 있나요?
국제적으로 수소전기차의 안전성을 확보하기 위해 국제 기준(GTR, Global Technical Regulation)이 제정되어 있고 꾸준히 개정되고 있습니다. 또한 해당 국제 기준을 기반으로 각 나라마다 안전 법규가 마련되고 있는데, 여기에는 전기안전성, 수소안전성 측면에서 만족해야 하는 여러 항목들이 규정되어 있습니다. 물론 저희도 해당 기준과 법규를 만족시키는 많은 평가 및 검증을 진행하고 있습니다. 아직은 제조사마다 시스템의 구성이 달라 이 같은 기준을 만족시키기 위한 설계가 제각각이지만, 사람의 안전이 최우선이라는 기본적인 생각은 모든 제조사가 같을 것으로 생각합니다.
넥쏘의 연료전지시스템은 탁월한 냉각 성능을 발휘합니다. 이를 위해 극한의 상황에서 수없이 테스트를 거쳤습니다
Q. 전기차는 냉각 성능이 중요하다고 알고 있습니다. 연료전지스택 안에서 전기가 생성되면 열에너지도 많이 발생할 텐데, 내구성에 영향은 없나요?
연료전지는 내연기관보다 더 높은 냉각 성능을 요구합니다. 연료전지스택 내부의 전해질막이 고온에 노출될 경우 성능이 낮아질 수 있기 때문이죠. 넥쏘의 경우 연료전지스택 내부 온도를 최고 85도로 설정하고 그 이상 온도가 올라가지 않도록 냉각 제어에 신경 썼습니다.
고전압 사양에 맞게 라디에이터와 팬의 크기도 키웠고, 미국 모하비 사막처럼 기온이 40도가 넘는 곳에서도 냉각 성능 테스트를 진행했습니다. 넥쏘의 냉각 성능은 토요타 미라이, 혼다 클래리티보다 월등한 수준입니다. 참고로 연료전지스택 내부 온도가 85도 이상이 되면 과열을 막기 위해 출력을 제한하는데, 넥쏘는 다른 수소전기차보다 출력이 제한되는 경우가 훨씬 적습니다.
Q. 저온 상황에서는 문제가 없나요?
기온이 영하로 떨어지면 연료전지스택 내부의 전해질막 주변에 저항이 생깁니다. 전기를 원활하게 만들지 못한다는 얘기죠. 수소와 산소가 반응할 때 배출하는 물이 얼어 연료전지스택의 기체 공급 통로를 막는 것도 문제입니다. 반대로 내부 온도가 100도를 넘기면 전해질막의 수분이 증발해 성능이 떨어집니다. 결국 성능 유지를 위해서는 최적화된 온도 제어가 필요합니다. 넥쏘는 영하 30도의 극한 지역, 여름철 기온이 45~50도를 넘나드는 모하비 사막에서도 시동 및 주행에 문제가 없도록 개발했습니다.
넥쏘는 영하 30도의 외부 환경에 24시간 주차하더라도 30~40초 내에 시동을 걸 수 있습니다
Q. 넥쏘는 저온 시동 성능을 기존 영하 25도에서 영하 30도까지 높였습니다. 어떻게 가능했나요?
연료전지스택의 온도를 빠르게 높이면서 시스템의 전체적인 효율을 고려한 전략적인 제어 방식을 택했습니다. 냉각수 라인에 연료전지스택을 거치지 않는 별도의 바이패스 라인과 히터를 추가해 차가운 냉각수가 연료전지스택에 유입되는 현상을 회피하는 한편, 연료전지스택 발열 시 발생하는 에너지로 고전압 배터리를 충전하는 방식을 병행했습니다. 이로써 극한 지역에서도 시동을 빠르게 걸 수 있을뿐더러, 에너지를 재활용해 효율을 높이는 데 성공했습니다. 그 결과, 넥쏘는 영하 30도 환경에서 24시간 이상 방치되더라도 30~40초 이내에 시동을 걸 수 있습니다.
지금 가장 친환경적인 수소전기차 넥쏘에는 각종 신기술이 적용됐습니다
Q. 넥쏘에는 MEA(막전극접합체)에 신기술을 적용해 비용을 줄이고 내구성을 높이는 한편, 연료전지스택의 성능도 12.5% 높였다고 들었습니다. 어떻게 가능했나요?
연료전지스택은 수백 개의 셀로 이뤄져 있는데, 하나의 셀마다 전해질막과 촉매, 연료전극(수소), 공기전극(산소)으로 이뤄집니다. 이 셀의 성능이 기존보다 12.5% 높아졌습니다. 더 좋은 촉매와 전해질막을 사용하고, 수소와 산소가 지나가는 통로(분리판과 기체확산층)의 형상을 재설계한 게 첫 번째 이유입니다.
연료전지스택을 제어하는 전략도 달리했습니다. 기존에는 상압의 기체를 셀로 공급해줬는데 넥쏘는 상황에 맞게 수소와 공기의 압력을 가변적으로 조절할 수 있었습니다. 내구성도 마찬가지입니다. 셀의 설계를 튼튼히 하는 한편, 연료전지스택 내부를 고전압 환경에 강한 소재로 채워 내구성을 높였습니다. 즉, 넥쏘는 소재와 운전 제어 방식에서 한 걸음 더 나아갔다고 할 수 있습니다.
