▲ 임희천 (주)넬덕양 대표·수소산업협회 부회장

일반 자동차 동력은 가솔린, 디젤 엔진이지만 수소 전기자동차나 전기자동차를 움직이는 것은 전동기 즉 모터이다. 전기자동차는 모터의 전원으로 2차 전지인 리튬배터리를 사용하지만 수소 전기자동차의 모터에는 연료전지를 통해 전원을 공급한다. 즉 연료전지가 발전기 역할을 하게 된다. 연료전지란 쉽게 표현하면 공기 중 산소와 연료로서 수소가 전기화학적으로 결합해 전기와 물을 생산하는 전기 발생장치, 발전기이다.

연료전지 역사는 깊다. 1893년 영국의 윌리엄 그루브 (William Grove)경이 수소와 산소를 전기화학적으로 결합하면 물과 전기가 나올 수 있다는 것을 최초로 증명하였다. 이분은 법률가인데도 불구하고 전기화학적 지식이 풍부해 영국 로얄아카데미의 정회원이기도 하였다. 이후 연료전지는 많은 변화를 걷는데 가장 먼저 실용화된 분야가 우주선이다. 인간을 달에 맨 처음 보낸 제미니, 아폴로 우주선과 이제는 사라진 우주왕복선의 주요한 전원이 바로 연료전지였다. 이후 연료전지는 분산발전용, 가정용 전원과 자동차용으로 개발되기 시작했다. 특히 자동차에 사용되는 멤브레인 막을 이용한 고분자전해질 연료전지는 상온에서 동작하고, 급기동 정지가 가능하기 때문에 수소전기 자동차용 동력 공급원으로 채택되었다.

연료전지를 사용하는 수소전기자동차는 기존 자동차용 엔진을 사용하는 차량과 어떠한 차이가 있을까? 두 가지 중요한 특성이 연료전지를 자동차 전원으로 사용하게 하고 있다. 하나는 바로 친환경 발전 장치라는 점이다. 연료전지는 화석연료를 사용하지 않아 공해물질 발생없이 단지 물만 생산된다. 특히 온실가스인 CO2 발생도 없고, 대기오염 물질 발생 염려도 없다. 오하려 내장된 필터를 통해 공기를 정화하기 때문에 미세먼지를 제거하는 효과도 가지고 있다. 두 번째는 연소과정이 없이 직접 수소에서 전기를 만들 수 있어 에너지 변환효율이 아주 높다는 점이다. 기존 가솔린, 디젤엔진 효율이 20~22% 이지만 수소 연료전지는 50~60%로 아주 높다. 이러한 특성은 바로 연료전지를 자동차용 동력원으로 사용하게 하는 커다란 이유가 된다.

연료전지는 발전기이기 때문에 수소전기자동차 외에도 다양한 분야에 활용된다. 소형은 2차전지 대용으로, 중형은 가정이나 빌딩의 열, 전기 공급설비 그리고 대형 분산형 발전설비로 활용된다. 수송용은 자동차 동력원 외 선박, 기관차, 항공기 드론용 전원으로 활용되고 있다. 연료전지는 향후 전개될 수소 중심 에너지 체계에서 현대 문명의 가장 중요한 인프라인 열과 전기를 공급할 수 있는 핵심 기술로 중요한 역할을 담당할 것이다. 임희천 (주)넬덕양 대표·수소산업협회 부회장

 

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