알아두면 쓸데 있는 수소차와 전기차
알아두면 쓸데 있는 수소차와 전기차
  • 박재희
  • 승인 2019.05.26 23:15
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친환경 트렌드에 맞춘 친환경 자동차

  2015년 ‘파리 기후협정’이 체결되고 2020년 '교토 의정서'가 만료됨에 따라, 전 세계적으로 '친환경'이 트렌드로 자리 잡고 있다.

  친환경 냉장고, 친환경 식기세척기, 친환경 농업 등 여러 분야에서 제품이나 기술을 사용할 때 환경을 우선적으로 생각하고 있다. 이러한 트렌드는 자동차 산업에도 많은 영향을 미쳤다. 그렇다면 친환경 차에 속하는 전기차와 수소차는 무엇일까?

 

외부전원으로 충전 하는 전기차
외부전원으로 충전 하는 전기차

 

 

성장하는 전기차 시장

  현재 자동차 시장 점유율을 보면 전기차 보급이 확실한 성장세를 보이고 있다. 한국 에너지신문에서 언급한 환경부 발표 내용에 따르면, 2018년 한 해 동안 보급된 전기차가 약 3만 2천대로 지난 7년(2011~2017)동안 보급된 전기차에 비해 1.2배가량 더 많은 수치를 보였다.

  내연기관차와 전기차의 차이는 차를 움직이는 동력기관에 있다. 내연기관차는 경유, 휘발유 등을 사용하는 엔진을 장착하고 있어, 차의 구동 구조가 복잡할 뿐만 아니라 환경적으로 많은 문제를 일으킨다. 하지만 전기차는 엔진이 없어, 다소 눈에 띄는 구동 구조를 가지고 있다. 전기차는 전기모터, 배터리, 인버터, 충전기, 회생 제동장치, 저전압 직류변환기 등으로 이루어져 있다.

  먼저 구동장치인 전기모터는 배터리에서 전기에너지를 받아 구동한다. 배터리는 외부 전원을 통해 공급 받은 전기에너지를 저장하고 모터로 공급하는 장치이다. 인버터는 배터리의 직류전원을 교류전원으로 변환시키는 장치이다. 이러한 인버터의 역할은 동전교환 자판기라 볼 수 있다. 지폐 투입구가 없는 옛날 오락기를 사용하기 위해 지폐를 동전으로 바꾸어 주는 역할이다.

  다음으로 충전기는 가정용 전원이나 전용 전원을 통해 배터리를 충전시킨다. 회생 제동장치는 감속, 제동 시 에너지를 회생시켜 주는 장치로, 에너지를 변환해 배터리를 충전시킨다. 마지막으로 배터리의 고전압을 저전압으로 바꾸어 주는 직류변환기가 있다. 이 장치의 에너지 변환 원리는 인버터와 비슷하다. 하지만 지폐에서 동전으로 종류를 바꾸는 것이 아닌, 1만원 지폐를 1천원 지폐 여러 장으로 바꾸는 원리이다. 즉 전기차는 외부전원에 의해 충전된 배터리가 전기에너지를 모터에 공급하여 구동한다.

 

 

자동차 시장의 신성 '수소차’

  최근 우리나라 정부의 육성정책 중 하나가 수소차 보급이다. 수소차란 기존 경유차와는 달리 동력의 연료로 수소를 사용하는 자동차다. 한국 에너지신문에 따르면, 수소차는 2018년 1년 동안 712대가 보급 되었다. 이 수치는 지난 5년(2013~2017)간 실적의 4배이다. 이러한 이유로 점유율이 작아도 자동차 시장에서 무시하지 못하는 존재다. 하지만 우리 대학 학생들뿐만 아니라 많은 이들에게 수소차는 생소하다.

  수소차는 크게 수소탱크, 배터리, 연료전지, 모터로 이루어져있다. 먼저 수소탱크는 고압의 수소를 저장하고, 수소의 노출감지 센서와 외부 충격에 대비한 수소 공급선을 차단하는 기능을 가지고 있다. 배터리는 수소 연료에서 만든 전기에너지를 보관한다. 연료전지는 수소차에서 엔진 역할을 하는 전지 시스템을 작동시키고 수소의 압력을 자유롭게 조절하는 장치로, 구동에 있어 필수 제품이다. 마지막으로 모터는 들어온 에너지로 자동차를 구동시킨다.

  전체적인 작동 흐름은 다음과 같다. 수소탱크에 저장해 둔 수소를 연료전지 스택(전기에너지 발생 장치)으로 보낸다. 스택은 들어온 수소를 산소와 화학반응을 시켜 전기로 만들고 에너지를 모터에 보내며 구동시킨다. 전기에너지를 사용한다는 점은 앞서 설명한 전기차와 같다. 하지만 전기를 외부에서 공급받는 것이 아닌, 수소를 연료로 사용해 전기에너지를 만든다는 점에서 다르다.

  수소차는 구동 과정에서 소량의 물 이외에 다른 환경오염물질은 배출하지 않는다. 또한 공기정화 시스템을 갖추고 있기 때문에 초미세 먼지 99.9%를 제거한다. 이러한 수소차 1만대가 운행되면 나무 60만 그루를 심은 것과 같은 탄소 감소 효과를 얻을 수 있다. 최근에 미세먼지로 인해 고충을 겪은 우리나라에 적절하다.

 

 

두 차량의 차이점

  전기차와 수소차는 친환경적이라는 점에서 공통점을 가지고 있지만 확연한 차이점을 보인다.

- 차량가격

  친환경차량의 가격은 내연기관차와 비교했을 때 상당히 비싸다. 이러한 이유로 정부는 친환경차 보급을 위해 보조금을 지급하고 있다. 전기차 구입에는 최대 1000만원, 수소차는 약 2500만원 상당의 보조금을 지원한다. 지원비를 보았을 때 수소차가 더 많지만 차량가격 자체는 수소차가 훨씬 고가이다.

- 충전시간과 주행거리

  최근 시판되는 전기차의 충전시간은 전원의 80%를 충전하는 급속충전의 경우 15~30분, 완속충전의 경우 8~12시간이 걸린다. 1회 충전으로 가능한 주행거리는 300km 가량이다. 반면 수소차는 충전하는 데 5분이 걸리며 1회 충전으로 6~800km 주행할 수 있다. 두 차량을 비교해보면, 충전시간에 따른 주행거리에서 수소차가 두각을 나타낸다.

-연비

  차량을 유지하는 데 있어 연비는 중요한 부분을 차지한다. 전기차는 2018코나EV를 기준으로 1만원 58.824kWh을 충전하여 대략 329km를 주행할 수 있다. 반면에 수소차는 2018넥쏘를 기준으로 1만원에 1.25kg을 충전하고 120km를 주행한다. 넥쏘가 중형차임을 감안해도 두 차량 간의 연비 차이가 크다.

-충전소 인프라

  충전소 인프라의 부족은 수소차의 큰 단점이다. 2018년을 기준으로 전기차 충전소는 3,858개를 넘었지만 수소차는 20개를 넘지 못하였다. 이는 수소차가 많은 장점을 보유했음에도 많이 보급되지 못하는 이유다. 반면 전기차는 보급된 양이 증가함에 따라, 충전소가 일부 아파트 단지에도 구비되었을 만큼 보급양이 늘었다.

  자동차 산업에서 전기차와 수소차는 우리나라뿐만 아니라 전 세계적 화두로 떠오르고 있다. 훗날 우리 대학 학생들이 친환경 차를 구매할 때, 장/단점을 잘 파악하여 현명한 선택을 하길 바란다.


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