궁극의 친환경차로 불리는 넥쏘가 많아질수록 우리의 터전도 깨끗해집니다
Q. 수소전기차가 넘어야 할 산 중 하나는 가격일 겁니다. 연료전지스택에 쓰이는 백금 촉매가 높은 가격의 원인인데, 이를 대체할 수 있는 촉매 개발도 이뤄지고 있나요?
기술의 발달은 생산비용을 줄이고 효율성을 높입니다. 예컨대 연료전지는 1967년 아폴로 우주선에 처음 쓰였습니다. 당시 연료전지에 쓰인 백금의 양과 비교하면, 2007년 연료전지에 쓰인 백금의 양은 약 90% 줄었습니다. 넥쏘도 기존 모델 대비 백금 사용량을 25% 이상 줄였고, 차세대 수소전기차는 50% 줄이는 걸 목표로 하고 있습니다.
백금 촉매를 재활용하는 방안도 있지만, 국내 여건상 재활용 비용보다 폐기 비용이 적게 드는 상황입니다. 수소전기차 수요가 더 늘어난다면 백금 촉매를 재활용하는 것도 가능하리라 생각합니다.
수소차와 전기차, 정확히 뭐가 다르지?
요즘 대세인 수소차와 전기차, 정확히 뭐가 다를까요?
세계 각국에서 온실가스 저감을 위한 노력이 이어지며 배기가스 배출 없는 친환경 자동차, 수소차와 전기차에 대한 관심이 뜨거운데요.
2021년 전 세계에서 판매된 수소차는 1만 5,500대로 전년대비 86.3%, 전기차는 473만대로 전년대비 119.1% 각각 증가했답니다.
이 같은 상승폭은 같은 해 세계 자동차 판매가 전년대비 4.3%의 완만한 성장률을 보인 것과 비교하면 친환경 자동차에 대한 관심이 얼마다 뜨거운 지 확인할 수 있는데요!
◆ 수소차와 전기차! 무엇이 무엇이~ 똑같을까?
수소차와 전기차는 모두 전기로 주행하기 때문에 이산화탄소나 질소산화물 등의 오염물질을 배출하지 않아요.
또한 전기 요금 감면, 공용 주차장 할인 등 친환경 자동차만의 다양한 혜택도 똑같이 누릴 수 있답니다.
수소차는 수소와 산소를 반응시켜 생성된 전기로 자동차를 움직이고, 전기차는 배터리에 축적된 전기로 모터를 작동시켜 운행합니다.
◆ 수소차와 전기차! 장단점을 알아볼까요?
1. 수소차
① 장점 – 고효율 연비, 짧은 충전시간, 긴 주행거리 (한번 충전 후 약 600km 주행 가능)
② 단점 – 고가의 차량 가격, 차종이 적음, 충전소 부족 (수소 충전소에서만 가능)
2. 전기차
① 장점 – 저렴한 연료비, 상대적으로 저렴한 가격, 충전 인프라 보급 용이 (전기 콘센트 이용 가능)
② 단점 – 긴 충전시간*, 저온 및 고온 시 성능 저하, 구매 보조금 수급 후 의무 운행 기간 있음
*완속 충전 기준 9시간 25분(르노삼성 조에)~11시 45분(제네시스 GV60), 차종에 다라 상이
산업통상자원부는 「환경친화적 자동차의 개발 및 보급 촉진에 관한 법률 시행령」 개정을 통해 친환경 자동차의 충전 편의와 인프라 확대에 앞장서고 있습니다.
[자료출처]– 한국 자동차 산업 협회 : 2021년 주요국 전기 동력차 보급 현황 분석
– 한국 에너지 공단 블로그 : [신재생 에너지] [카드 뉴스] 수소차 vs 전기차
– 동대문구청 블로그 : 새 차 구입할 때? … ‘전기차 vs 수소차’ 전격 비교
– 뉴데일리 경제 : [수소 경제①] 정부와 현대차 왜 수소차를 택했나
– 매일경제 : 충전 속도 가장 빠른 전기차는? 테슬라 아니라는데
수소연료전지차에 대한 모든 것! : 수소차의 원리와 현재 발전 현황
최근 전기차와 함께 친환경성으로 주목 받고 있는 수소차, 그 생태계 또한 빠르게 확장되고 있는데요.
오늘은 수소차의 원리와 현재 발전 현황, 충전소까지! 수소연료전지차에 대한 모든 것을 파헤쳐 보겠습니다.
수소차(Fuel cell electric vehicle), 물로 가는 자동차?
수소차는 수소와 공기 중의 산소가 반응해 전기를 생산하여, 구동하는 연료전지 자동차입니다. 연료전지란, 연료와 산화제를 전기화학적으로 반응 시켜 전지 에너지를 발생시키는 장치이고요. 수소 원자 2개와 산소 원자 하나가 결합한 것이 바로 물(H2O)이기 때문에 수소차는 물로 가는 자동차라고도 합니다.
하지만 단순히 물을 넣어 에너지화시키는 것이 아니라, 연료 탱크에 충전된 수소와 화학반응을 통해 에너지를 만들어 내는 것이죠.
