천연가스·수소

청정성과 안정성 및 효율성이 뛰어난 최적의 연료

자동차

수소전기 자동차

수소전기 자동차

수소를 연료로 하며, 수소연료전지를 통해 전기를 얻어 구동하는 차량으로
'수소차', '수소자동차'로 불리는 자동차에는 '수소내연기관자동차'와
'수소연료전지자동차'가 모두 포함되는 말이지만 현재 '수소차'가
통상적으로 의미하는 바는 '수소연료전지자동차
(FCEV, Fuel Cell Electric Vehicle)'입니다.

수소전기자동차

Fuel Cell Electric Vehicle:FCEV

연료전지(배터리)를 통해 발생되는 전기를 동력으로 사용하며
현재 활발하게 개발되고 있는 분야

수소내연기관자동차

Hydrogen Internal Combustion Engine Vehicle:HICEVS

수소를 연료 및 동력으로 사용

수소전기차는 운행 과정에서 배출가스를 발생하지 않는 무공해차(Zero Emission Vehicle)입니다. 같은 무공해차인 전기차는 외부전력을 충전해 작동하기 때문에 큰 배터리 용량이 필요한 반면에, 수소차는 수소를 이용해 전기를 발생시킬 수 있는 자체 발전기인 연료전지스택이 장착되어 있어 배터리 용량이 전기차 대비 매우 작습니다.

수소연료전지 자동차의 구조와 작동원리

수소연료전지자동차는 수소를 직접 태우지 않고 수소와 공기 중 산소를 반응시켜 발생하는 전기로 모터를 돌려 구동력을 발생시킵니다.

수소연료전지 자동차의 작동원리
수소탱크에 저장된 수소를 전기발생장치로 보냅니다.
연료전지 스택에서 산소와 화확반응하여 전기생성 후 모터로 보내어 집니다.
모터를 움직이면 전기에너지가 운동에너지로 바뀌게 되고 차량의 구동력을 얻습니다.
주행상태에 따라 연료전지에서 생성되어진 전기를 보관합니다.

수소 연료전지자동차 특징

충전장치

수소의 열량은 동일 중량당 내연기관 연료의 약 3배나 됩니다. 거기다 전기차 특유의 고효율이 결합되면서 주행거리를 늘리기가 쉬운편이라 현재 출시되는 수소차량들은 1 ㎏당 100 ㎞의 주행거리를 제공합니다.
내연 기관 차량의 연료탱크 대신 수소를 저장하는 탱크를 탑재한 수소전기차는 내연기관 차량과 유사한 수준의 항속거리를 제공하고 수소 충전 시간 또한 내연기관 차량의 주유시간과 동등합니다. 또한 수소전기차는 전력계통을 상용 전원 발전기로 활용이 가능하여 차량 외부로 전력을 공급할 수 있어 비상시 유용합니다.

배기가스가 없는 공기정화 기능

수소연료전지자동차는 수소와 산소를 전기화학 반응시켜 전기를 얻어 움직이는 차량으로 부산물로 물을 배출하며 전기모터 구동으로 소음이 적다는 장점이 있습니다. 공기중 먼지와 CO 등 화학물질을 제거한 후에 연료 전지에 공급하고 다시 배기구로 깨끗한 공기를 내보내는데 이를 통해 공기중 먼지나 화학물질은 3단계 공기정화 시스템을 통해 정화되기 때문에 공기정화기로써의 기능을 수행합니다. (초미세먼지의 99.9% 이상이 제거) 현대 넥쏘의 경우 한 시간 주행 시 26.9㎏의 공기를 정화할 수 있는데, 이는 성인 48.9명이 한 시간 동안 호흡하는 공기량에 해당합니다.

3단계 공기정화 시스템

저렴한 수소 단가

과거에는 수소 제조에 들어가는 비용이 비쌌지만, 현재는 천연가스 개질법이나 나프타 분해를 통해 저렴하게 수소의 대량 생산이 가능하기 때문에 저렴한 단가로 생산이 가능합니다. 정부에서는 『수소경제 활성화 로드맵』을 통해 수소 가격 목표를 2030년 4,000원/kg, 2040년 3,000원/kg으로 발표한 바 있습니다.

빠른 충전

5분 충전에 609km 주행(현대 넥쏘 기준)이 가능합니다. 현재의 화석연료 주입시간과 거의 비슷합니다.

수소연료전지자동차의 안전성

현대차 넥쏘는 수소전기차 중 세계 최초로 유럽의 신차 안전성 평가프로그램인 유로NCAP 테스트에서 2018년 최고등급인 별 다섯개를 차지하였으며 2019년 미국고속도로안전보험협회(IIHS)가 수소전기차 대상으로 실시한 안전테스트에서 최우수 등급을 받았습니다.
앞서 2018년 국토교통부 주관 신차안전도평가(KNCAP)에서 중형 SUV 부문 ‘최우수’를 수상 하였습니다.
수소전기차는 충돌, 화재, 충격시에도 안전하게 설계 되었으며, 긴급한 상황에서는 스택에 수소 공급을 차단하고, 화재나 위험인지 시 탱크에 있는 수소를 대기로 방출하는 안전장치를 갖추고 있습니다.

수소탱크의 안전성

수소저장탱크는 고압에서도 잘 견딜 수 있도록 철보다 10배 강한 탄소섬유 강화 플라스틱으로 제조했으며, 극한의 상황에서도 찢어질 뿐 터지지 않고 오히려 충격이 전해지면 탑재된 센서가 반응해 수소 방출을 차단하거나 공기중으로 내보내게 됩니다. 따라서, 수심 7,000m에서도 안전하고 에펠탑 무게인 7,300t을 견딜 수 있다고 설명했습니다. 또한 파열시험, 극한반복가압시험, 화염시험, 총격시험, 낙하시험 등 총 14개 항목에 걸쳐 안전 인증을 받았습니다.

수소가스와 수소폭탄

수소전기차의 연료로 사용되는 수소가스는 수소폭탄에 사용되는 중수소·삼중수소와는 반응 원리나 개념이 전혀 다릅니다.
수소전기차의 연료로 사용되는 수소는 우리가 흔히 말하는 ‘수소(1H)’ 로, 산소와 수소의 단순 화학 반응으로 작동하게 됩니다. 반면 수소폭탄에 사용되는 중수소(2H)·삼중수소(3H)는 자연상태에서 극소량(0.015% 이하) 존재하며 1억 ℃ 이상의 온도조건에서 핵융합 반응을 일으켜야 폭발할 수 있습니다.

수소전기 승용차

수소전기 버스

수소전기 화물차


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