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수소연료전기차, ‘내구성’ 보완 개발 · ‘온실가스’ 과제 남아수소연료 생산단계 발생 CO2 해결 및 충전소 등 ‘인프라’ 구축 방안 추가 분석 필요
  • 이창환 이코노미톡뉴스 기자
  • 승인 2019.03.19 20:22
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▲ 현대차의 넥쏘는 10년16만Km의 내구성을 보장하고 있다. 사진은 현대자동차가 개발해 생산하고 있는 수소전기차 '넥쏘'의 수소저장시스템과 수소연료주입구. (사진=이코노미톡뉴스)

[이창환 기자 @이코노미톡뉴스] 자동차 산업에서 국제적인 CO2 규제 등을 극복하기 위한 대안 가운데 하나인 수소연료전지차가 동력기능과 효율성은 기본을 갖췄으나, 내구성을 좀 더 높여야 한다는 분석이 나왔다. 또 차량자체의 CO2 배출량은 최저지만 연료 생산 등을 위한 발전 과정에서의 CO2 배출량에 대한 지적도 제기됐다.

19일 한국자동차공학회는 미래 자동차 기술 정책 로드맵에 따라 향후 전세계적인 CO2 규제 등으로 CO2 발생이 없는 전기자동차나 수소연료전지차(수소전기차) 등이 우리나라 자동차 산업 유지에 반드시 필요하지만, 대중화를 위한 가격하락과 내구성 보완이 필요하다고 밝혔다.

김민수 서울대 기계항공공학부 교수에 따르면 전세계적으로 CO2 규제를 위한 크레딧 제도와 의무 판매제 등의 도입에 따라 의무적으로 전기차나 수소전기차 등을 일정 비율로 판매해야 기존 자동차들을 수출할 수 있으므로 수소전기차 등에 대한 필요성이 날로 높아지고 있다.

다만 현재는 초기 개발비가 포함되어 있으므로 우리나라뿐 아니라 일본 등 수소전기차 개발 국가들의 차량 가격도 기존 내연기관 차량에 비해 상당히 높아, 초기 시장 형성 과정에서 정부와 지자체가 나서서 보조금 등을 통한 지원이 이뤄진다면 양적인 문제와 함께 가격문제도 해소될 것으로 풀이했다.

만약 3만5000대 수준으로 수소전기차가 생산되면 가격대는 5000만원대로, 10만대까지 생산하게 되면 3000만원 내외까지 하락할 수 있을 것으로 전망했다.

김 교수는 “전기차 시장 분야는 승용차가 주력이지만 버스나 트럭 등 전 차종으로 확대하면 연료 전지를 이용하는 수소연료전지는 버스나 트럭 등 출력이 큰 차량에 적합한 것으로 보고 있다”며 “울산에서 이를 시범 운행하고 있지만 주행거리를 포함한 내구성 등을 조금 더 개발해야 한다”고 현재 발전 단계를 조명했다.

현재 까지 개발된 수소전기차는 기본적으로 작동에 전혀 문제가 없고, 효율성도 갖춰져 가고 있다.

다만 현대차가 지난해 출시한 넥쏘의 경우 10년16만Km를 보증하고 있으나, 자가용도 20-30만Km씩 타는 시대에 이를 넘겨 주행하려면 상태변화를 급하게 일어나게 하지 말고, 천천히 변하게 해야 한다고 김교수는 설명했다. 

상태변화란 차량의 시동을 껐다 켰다 하는 것을 의미한다.

김 교수는 “수소전기차가 가장 잘 작동되는 범위 내에서 운행되도록 시동을 살살 켜고 살살 끄는 습관이 요구되며 극한 조건에서의 운행은 내구성 수명에 영향을 미치므로 운전 습관에 대한 고려와 이에 따른 설계가 필요하다”고 풀어냈다.

