하이브리드 vs 수소자동차 vs 전기자동차 기본원리와 한계

오늘은, 친환경 자동차.. 일명 ZEV(Zero Emission Vehicle) 자동차의 종류에 대해 알아볼 텐데요..

 

엄밀히 이야기 하면 하이브리드 자동차는 ZEV와는 다소 거리가 있습니다.

여기에 전기자동차 역시.. 자동차 자체는 ZEV라고 볼 수 있지만.. 에너지의 생성 측면에서 봤을 때에는 공해를 발생시키지 않는다고 볼 수는 없죠.. 전기를 만들기 위해서는 공해가 발생하기 때문이죠..

 

수소자동차만이 진정한 무공해 차량이라고 볼 수 있습니다.

 

 

하이브리드 및 전기자동차 기본원리와 한계점

 

하이브리드 자동차는 이름에서 알 수 있듯.. 기존의 내연기관에 더하여 2차전지를 탑재한 자동차 입니다.

즉, 전기자동차와 기존 내연기관 자동차의 결합품이라고 보면 쉽습니다.

 

전기를 동력으로 할 경우에는 현재까지 큰 힘을 내는 데에는 일정한 한계점을 가지고 있고, 여기에 2차전지의 기술적 한계점 때문에 본격적인 전기자동차 생산 이전에 하이브리드 자동차가 나온 것입니다.

 

하이브리드 자동차는..

 

고속일 때에는 내연기관을 작동하여 운행하며, 그 과정 속에서 발생한 전기에너지를 2차전지에 충전합니다.

그리고, 저속으로 달릴 때 다시 2차전지에 축적된 전기를 활용하는 것이죠..

 

대략 5년여 전 부터 하이브리드 자동차가 일반화 되었죠..

이에따라, 하이브리드 자동차가 기존에는 없던 신기술 차량이라고 생각하기 쉬운데요..

 

하이브리드 자동차는 사실.. 자동차의 개발 초기부터 있던 모델입니다.

예전에 관련 글을 쓰기도 했지만, 1900년대 초 이미 하이브리드 자동차는 존재했습니다. 다만, 경제성의 측면 때문에 발전하지 못한 것이죠..

 

당시, 자동차 산업이 태동하기 시작한 미국에서는 대규모 유전이 발굴됨에 따라 기존의 전기 및 하이브리드 자동차 엔진은 퇴보하고 내연기관 자동차가 일반화 된 것이에요.. 만일, 유전이 없는 우리나라와 같은 나라에서 자동차 산업이 처음 태동했다면? 자동차 산업의 연료 형태는 지금과 사뭇 다른 형태일 것입니다.

 

아무튼..

 

하이브리드 자동차와 전기자동차의 결정적인 단점은 바로.. 2차 전지의 한계성 입니다.

 

2차전지는 충전용 빳데리를 생각하면 쉬운데요..

휴대폰이나 건전지 등의 소형 2차전지는 상대적으로 그 기술력이 상당수준 올라왔으나.. 자동차에 들어가는 대형 2차전지는 충전용량과 무게에 있어서 아직 경제성을 갖추지 못했습니다.

 

만드는 비용도 비쌀 뿐더러, 충전시간도 길지 않으며.. 전체적인 무게와 크기도 상당함으로, 경제성이 떨어지죠..

게다가, 하이브리드자동차의 경우에는 2차전지와 더불어 내연기관도 함께 장착함으로서 자동차의 구성품이 복잡하고 정비에 상당한 어려움이 있습니다.

 

앞으로의 전기자동차 발전은 결국.. 2차전지 산업의 발전 여하에 달려있다고 볼 수 있습니다.

전기자동차 시대를 점치려면? 자동차 회사가 아니라.. 2차전지 생산회사의 기술력 발전을 체크해야 하는 이유입니다.

 

 

수소자동차의 기본원리

 

수소자동차를 연료전지 자동차라고도 부르는데요..

(내연기관을 사용하는 수소자동차도 현재 나와 있으나 이는 논외로 합니다.)

 

전기자동차가 외부의 전기에너지를 차에 충전시키는 방식인데 반해, 수소자동차는 직접 에너지를 발생시키는 방식입니다.

 

전기자동차의 단점 중 하나는 전기를 충전해야 하며, 충전 시간도 길다는 점인데..

수소자동차는 수소만 채워 넣으면 되기 때문에, 기존 연료 주입 방식과 크게 다르지 않습니다.

 

수소자동차는 수소를 분해하여 전기를 얻어 충전하는 방식으로.. 전기를 얻고 난 다음에 남는 것은 바로.. '물' 입니다.

자동차 가스 배기통에서 물이 흘러나오는 장면을 한번씩 보셨을 겁니다.

 

이를 간략하게 도식화 해 보자면..

 

H2(수소) + O2(산소) => 화학반응 => 전기 + H2O(물)

 

이런 식이 되는 것입니다. 이렇게 생성된 물은 그야말로.. 순수한 '물'로 막 생성된 수소자동차의 물은 인간이 마셔도 상관없는 아주 깨끗한 물입니다. 그야말로 꿈의 자동차죠..

 

다만..

 

수소자동차의 경우 역시.. 경제성에 문제가 있습니다.

아직, 화학반응으로 전기를 생성해 내는 절대적인 양이 충분치 않아서 자동차를 굴리기에는 부족한 측면이 있죠..

 

여기에, 수소를 액화하여 연료로 사용하는 것에 대한 기술적 위험성과 난해함이 존재합니다. 수소는 스스로 타는 성질이 있기 때문에 폭발의 위험성이 매우 높기 때문이죠..

 

액화 수소를 얼마나 안정화 시키느냐..

그리고, 경제성을 얼마나 확보하느냐에 따라 수소자동차의 미래가 달려있다고 볼 수 있겠습니다.