수소차는 수소와 산소가 반응하기 때문에 물 이외의 배출가스가 발생하지 않는 환경친화적 자동차입니다. 탄소 원자를 포함하지 않은 수소는 물의 전기분해로 만드는 재생 가능한 에너지원이라 환경에 미치는 영향이 거의 없고, 단위 질량당 에너지 또한 매우 큰 특성이 있어 수소는 연료로서 주목받고 있습니다.
수소차의 작동 원리
수소가 연료전지에 공급되면, 전자와 수소이온으로 분리됩니다. 이때 발생한 전자들이 연료전지의 양극(+)에는 산소로, 음극(-)에는 수소로 생성되는데요. 이로 인해 차를 움직일 수 있는 전기가 발생하고, 이 전기로 차가 동력을 얻게 되는 원리입니다.
수소차는 연료전지스택, 모터, 배터리, 수소탱크, 열・물 관리 장치, 공조 장치, 전력변환 장치, 고압 밸브 등이 탑재되어 있어요. 이 중 연료전지스택(Stack)은 일반적으로 수백 개의 셀을 직렬로 쌓아 올린 연료전지 본체로, 수소와 산소의 화학반응이 일어나 전기가 발생하는 지점입니다.
수소탱크의 안전성
간혹 수소탱크의 위험성에 대해 걱정하시는 분들이 계신데요, 아주 높은 전압이 흐르는 수소탱크는 고압에서 잘 견딜 수 있도록 철보다 10배 높은 강도의 탄소섬유 강화 플라스틱으로 제작됩니다. 더불어 최소 1,575기압 이상의 내부압력을 버티도록 설계되어 있으며, 충격을 완화해주는 장치와 화염에도 장시간 견딜 수 있는 코팅이 적용되어 안전성이 충분히 확보돼 있으니 걱정 마세요 🙂
지금, 수소차는 어디쯤 있을까
수소연료전지 자동차(Fuel cell electric vehicle, FCEV)인 수소차를 세계 최초로 개발한 회사는 다임러 크라이슬러로 1994년 수소저장방식의 연료전지를 이용한 NECAR1(New Electric Car)을 선보였어요. 현재 다임러 크라이슬러를 비롯한 여러 자동차 회사들이 수소차 개발에 투자하고 있으며, 수소차 시장 선점을 위한 각축전이 오가고 있는 상황입니다.
정부는 지난 2019년에 ‘수소 경제 활성화 로드맵’을 통해 2040년까지 수소경제 활성화를 위한 수소 생산·저장·운송·활용 전 분야를 아우르는 추진전략을 발표했습니다. 수소차와 연료전지를 양대 축으로 하는 이 로드맵에 따라 다양한 정책이 추진되고 있는데요, 수소차 보급 확대 또한 주요 정책 중 하나이죠. 보조금 지원 정책 등 적극적인 정부 지원에 힘입어 우리나라의 수소차 보급률은 세계1위에 달합니다. 한국자동차산업협회(KAMA)에 따르면 ’21년 3월, 전세계 수소차 3만 7,400대 중 1/3에 해당하는 1만 2,439대가 우리나라에서 운행중이라고 합니다.
빠르게 보급되는 수소차량에 비해 수소차 충전 인프라는 부족한게 현실인데요, GS칼텍스는 수소차 충전 인프라 구축에도 발빠르게 대응하고 있습니다.
모빌리티+고객 라이프 스타일에 맞춘 수소충전소?!
수도권 최초의 ‘H강동 수소충전소 | GS칼텍스’ 융복합 에너지 스테이션
GS칼텍스는 지난 2020년 5월, 현대자동차와 함께 ‘H강동 수소충전소’를 오픈했습니다. 수도권 최초로 휘발유와 경유, LPG, 전기 뿐만 아니라 수소까지 공급 가능한 복합 에너지 스테이션을 운영하여 고객들의 경험을 확장하고 있습니다.
H강동 수소충전소는 수소를 외부로부터 공급받는 방식을 이용하여 충전소에서 수소를 직접 생산하는 방식보다 더 안전한 것으로 평가받고 있어요. 약 1천 평 규모의 충전소는 하루에 약 70대의 수소전기차 완충이 가능합니다. 운전자들의 편의를 위한 세차기 2대와 차량 내부 청소를 위한 셀프서비스 코너도 다수 설치되어 있어 다양한 이용이 가능합니다.
또한, GS칼텍스는 2022년 완공을 목표로 제주, 여수, 광주에도 상용 수소충전소 구축을 추진하고 있습니다. 지난 5월에는 한국가스공사와 ‘액화수소 생산 및 공급 사업을 위한 업무협약’을 체결하며 본격적으로 수소시장에 진출했습니다. GS칼텍스와 한국가스공사는 액화수소 플랜트 구축, 액화수소 충전소 구축, 수소 추출설비 구축 등 액화수소사업 밸류체인 전반에 대한 협업을 진행하기로 했는데요. 2024년 완공을 목표로 한국가스공사의 LNG 인수기지 내에 연산 1만톤 규모의 액화수소 플랜트를 짓고 액화수소 프랜트 완공 시점에 맞춰 수도권과 중부권에 수십 곳의 액화수소 충전소도 구축할 계획입니다. 액화수소 1만톤은 수소승용차 8만대가 연간 사용 가능한 양이라고 해요. 액화수소는 기체수소에 비해 도심지역에도 설치가 용이해서 앞으로 GS칼텍스 수소 충전소를 통해 편리한 수소 충전이 가능할 것으로 기대됩니다.
