무색무취 '수소'..1차 에너지·재생에너지서 추출
수소차, 수소와 산소 화학반응 통해 동력 얻어
화염·낙하·충돌 등 인증 통과..수소차 1위 '넥쏘'
[편집자] 기업들의 신기술 개발은 지속가능한 경영의 핵심입니다. 이 순간에도 수많은 기업들은 신기술 개발에 여념이 없습니다. 기술 진화는 결국 인간 삶을 바꿀 혁신적인 제품 탄생을 의미합니다. 기술을 알면 우리 일상의 미래를 점쳐볼 수 있습니다. 각종 미디어에 등장하지만 독자들에게 아직은 낯선 기술 용어들. 그래서 뉴스핌에서는 'Tech 스토리'라는 고정 꼭지를 만들었습니다. 산업부 기자들이 매주 일요일마다 기업들의 '힙(hip)' 한 기술 이야기를 술술~ 풀어 독자들에게 전달합니다.
[서울=뉴스핌] 조정한 기자 = 횡단보도에서 보행 신호를 기다리면 가끔 매연이 얼굴을 감쌀 때가 있죠. 굉장히 불쾌한데요. 이런 경험을 할 날도 머지않은 것 같습니다. 전기 자동차에 이어 또 다른 친환경 차량 '수소전기차'가 매연이 아닌 깨끗한 공기를 도로 위에 내뿜는 역할까지 한다고 하니까요.
전 세계 완성차 업체들은 화석연료를 쓰는 내연기관 차량 생산을 순차적으로 줄이고 친환경차 시대를 열겠다고 선언하고 있습니다. 이제 많이 익숙해진 전기차에 이어 수소를 활용한 '수소차'도 향후 시장의 중심으로 이동할 것으로 예상할 만합니다.
현대자동차의 수소차 넥쏘는 지난해 글로벌 수소차 시장 점유율 69%를 달성, 1위 자리를 굳건히 했습니다. 현대차 외 일본의 토요타와 독일의 메르세데스-벤츠 또한 수소차를 양산 중입니다.
 |
| [자료=현대차] |
◆ 보이지도, 잡히지도 않는 '수소'
전기와 달리 '수소(H)'는 참 낯선 존재입니다. 저도 과학시간에 잠깐 스치듯 봤던 기억뿐입니다.
수소의 가장 큰 특징은 냄새도 없고 색깔도 없다는 것입니다. 독한 냄새를 가진 가스나, 감각적으로 경고를 보내는 전기와 달리 오감(五感)을 모두 동원해도 느낄 수 없는 정말 어려운 친구입니다.
그럼 수소는 어떻게 만들어지는 걸까요. 수소는 석유처럼 어디선가 채굴 가능한 1차 에너지가 아닙니다. 석유나 천연가스와 같은 1차 에너지, 태양광이나 풍력 등 재생에너지로부터 뽑아내야 하는 존재로 '에너지 캐리어(energy-carrier)'라고도 불립니다.
수소를 생산하는 방식은 3가지입니다. ▲천연가스와 물에서 추출하거나(추출) ▲석유, 코그스, 나프타와 같은 물질에서 화학공정을 통해 생산하는 방법(부생수소) ▲신재생에너지와 물(h2o)을 통해 탄소(c)를 발생시키지 않고 온전히 수소를 만들어내는 방식(수전해) 등이 있습니다. 3가지 방식 중 부생수소 방식을 통해 공급받는 방식을 보편적으로 사용하고 있습니다.
그럼 수소차는 어떻게 구동될까요. 수소차는 수소 저장 탱크에서 공급한 수소를 직접 태워서 에너지를 발생시키지 않습니다. 수소(h)와 공기 중의 산소(h2o)의 전기 화학반응을 통해 전기를 생성합니다. 생성된 전기로 자동차의 모터를 돌려 동력을 얻는 방식입니다. 수소와 산소가 만나 발생되는 부산물인 물이 차량 아래로 떨어진다는 점이 수소차의 특징입니다.
 |
| [자료=현대차] |
넥쏘는 차에 들어온 공기를 공기필터-막가습기-미세기공층의 세 단계를 거쳐 정화합니다. 공기필터에서 2.5 마이크로미터(㎛) 이하 초미세먼지의 97%가 걸러지고, 다음 단계인 막가습기에서는 건조한 공기를 가습해 초미세먼지를 추가로 제거합니다. 마지막으로 0.1㎛ 이하 크기의 미세기공층을 거쳐 먼지를 제거하는데요. 이렇게 얻은 순수한 공기 중의 산소와 수소를 결합시켜 넥쏘의 동력원인 에너지를 얻습니다.
