수소연료전지차의 장점과 단점

머리말

수소연료전지차(수소차)는 연료 저장탱크에 저장된 수소와 연료전지를 통하여 전기를 발생시키고, 이 전기로 모터를 구동시켜서 움직이는 구조의 차량입니다. 수소차는 전기 모터를 이용해서 구동되는 만큼 전기차의 일종으로 분류해야 하지만, 사람들은 일반적으로 이러한 유형의 차량을 전기차가 아니라 수소차라고 부릅니다.

전기차가 외부에서 전기를 공급받지 못하면 움직일 수 없는 것과는 달리, 수소연료전지차는 대기 중에 가장 풍부한 수소를 연료로 전기를 내부에서 직접 생산하여 움직일 수 있습니다. 더욱이 수소의 충전속도가 전기 충전보다 훨씬 빠르다는 점에서, 수소차는 전기차에 대하여 비교우위를 점하고 있습니다.

하지만 국내에 수소 충전소가 아직 충분하지 않은 점과 더불어, 최근 전기차 시장에 대한 자본 투자와 정부 지원이 늘어나면서 자동차 제조사는 수소연료전지차보다는 전기차 개발에 집중하고 있습니다.

기술적으로 충분히 준비가 되어있고 실용성 측면에서는 전기차를 능가하는 부분도 있지만, 수소연료전지차는 인프라 부족 문제와 작은 시장성으로 인하여 아직 대중화되지 못하고 있는 것이 현실입니다.

이번 포스팅에서는 이러한 수소연료전지차가 어떠한 장점과 단점을 가지고 있는지를 집중적으로 알아보면서, 수소차가 우리의 미래 자동차 시장에서 어떤 위치를 차지하게 될지를 예상해보겠습니다.

수소연료전지차의 장점과 단점

수소연료전지차의 장점

빠른 충전 시간

수소연료전지차는 충전 시간이 비교적 짧습니다. 전기차가 50kw 급속충전기로 충전했을 때 80% 충전까지 약 1시간이 걸리는 것과 비교하면, 수소차의 100% 충전시간은 보통 10분 이내이니 속도 측면에서 커다란 장점을 가지고 있는 셈입니다. 현대의 수소차 넥쏘의 경우 100% 충전시간이 5분 내외일 정도로 빠릅니다.

장거리 주행 가능

수소연료전지차는 기존의 가솔린이나 디젤 자동차만큼 장거리 운행이 가능합니다. 전기차의 경우 최근 들어 500km 이상의 1회 충전 주행가능거리를 가진 모델들이 출시되고 있지만, 현재 배터리 기술의 한계로 인하여 차량에 탑재하는 배터리의 양이 늘어나야 주행가능거리도 늘릴 수 있다는 단점이 있습니다. 일반 승용차로 사용되는 자동차의 크기를 늘리는 것에 한계가 있는 만큼, 주행거리가 늘리는 것도 그 만큼 어렵다는 의미입니다.

하지만 수소연료전지차는 연료전지를 통하여 자체적으로 전기를 생산하기 때문에, 수소만 공급된다면 차량의 크기를 더 크게 만들지 않고도 장거리 주행이 가능하도록 만들 수 있습니다. 현재 사용되는 수소연료전지의 에너지 변환 효율이 50% 정도이기 때문에 장거리 운행을 위해서는 그 만큼 수소를 자주 충전해야 하지만, 현실적으로 장거리 주행이 가능한 친환경 차라는 점 만으로도 높은 활용가치가 있습니다.

쉬운 차량관리

수소차는 운전자가 유지관리를 위해 신경써야 할 부분이 거의 없는 것도 장점입니다. 내연기관 차량에서 주기적으로 신경써야 했던 엔진오일 교체는 수소차의 경우 해당사항이 없고, 수소차 운전자는 냉각수와 에어클리너, 이온필터 교체 정도만 기억하면 됩니다. 수소차의 기본적인 차량 부품은 자동차 제조사에서 무상 보증프로그램을 운영하는 경우도 많아서, 차량을 유지관리 하기가 쉬운 편입니다.

공기 정화 효과

수소연료전지차는 배기가스 대신 물방울만 방출하기 때문에 대기 오염을 전혀 일으키지 않는데다, 오히려 주변의 공기를 흡입하면서 미세먼지와 이산화탄소를 제거합니다. 현대의 수소차인 넥쏘 1대가 나무 60그루의 대기 정화 효과를 가지고 있다는 분석이 있을 정도죠. 이러한 공기 정화 기능은 전기차도 가지지 못한 큰 장점입니다.