GS칼텍스는 수소 충전 인프라 뿐만 아니라, 수소 경제 활성화를 위한 밸류체인 구축에도 박차를 가하고 있어요. 한국가스공사와의 업무 협약에 이어 한국동서발전-여수시와 함께 수소 연료전지 발전소 구축과 CCU(Carbon Capture & Utilization, 탄소 포집・활용) 기술 실증 및 상용화에 대한 협업을 추진하고 있습니다.
수소 충전 인프라 확충과 함께 앞으로 수소 시장을 선도해 나가는 GS칼텍스의 발걸음에 많은 관심 부탁드립니다. 🙂
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#테슬라 #전기차 #수소차
근데 생각보다 더 대단한 이유가 있었습니다. 이번 다키포스트 영상을 통해 함께 확인해보겠습니다.
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출처:
1) Morris, L., Hales, J. J., Trudeau, M. L., Georgiev, P., Embs, J. P., Eckert, J., . . . Antonelli, D. M. (2019). A manganese hydride molecular sieve for practical hydrogen storage under ambient conditions. Energy \u0026amp; Environmental Science, 12(5), 1580-1591. doi:10.1039/c8ee02499e
2) Grove, W. R. (1842). On a Gaseous Voltaic Battery. The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science, 21(140), 417-420. doi:10.1080/14786444208621600
3) Grove, W. (1839). XXIV. On voltaic series and the combination of gases by platinum. The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science, 14(86-87), 127-130. doi:10.1080/14786443908649684
4) Templeton, B. (2019, November 14). The Uncertain Future Of Hydrogen As Transportation Energy. Retrieved June 11, 2020, from https://www.forbes.com/sites/bradtempleton/2019/11/12/whats-hydrogens-future-as-transportation-energy/
5) Arab News. (2019, January 25). Aramco to build Saudi Arabia’s first hydrogen fuel cell filling station. Retrieved June 11, 2020, from https://www.arabnews.com/node/1441706/business-economy
6) Shell in collaboration with Honda and Toyota to Bring Seven New Hydrogen Refueling Stations in California. (2017, September 13). Retrieved June 11, 2020, from https://hondanews.com/en-US/releases/shell-in-collaboration-with-honda-and-toyota-to-bring-seven-new-hydrogen-refueling-stations-in-california?query=shell
7) D’Allegro, J. (2019, February 24). Elon Musk says the tech is ‘mind-bogglingly stupid,’ but hydrogen cars may yet threaten Tesla. Retrieved June 11, 2020, from https://www.cnbc.com/2019/02/21/musk-calls-hydrogen-fuel-cells-stupid-but-tech-may-threaten-tesla.html
8) Hydrogen. (n.d.). Retrieved June 11, 2020, from https://www.kubagen.co.uk/
9) (n.d.). Retrieved June 11, 2020, from https://www.industryweek.com/innovation/research-development/video/21993610/a-short-history-of-the-first-hydrogen-fuel-cell-vehicle
10) Evans, D. (n.d.). Blog post. Retrieved June 11, 2020, from http://h2gopower.com/blog-post56.html
11) Nica, G. (2019, December 03). Why Did BMW Really Stop Making the Hydrogen 7 Model? Retrieved June 11, 2020, from https://www.bmwblog.com/2016/08/17/bmw-stop-making-hydrogen-7-model/
12) 수소차 저장용기 탄소섬유로 만들어…7300t 에펠탑을 올려놔도 끄떡 없다. (2019, May 31). Retrieved June 11, 2020, from https://www.mk.co.kr/news/it/view/2019/05/371568/
https://www.biodiversitylibrary.org/bibliography/58679#/summary
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이에 따라 전기차와 수소전기차에 관심이 쏠리고 있죠.
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와.. 로봇 기술 발전 속도 미쳤다
처음엔 진짜 그냥 사람인 줄ㄷㄷ
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메이커 : 잭키
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#수소전기차 #현대모터스튜디오 #닥터H
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0:09 또 놀고있는 자동차 덕후 잭키
0:39 모터스튜디오 방문!
2:41 수소로봇 닥터H 등장
6:09 닥터H 쌍둥이로봇 등장
6:52 닥터H 홀로그램 등장
8:15 잭키가 제일 좋아하는 차
10:25 수소전기차 만들기
13:40 험지를 달리는 수제 수소전기차
수소 차 배터리주제 안의 사진 몇 장
수소만으로 달리는 자동차를 만든다던데.. 정말로 될까? New Update
미래 모빌리티 동력원, 수소연료전지 VS 배터리 비교분석 New
배터리와 수소연료전지를 사용하는 차량은 각각 명칭에서부터 BEV(Battery Electric Vehicle)와 FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle)로 구분되는데요.
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수소전기차의 구조와 핵심부품 [핫클립] / YTN 사이언스 New Update
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주제에 대한 새로운 정보 수소 차 배터리
수소 자동차는 엔진이 아닌 모터가 있고
모터를 구동하는 전기는 연료전지이며,
이 연료전지를 구동하는 것은 수소와 산소라고 한다.