넥쏘가 1시간 동안 주행하면 26.9kg의 공기를 정화시킨다고 합니다. 이는 64kg의 성인 42.6명이 1시간 동안 깨끗한 공기로 호흡할 수 있는 양입니다. 도로 위에 수소차가 늘어날수록 공기가 맑아진다니 지금은 쉽게 상상이 가지 않네요.
◆ 수소차가 '수소폭탄'?...원리가 다르다
수소차는 매연이 아닌 깨끗한 물을 떨어뜨리고, 공기를 정화시킵니다. 이렇게 환경에 '착한' 차인데, 어쩐 일인지 시장에선 아직 구매를 망설이는 사람들이 많습니다. 엄청난 폭발력을 보여줬던 '수소 폭발' 사고에 막연한 두려움이 생겼기 때문인데요. 앞서 말했지만, 무색무취의 수소가 정전기와 같은 미세한 에너지에 반응할 수 있다고 생각하면 무서운 게 당연합니다.
하지만 안심해도 된다는 게 업계의 설명입니다. 가장 중요한 건 수소차는 수소폭탄의 원리를 사용하지 않는다는 점입니다.
수소전기차의 연료로 사용되는 수소는 우리가 흔히 말하는 수소(H1)로, 산소와 수소의 단순한 화학 반응으로 작동합니다. 반면, 수소 폭탄엔 중수소(H2)와 삼중수소(H3)는 우리 일상생활에서 극소량 이하(0.015%)가 존재하고 1억℃이상의 온도에서 핵융합 반응을 일으켜야 폭발한다고 합니다.
 |
| [자료=현대차] |
그래도 수소탱크가 자동차 화재로 폭발하거나 여름철 더위에 터질 수 있지 않느냐는 질문이 있을 것 같습니다. 저도 이 부분이 가장 궁금했는데요.
현대차의 넥쏘는 수소 탱크가 고압에서도 잘 견딜 수 있도록 철보다 10배 높은 강도의 '탄소섬유 강화 플라스틱'으로 제작한다고 합니다. 또한 충격을 완화시켜주는 장치와 화염이 발생해도 견딜 수 있도록 특수 코팅을 적용했습니다.
내부 압력도 최소 1575기압 이상 버티도록 설계됐다고 합니다. 긴급한 상황에선 수소 공급을 차단하고 화재 위험이 감지되면 탱크에 있는 수소를 대기로 자연스럽게 방출하는 등 안전장치도 갖췄습니다. 넥쏘, 전 세계 수소차 1위답죠?
일상생활에서 발생할 수 있는 총격, 화염, 극한온도, 투과, 낙하를 대비하기 위해 관련 인증시험도 모두 거쳤습니다. 이를 통해 국내외 인증기관(한국교통안전공단, 영국 교통부 차량인증국, 독일 기술검사 협회) 등으로부터 14개의 안전성 평가를 통과했고, 15개로 이뤄진 수소 탱크 인증시험을 모두 통과했다고 합니다.
전국 수소충전소는 올해 3월 기준 69개로 아직 인프라가 부족합니다. 낯설기 때문에 위험할거라는 인식도 한번에 바뀌기 힘들겁니다. 하지만 수소는 향후 수송부터 산업 전반에 걸쳐 탈(脫)탄소화에 앞장설 주요 요소로 떠오를 전망입니다.
정부도 부족한 수소충전소를 2022년까지 310개, 2040년까지 1200개 이상 확보하겠다고 선언했습니다. 이제는 수소를 힘 좋은 미래 에너지원으로, 수소차는 공기청정기같은 친환경 차량으로 다시 한 번 생각해보면 어떨까요.
giveit90@newspim.com
