수소연료전지차 작동원리와 안전성

머리말

수소연료전지차는 수소로 연료전지에 전기를 일으켜서 배터리를 충전시키는 방식으로 동력원을 얻는 유형의 차량입니다. 구조적으로는 전기차의 확장된 형태이며, 수소를 연소시켜서 동력을 얻는 수소 내연기관차와는 다른 종류의 차로 구분됩니다.

대중적으로 ‘수소차’라고 불리는 유형의 차량이 정확히 표현하면 수소연료전지차인데, 최근 친환경차가 국내에서 국가 정책적으로 많은 지원을 받으면서 이슈가 되고 있는 차량입니다.

이번 포스팅에서는 수소연료전지차의 구동원리와 안전성에 대해 살펴보면서, 수소차가 어떤 특징을 가지고 있는지 구체적으로 알아보겠습니다.

수소연료전지차의 작동원리와 안전성

수소연료전지차의 작동원리

수소연료전지차가 구동되는 과정은 다음과 같은 순서를 따릅니다. 첫째, 수소 저장탱크에 저장되어있는 수소를 연료전지로 보냅니다. 둘째, 연료전지는 전달받은 수소를 공기 중의 산소와 전기화학반응이 일어나도록 만들어 전기를 발생시킨 뒤 모터로 전달합니다. 셋째, 전기모터는 전달받은 전기에너지를 운동에너지로 전환하여 차량을 움직입니다.

이렇듯 수소연료전지차는 전기차와 마찬가지로 모터를 이용하여 움직인다는 점에서 공통점이 있습니다. 그래서 수소연료전지차도 주행시 소음이 거의 없습니다. 하지만, 수소연료전지차는 전기를 저장하는 배터리 대신 수소연료전지에서 생성된 전기를 이용한다는 점에서 차이점이 있죠.

그리고 수소연료전지는 수소와 산소가 반응하여 전기와 물을 생성하는 방식으로 작동합니다. 즉, 전기는 모터를 구동시켜 차량을 움직이게 하며, 배기가스 대신 물방울이 부산물로 배출하는 것이 특징입니다.

수소연료전지차의 안전성

수소가 폭발력이 강하다는 특징 때문인지, 수소 저장탱크를 차량에 사용하는 것이 위험할 수 있다는 인식이 있습니다. 하지만 실제로는 수소 저장탱크의 안전성이 기존의 차량에 사용되어온 LNG나 LPG, 가솔린 연료탱크보다 안전합니다.

수소를 저장하는 기술은 여러 산업에서 100년 이상 사용하며 발전시켜온 기술로, 다른 가스 저장 기술과 비교했을 때도 안전성이 높습니다.

특히 차량용 수소탱크는 탄소섬유 강화 플라스틱으로 만들어지는데, 탄소섬유 강화 플라스틱은 강성이 철보다 10배나 높아서 내부압력이 1500기압 이상인 환경에서도 견딜 수 있습니다.

여기에 외부 충격완화장치를 추가하고, 저장탱크가 불에 노출되더라도 견딜 수 있도록 특수 코팅까지 하여 만일의 사고에도 대비합니다. 만약 최악의 경우가 발생하여 수소가 유출되더라도, 안전장치가 작동하여 수소는 대기중으로 배출되고 순식간에 흩어지기 때문에 화재나 폭발이 일어나지 않습니다.

한편, 수소를 사용하던 비행선이 운항중 폭발했던 사건(힌덴부르크 사건, 1937) 때문에 수소의 폭발 위험을 우려하는 사람도 있습니다. 하지만 수소는 공기보다 14.5배나 가벼운데다 불에 잘 타는 기체이기도 해서 화재가 나더라도 금방 진압됩니다.

실제로 힌덴부르크 사건 당시에도 수소가 순식간에 타버리면서 비행선에 붙은 불길이 금세 수그러들었다고 합니다. 이러한 점은 오히려 전기차에 사용되는 2차전지에 화재가 발생할 경우 진압이 어렵다는 단점과 비교되는 부분이기도 하지요.

수소연료전지차는 이러한 내외부 안전 시스템과 수소 자체의 특성 덕분에 안전하게 운행될 수 있으니, 적어도 수소의 유출이나 폭발로 인한 사고를 우려할 필요는 없습니다.

맺음말

수소연료전지차는 연료전지와 전기 모터로 주행하는 유형의 차량으로, 배기가스 대신 물방울이 배출되는 친환경차입니다.

일반적으로 수소차라고 불리는데, 구동원리는 간단합니다. 저장탱크에 보관된 수소를 이용하여 연료전지에서 전기를 발생시키고, 여기서 발생시킨 전기로 모터를 돌려서 자동차가 구동하는 방식이지요.

수소가 폭발 위험이 있다는 우려도 있지만, 실제로는 저장 탱크가 매우 안정적이며 설령 수소에 불이 붙더라도 순식간에 타버리고 공기중으로 흩어지기 때문에 위험성은 오히려 다른 에너지원에 비하여 낮다고 볼 수 있습니다.