그렇다면 수소차의 핵심부품은 무엇일까? 함께 알아본다.
▶full영상: https://youtu.be/DBFHPdlV-vg
[YTN 사이언스 기사원문] https://science.ytn.co.kr/hotclip/view.php?s_mcd=1213\u0026key=202012171243126965수소 차 배터리주제 안의 사진 몇 장
수소전기차의 구조와 핵심부품 [핫클립] / YTN 사이언스 New
전기차 vs 수소차…미래차 동력원 승자는 업데이트
또 리튬이온 배터리 특성에 따라 겨울철과 같은 저온 환경에서 에너지 효율이 떨어져 주행거리가 짧아지며 설계 결함이나 충격에 따라 차량 화재가 발생할 …
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현대 넥쏘 수소전기차 정비시 주의사항…고전압/ 연료전지/12V보조배터리/파워테일게이트/타이어모빌리티키트/방전시 시동방법 New Update
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주제에서 더 많은 유용한 정보 보기 수소 차 배터리
넥쏘 입고시 무엇을 어떻게 정비해야되나요?
기본적인 부분을 지키지 않는다면 치명적인 사고가
날수도 있습니다 전기차 수소전기차 하이브리드차
전기를 동력으로 사용하는 차량 정비시 주의하셔야 됩니다.
수소 차 배터리주제 안의 멋진 사진을 볼 수 있습니다
현대 넥쏘 수소전기차 정비시 주의사항…고전압/ 연료전지/12V보조배터리/파워테일게이트/타이어모빌리티키트/방전시 시동방법 New
“제 2 코나 사태 발생하나?” 배터리 교체로 역대급 손실 봤던 … New Update
수소차 전용 모델이다 넥쏘는 현대차에서 2018년부터 생산하기 시작한 전륜구동 수소연료전지차로, 중형 SUV 모델이다. 투싼의 플랫폼을 베이스로 …
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나스닥100 S\u0026P500 차이나전기차 SOLACTIVE 수소차나오면 차이나전기차는 망하나요? TQQQ 수익났는데 익절할까요? 보유할까요? ( 미국주식, 눌림목, QQQ, SPY ) New
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수소 차 배터리주제 안의 사진 몇 장
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주제에 대한 추가 정보 수소 차 배터리
수소전지차와 배터리차는 경쟁관계 아닌 상호보완적 관계 – 뉴스톱 업데이트
수소전지차는 대형의 장거리 운행에 장점이 있으며, 배터리차는 도심에서 이동하는 소형차량에서 장점을 보입니다. 수송분야는 전체 에너지의 25% 가량을 …
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수소전기차는 어떻게 도로를 달리는 것일까? / YTN 사이언스 Update
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주제에 대한 새로운 업데이트 수소 차 배터리
세계최초이자 세계 최고의 우리나라 수소전기차 기술.
국내외 다양한 검증을 통해 주행능력과 안정성 등을 인정받았는데,
그렇다면 수소전기차는 어떻게 도로를 달리는 것일까?
그리고 수소전기차는 어떻게 공기를 정화하는 것일까?
수소전기차의 원리와 장점을 알아본다.
[YTN 사이언스 기사원문] https://science.ytn.co.kr/hotclip/view.php?s_mcd=1214\u0026key=201912121211368653수소 차 배터리주제 안의 멋진 사진을 볼 수 있습니다
수소전기차는 어떻게 도로를 달리는 것일까? / YTN 사이언스 Update
수소연료전지차에 대한 모든 것! : 수소차의 원리와 현재 발전 현황 최신
최근 전기차와 함께 친환경성으로 주목 받고 있는 수소차, 그 생태계 또한 … 수소차는 연료전지스택, 모터, 배터리, 수소탱크, 열・물 관리 장치, …
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수소차 넥쏘 사고나면 어떻게 되는 줄 아세요?? Update New
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수소차가 사고 나면 \”굉장히 위험하다\”라고 이야기 하는 사람들이 있어요.
수소의 위력이 얼마나 강한지 한번 살펴 보았습니다.
0:00 인트로
0:50 수소차는 위험한가?
2:19 수소의 위력은
2:45 수소전기차는 안전한가?
#수소차 #수소전기차 #넥쏘
수소 차 배터리주제 안의 사진 몇 장
수소차 넥쏘 사고나면 어떻게 되는 줄 아세요?? New
[칼럼] 배터리차와 연료전지차, 다음세대는 에너지로봇이다 New미주대륙의 차세대 이동수단은 우리처럼 중소형 수소연료전지 차량이 아닐 것이다. 대다수 차량은 중대형 전기차가 될 것으로 예상한다. 그 이유는 인구 …
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수소에너지의 원리와 전망, 4차 에너지 혁명의 주인공 수소에 대해 아는 척해보자 New
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주제에서 더 많은 유용한 정보 보기 수소 차 배터리
우주에서 가장 많은 비중을 차지하는 것은
원자번호 1번 \”수소\”입니다.
우주 질량의 75%를 차지하는 수소를 에너지로 활용하면 어떨까요?
수소의 반응성 때문에 결코 쉽지 않을것 입니다.