수소연료전지차의 단점

충전 인프라 구축의 어려움

수소 충전소는 부지 선정에 있어서 까다로운 조건을 통과해야 하며, 충전소 설치가 법적으로 문제가 없는 지역이라도 막대한 비용이 들어간다는 점이 수소 충전 인프라 구축을 어렵게 만들고 있습니다.

수소 충전소를 설치하기 위해서는 고압가스 안전관리법, 주택건설법, 교육환경보호법, 개발제한구역법, 지방자치단체 조례에 걸리는 부분이 단 하나도 있어서는 안됩니다. 여기에 토지지목 및 도시계획에 부합해야 하며 상하수도나 도시가스관, 통신선 등에 지장을 주지 않아야만 하죠.

이렇게 까다로운 안전 기준을 모두 통과하더라도 1기 건설에 약 15억원이 들어가는 수소 충전소는 다른 에너지 충전 시설과 비교했을 때 훨씬 비용이 많이 들어가는 탓에 민간 투자로도, 정부 지원사업으로도 인프라 구축이 쉽지 않습니다.

결국 수소연료전지차를 위한 수소 충전소는 항상 부족한 상태이며, 수소차 운전자는 수소 충전이 가능한 곳을 찾아서 헤매야 하는 상황이 이어지고 있습니다.

사고시 정비의 어려움

수소연료전지차는 사고로 차량 외부에 손상이 생겼을 경우 정비하는데 시간이 오래걸립니다. 수소차의 기본적인 부품 가격은 가솔린이나 디젤 차량의 부품 가격과 비슷하지만, 수소연료전지차의 생산대수가 무척 적기 때문에 공식 정비소에서도 수소차 관련 부품은 충분히 가지고 있지 않은 경우가 많습니다. 실제로 단순 범퍼 교체에만 3개월이나 기다렸다는 수소차 차주의 사연도 있죠.

정비 시간이 오래걸리는 문제와 더불어, 일반 자동차 정비소에 수소연료전지차 전문가가 없다는 점도 사고시 수소차 정비를 어렵게 만드는 요소입니다. 내연기관 차량과 구조 자체가 다르기 때문에, 일반 정비소의 경우 기초적인 정비 이외에는 처리하지 못한다는 문제가 있습니다.

고성능 모델 개발의 어려움

전기차와 수소연료전지차는 모두 전기 모터를 동력원으로 구동되지만, 수소차는 연료전지에서 전기가 만들어진 이후에 그 전기로 모터가 움직이기 때문에 전기차만큼 낮은 속도에서 높은 출력을 낼 수 없습니다. 전기차는 배터리에 이미 전기가 저장된 상태이기 때문에 전기 에너지를 곧바로 운동 에너지로 전환시켜서 높은 출력을 낼 수 있죠.

이러한 구조적 특성 때문에, 수소연료전지차는 퍼포먼스가 좋은 고성능 모델이 나오기 어렵습니다. 전기차로는 실제로 포르쉐(Porche)에서 타이칸(Taycan)같은 전기 스포츠 세단을 출시했지만, 수소차로는 이러한 모델을 기대하기 어려운 것이 현실입니다.

맺음말

수소연료전지차는 충전시간이 전기차와 비교했을 때 훨씬 빠르며 내연기관 차량처럼 장거리 주행도 가능하고, 차량 관리가 기존의 내연기관 차량보다 용이하다는 장점이 있습니다. 자체적인 공기 정화 기능까지 있다는 점에서 친환경성도 매우 높죠. 앞으로 우리의 자동차가 나아가야 할 지향점에 있는 유형의 차량이라고 보아도 될 정도입니다.

하지만 수소 충전 인프라가 충분히 구축되기에는 현행 제도상 규제가 많으며 설치 비용이 너무 높다는 단점이 있습니다. 수소차 생산량이 워낙 적기 때문에 사고가 날 경우 정비가 어렵고 시간도 오래걸린다는 점은 운전자에게 커다란 문제가 될 수 있습니다. 수소연료전지차로는 구조상 고성능 모델이 나오기 어렵다는 점에서 차량 선택의 폭이 한정적일 것으로 보이는 점도 아쉽습니다.