▲ 수소충전소 확대 전망 (자료=한국자동차공학회, 사진=이코노미톡뉴스)

연료수소 생산 및 충전, CO2 해결 과제로 남아

이날 수소전기차의 수소충전을 위한 방안과 인프라, 또 이에 따르는 문제 해결을 위한 부분도 언급됐다.

최근 국토교통부는 현재 우리나라에 10개의 충전소가 있으며, 오는 2022년까지 310여개의 충전소를 짓고 2040년까지는 추가적으로 더 확보할 수 있도록 한다는 계획을 밝힌 바 있다.

이에 대해 김 교수는 “LPG차량이 처음 보급 되던 당시 LPG 충전소를 지을 때도 어려움 있었고 차량 소유쥬들은 LPG충전소가 보이면 넣어야 한다는 말을 하던 시기도 있었다”며 “다른 나라도 충전소가 충분하진 않으나 고속도로 주변이나 대도시 주변 등의 주요 구간에 인프라를 갖춰가고 있는 상황”이라고 풀이했다.

산업통상자원부 등의 발표에 따르면 국내에서 화학 공정 중에 발생하는 수소가 우리나라 전체에서 210만톤 규모로 만들어지고 있으나 모두 활용되고 수소전기차에 쓸 수 있을 것으로 남는 양은 약 5만톤 정도일 것으로 추정되고 있다.

김 교수는 “이는 수소전기차 1대당 연간 2만km를 주행한다고 가정할 때, 25만대의 충전이 가능한 양으로 2022년까지 8만대 보급이 예상되는 상황에서는 부생수소를 이용하는 초기 단계 비용이 비교적 저렴할 것”이라고 내다봤다.

이어 “가정에서 쓰는 도시가스에서 수소를 추출해 내는 방법이 현재로서는 가장 저렴한 방안 가운데 하나로 보고 있으나 그 과정 중에 CO2가 발생한다”며 “발전해서 전기로 수소를 만드는 것은 경제성이 없고 태양광 등의 재생에너지로 발전 용량을 수소를 만들어 저장하는 것을 고려해 볼 수 있다”고 말했다.

다만 신재생 관련된 부분은 비용이 많이 든다는 단점이 있어 일본의 경우처럼 자체 발전과 해외에서 수소를 수입하는 계획이 함께 병행되어야 하며, 수소 필요량이 증폭될 때 원자력 발전의 고온 원자로를 이용한 열분해로 수소를 대량으로 생산할 수 있는 방안도 있으나 현 정부의 원자력 발전 축소 정책에 따라 고려되지 못하고 있다.

또 수소전기차 충전소 구축 시, 충전소에 저장 탱크를 두고 외부에서 들여와 보충하는 방법과 충전소 자체 발전 시설을 통한 직접 생산 등 다양한 방법을 두고 어떤 것이 CO2 측면이나 가격 측면 등을 고려해 가장 유리한지에 대해서는 향후 추가적인 분석이 필요해 보이는 부분이다.

한편 이날 함께 로드맵 발표회에 참석한 배충식 한국과학기술원 교수에 따르면 전기차나 수소전기차가 차량 자체의 온실가스 배출은 최저지만, 연료를 위한 발전단계와 생산단계에서의 CO2 발생에 따른 온실가스문제는 해결이 시급하다.

배 교수는 “(수소)연료전지 차량의 경우 친환경성이라는 큰 장점과 비용 대비 성능 효과가 크다는 점 때문에 대형차량 중심으로 도입이 진행될 것으로 보이나 수소생산공급 및 수소저장시스템의 생산 과정에서 나오는 CO2는 극복해야할 과제”라고 지적했다.

▲ 한국자동차공학회가 자동차 기술 및 정책 개발 로드맵 발표회를 가졌다. 이날 수소전기차의 내구성 등 추가적인 개발 과제와 CO2 등 온실가스 배출 문제가 해경과제로 떠올랐다. (사진=이코노미톡뉴스)

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이창환 이코노미톡뉴스 기자  lee10@economytalk.kr

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