그럼에도 불구하고 4차 에너지 혁명의 주인공으로 주목 받는 이유는 무엇일까요?
오늘 아는,과학에서는 수소 에너지에 대해서 아는 척해보겠습니다.
#수소에너지 #연료전지 #4차에너지혁명
수소 차 배터리주제 안의 사진 몇 장
수소에너지의 원리와 전망, 4차 에너지 혁명의 주인공 수소에 대해 아는 척해보자 New
[기획원고] 수소차 VS 전기차 당신의 선택은? 최신(☞수소차 및 전기차 충전소 검색해보기 https://www.ev.or.kr/) 개인 승용차가 아닌 대형 트럭일 경우에는 또 달라집니다. 전기차는 차량이 커질수록 배터리도 커지게 …
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전기차 vs 수소차 장단점 비교 분석 (와이민, 송선재 팀장) Update
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전기차 vs 수소차 장단점 비교 분석 (와이민, 송선재 팀장)
– 하나금융투자 송선재 애널리스트 (3부)
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#전기차 #수소차
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전기차 vs 수소차 장단점 비교 분석 (와이민, 송선재 팀장) Update
수소차 고압수소와 산소 화학반응에서 나온 전기로 씽씽 업데이트
수소차는 전기차에 비해 수소탱크와 연료전지 등 부품이 더 필요합니다. 테슬라와 현대자동차의 대결전기차는 배터리와 모터만 있으면 만들 수 있기에 …
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수소차에 대해 당신이 알아야 할 모든것 New
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수소차의 구조, 작동원리, 장,단점에 대해 알기쉽게 알려드립니다.
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#수소차 #전기차 #친환경에너지
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수소차에 대해 당신이 알아야 할 모든것 Update
전기차 대안은 수소차…BMW·아우디·다임러 뛰어들었다 업데이트
그간 배터리 전기차(전기차)에 주력하는 모양새였지만 최근 중국, 유럽 등 주요 자동차 시장이 수소차를 차세대 친환경차로 점찍고 지원을 늘리는 데 따른 …
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20년 간 개발한 수소차를 중단한 현대차, 수소경제 이면에 숨겨진 수소차 시장의 불편한 진실 Update New
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주제에 대한 추가 정보 수소 차 배터리
▼ 영상에 참고한 영상 참고자료
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▼ 영상 타임라인
00:00 인트로
00:15 수소자동차 세계점유율 1위의 현대차
00:40 제네시스 수소차 개발 중단
01:07 글로벌 완성차 기업들의 수소차 중단
02:21 수소차 중단한 이유 3가지
02:30 높은 기술력 난이도
03:10 낮은 가격 경쟁력
04:12 지나치게 작은 시장규모
05:55 수소 연료전지의 믿는 구석, 상용차 시장
06:44 수소를 지지할 상용차 시장의 진실
09:09 엔딩
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수소 차 배터리주제 안의 사진 몇 장
20년 간 개발한 수소차를 중단한 현대차, 수소경제 이면에 숨겨진 수소차 시장의 불편한 진실 Update New
과기부, 전기차 배터리·수소차 연료전지 등 6대 핵심기술 개발 … Update New
국산 미래차의 경쟁력을 끌어올리기 위해 △전기자동차 배터리시스템 △수소전기차 연료전지시스템 △자율차 통신시스템 △차량용 반도체 △차량용 …
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[마켓줌인] 배터리 원자재 부족한 전기차! 결국 ‘수소차’가 간다 / 머니투데이방송 (증시, 증권) Update아래 동영상 보기
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08/12 이슈\u0026뷰
진행 : 예민수 머니투데이방송 앵커
출연 : 김선규 SC글로벌센터 소장
Q. 전기차 배터리 자원 전쟁 치열… 대안은 수소차?
Q. 미국, 수소 산업에 80억 달러 투자… 내용은?
Q. 미국의 수소산업 전망은?
Q. 일본은 수소 산업의 강국?
Q. 수소 경제 과시하려던 일본, 실상은 한계점만 부각?
Q. 국내 연구팀, 암모니아 기반 고순도 수소 추출 기술 개발?
Q. 액화수소 방식이란?
Q. 범현대家, ‘수소동맹’ 체결… 내용은?
Q. 수소 관련 ETF 유망 투자처는?
▶ YouTube ‘마켓줌인’
#김선규 #마켓줌인 #액화수소 #수소경제 #수소산업
#경제이야기 #글로벌경제 #미국증시 #국내증시 #시황 #머니투데이방송
수소 차 배터리주제 안의 관련 사진
[마켓줌인] 배터리 원자재 부족한 전기차! 결국 ‘수소차’가 간다 / 머니투데이방송 (증시, 증권) New내년 전기·수소차 50만대 보급…배터리 등 6대 핵심기술 육성 Update
정부가 내년 전기·수소차 등 무공해차 보급 50만대 달성을 위해 2조4천억원을 투입한다. 전기차 배터리 시스템 등 6대 미래차 핵심기술 개발에도 투자 …
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전기차 있는데, 수소차 꼭 타야할까요? 수소에너지 궁금증에 답하다! [수소ANSWER 2회] Update
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주제에 대한 새로운 정보 수소 차 배터리
🔑기후변화 대응에 핵심 에너지원, \”수소\”
우리는 \”수소\”에 대하여 얼마나 알고 있을까요?
그래서 산업통상자원부가 준비했습니다!
수소의 ‘A부터 Z’까지 알려드리는 「수소앤서」!
우리 모두 수소앤서를 통해
수소를 알아보고 공부해 보아요~^^
수소에너지, 수소경제에 대한 궁금증이 있다면,
언제든지 댓글로 남겨주세요^^
💕매주 영상과 함께하는 이벤트도 놓치지 마세요 ^^💕
수소 차 배터리주제 안의 사진 몇 장
전기차 있는데, 수소차 꼭 타야할까요? 수소에너지 궁금증에 답하다! [수소ANSWER 2회] Update
수소 연료전지 전기차, 배터리 전기차 따라 잡을까 – 경기신문 New Update
수소연료 전지 자동차가 상업용 트럭 분야에서도 배터리 전기 자동차를 따라 잡지 못할 것이라는 분석이 나왔다. 전기차 전문매체 일렉트렉은 지난 15 …
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전기차가 있는데 수소차를 왜 만들까? New
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주제에서 더 많은 유용한 정보 보기 수소 차 배터리
#BEV #FCEV #수소전기차
수소 차 배터리주제 안의 멋진 사진을 볼 수 있습니다
전기차가 있는데 수소차를 왜 만들까? Update
[단독]현대차, 삼성 배터리 쓴다…”상용 수소전기차 유력” Update모터 구동용 리튬이온 전지 채용 최근 차량 주행 테스트도 마쳐 ‘오너 회동’ 후 협력 가속 기대 삼성SDI “고객 정보 언급 못해”.
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2021년형 현대 넥쏘 솔직 시승기 (feat. 투싼보다 훨씬 좋은데??) Update
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주제에 대한 새로운 업데이트 수소 차 배터리
#넥쏘 #수소충전 #투싼하이브리드
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Music provided by Vlog No Copyright Music.
Video Link: https://youtu.be/vtHGESuQ22s
수소 차 배터리주제 안의 멋진 사진을 볼 수 있습니다
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미래 모빌리티 동력원, 수소연료전지 VS 배터리 비교분석
최근 글로벌 모빌리티 업계에서 주시하는 이슈 중 하나는 ‘전기 공급 방식’입니다. 가까운 미래에 대세가 될 ‘전기차(EV)’에 전기를 어떻게 공급할 것인가 하는 문제죠. 리튬이온 배터리를 충전해 전기차를 움직이는 배터리 방식과 수소 전기분해를 활용해 전기를 생산하는 수소연료전지 방식이 대표적입니다. 배터리와 수소연료전지를 사용하는 차량은 각각 명칭에서부터 BEV(Battery Electric Vehicle)와 FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle)로 구분되는데요.
오늘 현대로템 공식 블로그에서는 각 전기 공급 방식의 장단점에서 두 가지를 결합한 하이브리드까지, 미래 모빌리티를 책임질 동력원에 대해 소개합니다.
수소연료전지 VS 배터리 공급 방식이란?
BEV와 FCEV는 전기에 의해 작동하는 전기차라는 점에서는 동일하지만, 전기 에너지를 만들어내는 방식과 구조가 완전히 다릅니다.
▲ 수소전기차의 구동 원리(이미지 출처: HMG 저널)
수소연료전지의 경우, 물을 전기분해했을 때 수소와 산소가 발생하는 원리를 역으로 이용합니다. 수소를 공기 중의 산소와 반응시켜 물과 수소에너지(전기)를 만들어내는 것이죠. 수소’전기차’이지만 전기가 아닌 수소를 충전하고 화학반응을 통해 발생시킨 전기로 모터를 구동합니다. FCEV의 가장 큰 특징은 내연기관을 대신하는 수소탱크와 연료전지로, 수소를 물과 전기로 변환하는 과정이 여기에서 이루어집니다.
▲ 코나 EV의 리튬 폴리머 배터리(이미지 출처: 현대자동차)
배터리 방식의 경우는 우리가 일반적으로 사용하는 스마트폰과 같이 전기를 충전해서 사용합니다. 최근 전기차에는 충전 가능한 2차 전지 중에서도 리튬 폴리머 배터리를 주로 사용하며, 이 배터리(셀)를 여러 개 묶은 팩을 모듈화해 전기차에 장착하는 것입니다. 이 배터리는 모터와 함께 전기차의 가장 중요한 부품이라고 할 수 있는데, 배터리의 용량이나 성능이 전기차의 주행가능 거리와 모터의 출력 등을 좌우하기 때문입니다.
전기차 배터리에는 충분한 주행거리 확보를 위해 높은 에너지 밀도가 요구되며, 배터리 제조사들은 경량화 기술을 통해 무게 대비 용량이 큰 배터리를 개발하고 있습니다. 이러한 고용량 배터리를 안정적으로 운용하기 위해 외장재인 배터리 케이스와 냉각 설계 등의 시스템도 필수적입니다.
BEV와 FCEV의 장단점 비교분석
이번에는 배터리 방식의 전기차(BEV)와 수소연료전지 방식 전기차(FCEV)의 주된 장단점을 비교해 볼까요? 우선 주행거리와 충전시간 등 성능적 측면에서는 FCEV가 BEV를 압도한다고 볼 수 있습니다. 수소 충전은 일반 가솔린 충전과 같이 5분 내외이지만, 전기차 충전은 급속충전 20분~50분 등 상당한 시간이 소요됩니다. 1회 충전으로 주행 가능한 거리 역시 수소전기차가 일반 전기차의 150% 정도입니다.
▲ 현대로템 수소전기트램에 사용되는 수소연료전지
친환경성 역시 수소전기차가 발군입니다. BEV와 FCEV 모두 친환경차로 분류되어 보조금과 주차 할인 등 혜택이 있지만, 온실가스를 배출하지 않고 공기 정화 효과까지 있는 수소전기차는 ‘달리는 공기청정기’로 불릴 정도입니다. 전기차 역시 주행 중 배기가스를 배출하지 않는다는 점에서는 친환경적이지만, 전기에너지 생산과정에서 화석연료를 사용하기 때문에 완전하다고 볼 수 없습니다. 각국 정부가 태양광 발전, 해상풍력발전 등 청정에너지 개발에 관심을 쏟는 이유도 여기에 있습니다.
하지만 2020년 현재 시점에서 배터리 전기차의 장점도 명확합니다. 2013년부터 민간에 전기차가 보급되면서 전국에 1만 8천여 곳의 전기차 충전소가 설치되었고, km당 연료비도 전기차(56원)가 저렴합니다. 수소전기차(83원)의 연료비도 내연기관 자동차(가솔린 155원)보다는 저렴하지만 아직 수소 충전소가 많지 않아 수소전기차 보급의 걸림돌이 되고 있습니다. 완전한 수소사회에 한 발짝 더 빠르게 다가서기 위해서는 수소와 관련된 인프라 확충이 시급해 보입니다.
▲ 현대로템이 건설 중인 의왕 수소리포머 생산공장
최근 우리 정부에서 추진 중인 그린 뉴딜 정책과 맞물려 현대로템은 수소 충전 인프라를 구축하기 위한 노력의 일환으로 수소리포머 생산공장 건설을 시작했습니다. 수소리포머는 도시가스(NG)에서 순도 99.999%의 수소를 추출하는 장치로 이는 수소가스 생산지에서 튜브트레일러로 높은 압력(200bar)의 수소를 직접 운반하는 Off-site 방식이 아닌, 수소를 생산/저장하는 On-site 방식으로 전환하는 데 필수적인 시스템입니다.
Off-site 방식은 한 번에 이동할 수 있는 양이 제한되어 있고 이동거리가 길수록 물류비용이 크게 증가되어 경제성이 떨어지고, 장거리 운송 및 저장 과정(Well to tank)을 거치며 에너지 손실이 발생하는데요. 이 때문에 On-site 수소 충전소 모델이 확립되면 안전한 수소 사용과 함께 수소에너지의 경제성도 높아질 것으로 보입니다.
수소연료와 배터리의 장점만을 더한 수소전기트램
배터리와 수소연료전지에 각각 장단점이 있는 만큼, 단점을 최소화하기 위한 하이브리드 시스템 개발에도 가속도가 붙고 있습니다. 대표적인 사례가 바로 현대로템의 수소전기트램인데요. 에너지 밀도가 높은 수소는 충전 시간이 짧고 1회 충전으로 주행가능 거리가 길다는 점에서 트램과 같은 중/장거리 이동 수단에 적합합니다. 부하가 적은 초기 구동 단계에서는 수소연료전지보다 상대적으로 효율이 높은 배터리(또는 수퍼캐패시터)로 구동하고, 부하가 높은 가속 구간에서는 수소연료전지를 주 동력원으로 활용하게 됩니다.
▲ 수소전기트램의 청정공기 생산 효과
이러한 수소전기트램은 1편성이 1시간을 운행하는 것만으로도 약 800㎍(마이크로그램)의 미세먼지 정화 효과를 발휘하며, 성인 107명이 1시간 동안 소비할 수 있는 약 107.6kg의 청정공기를 생산합니다. 수소전기트램은 모듈화한 수소연료전지와 수소탱크, 냉각시스템을 일반 트램의 기기배치구조와 동일하게 차량 지붕에 탑재해 공간 효율이 높다는 장점을 지니는데요. 공기청정기와 같은 역할은 물론, 도로 위를 자동차와 함께 달리는 도심 교통수단으로서의 역할도 충실히 수행할 수 있는 것이죠.
현대로템은 현재 수소전기트램의 양산형 시제차량을 개발 중에 있으며, 이후 수소전기열차 및 충전 인프라의 핵심기술을 개발해 국내 수소 기술 수준을 한층 높일 계획입니다. 배터리와 수소연료전지의 경쟁은 아직 끝나지 않았지만, 서로의 장점과 단점을 보완하고 이를 결합한 하이브리드 시스템이 모빌리티 기술에 가져올 영향을 기대해 보아도 좋겠습니다.
참고자료 ▲EVPOST
▲HMG 저널
▲TRANSPORT&ENVIRONMENT
키워드에 대한 정보 수소 차 배터리
다음은 Bing에서 수소 차 배터리 주제에 대한 검색 결과입니다. 필요한 경우 더 읽을 수 있습니다.
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