투싼 수소연료전지차의 환경성을 알아보자!

 

산업혁명 이래 인류는 석유, 석탄 등의 화석연료를 이용해서 풍요로운 삶을 누리게 되었습니다. 그것은 1800년대에 발명된 자동차도 마찬가지인데요, 탄생이래로 자동차와 화석연료는 뗄래야 뗄 수 없는 관계를 이어오고 있습니다. 하지만 이러한 화석연료의 사용은 부작용을 낳게 되었는데요, 바로 기후변화, 수질오염과 같은 환경문제가 그것입니다. 많은 학자들은 현재 발생하고 있는 환경문제들의 원인이 화석연료를 연소시킬 때 발생하는 배출가스들이라고 지적하고 있고, 현재는 그러한 환경문제를 해결하기 위한 노력이 시급히 요구되는 시점이라는 주장을 하고 있습니다.

 

이러한 시국에 맞춰 현대자동차도 날이 갈수록 심각해져 가는 환경문제를 예방하기 위해 다양한 대책을 강구하고 있는데요, 수소연료전지차의 개발이 바로 현대자동차가 내놓은 대책 중의 하나입니다. 그런데 과연 수소연료전지차가 무엇일까요?


 

수소연료전지차

 

수소연료전지차, 왠지 어렵게 느껴지는 이름인데요. 수소연료전지차는 수소를 연료로 사용해서 연료전지라는 특별한 장치를 통해 주행에 필요한 에너지를 얻는 자동차를 말합니다. 우리가 주위에서 흔히 볼 수 있는 자동차는 휘발유나 경유 같은 화석연료를 사용해서 엔진을 통해 에너지를 발생시켜 움직이죠.

 

수소연료전지차의 가장 큰 특징은 자동차의 심장이라고 할 수 있는 엔진의 역할을 ‘연료전지’가 대신 한다는 점인데요. 그렇다면 과연 연료전지란 무엇일까요?
일반적인 자동차에서 사용하는 엔진은 휘발유나 경유 등의 화석연료를 ‘연소’시켜서 에너지를 얻는 기관입니다. 연료전지는 그와는 달리 연료를 ‘전기화학적으로 반응’시켜 전기 에너지를 얻는 장치인데요. 조금 어렵게 느껴지신다면 아래 그림을 먼저 봐주시길 바랍니다.

 

투싼수소연료전지차01

 

위의 그림은 일반적인 화석연료인 휘발유나 경유를 사용하는 엔진이 에너지를 얻는 방식을 간략하게 표현한 그림이고, 아래의 그림은 연료전지가 에너지를 얻는 방식을 간략히 표현한 그림입니다. 연료전지차는 연소가 아닌 화학반응을 통해 에너지를 얻고 있는데요, 굳이 간단한 연소방식이 아닌 화학반응 방식을 사용하는 이유는 바로 이 두 방식이 가지는 ‘효율’이 매우 다르기 때문입니다.

 

모든 에너지 전환에는 ‘에너지 손실’이 일어납니다. 수력발전소에서 물의 위치에너지를 전기에너지로 전환한다고 할 때, 물의 위치에너지가 100% 전기에너지로 바뀌지는 않는 다는 의미입니다. 그 전환과정에서는 필연적으로 에너지의 손실이 발생할 수 밖에 없습니다. 이는 자동차에도 마찬가지로 적용되며, 연료가 가지고 있는 에너지가 온전히 자동차를 움직이는 에너지로 전환되지 않는 것이죠. 일반적인 엔진의 경우 화석연료가 가지는 에너지는 쓸모 없는 열로 사라지거나, 기관들 사이의 마찰로 손실되는 등 그 일부만이 자동차의 구동계에 전달되게 됩니다. 그렇다면 연소를 통해서 얻을 수 있는 에너지 효율은 어느 정도 일까요?

 

놀랍게도 연소를 통해 에너지를 얻는 내연기관이 얻을 수 있는 에너지 효율은 최대 40%를 넘지 않는다고 합니다. 연료가 가지고 있는 에너지의 60% 이상이 쓸모 없이 허공으로 사라지는 셈입니다. 반면에, 화학반응은 연료가 가진 에너지의 약 40~60%, 이론적으로는 최대 80%를 에너지로 얻어낼 수 있어 내연기관에 비해 매우 높은 효율을 보여줍니다. 높은 에너지 효율을 가진다는 것은 그만큼 연료를 절약할 수 있다는 것이고, 이것이 바로 연료전지차가 환경문제를 예방하는 한 대안이 될 수 있는 이유입니다.

 

또한 그림에서 보시다시피 연료로 휘발유, 경유 등 탄화수소 (HC)를 사용하여 연소과정을 통해 이산화탄소나 질소산화물 등의 다양한 배기가스를 배출하는 내연기관과는 달리, 수소를 연료로 사용하는 연료전지는 오로지 물만을 배출하는 등 배출물 면에서도 매우 우수한 환경성을 보여주고 있습니다.

 

이렇듯 연료전지는 환경성에서 매우 뛰어난 장점을 가진 장치입니다. 이를 기반으로 한 자동차를 개발하는 것은 환경문제를 예방하며, 미래세대가 지속적으로 풍요로운 삶을 누리기 위한 하나의 대안이 될 것으로 확신하고 있습니다. 그래서 현대자동차는 2000년 이래로 꾸준히 연료전지차를 연구해 오고 있습니다. SUV를 기반으로 한 연료전지차를 개발하고, 연료전지를 탑재한 버스를 개발하는 등 꾸준히 기술을 축적해왔습니다. 그러한 노력이 바로 올 2월 결실을 맺게 되었습니다. 바로 세계최초로 양산을 위한 연료전지차인 투싼 수소연료전지차를 출시하게 된 것입니다. 현대자동차의 연료전지 기술이 집약된 이 투싼 수소연료전지차는 덴마크 코펜하겐에 공급되는 것을 시작으로 유럽 각지에 공급될 예정입니다.


투싼수소연료전지차02

 

현대자동차는 최초의 양산 연료전지 자동차인 투싼 수소연료전지차를 개발하면서, 과연 투싼 수소연료전지차가 환경에 얼마만큼의 이익을 가져올 수 있는지가 궁금해졌습니다. 물론 앞서 설명 드린 바와 같이 높은 연료효율, 배출가스 제로라는 사실만으로도 이미 연료전지 자동차의 환경성은 입증된 바와 다름없지만, 조금 더 깊게 접근해 기존 내연기관 자동차와 비교하여 투싼 수소연료전지차의 환경성이 얼마나 나아졌는지 구체적으로 알아보기로 했습니다.



전과정평가

 

이를 위해서 저희가 사용한 기법은 바로 전과정평가라는 기법입니다. 전과정평가란 원료채취, 제조, 사용, 폐기에 이르는 제품의 전과정(Life Cycle) 동안 제품에 사용되는 물질과 배출되는 물질을 정량적으로 계산하여 지구 온난화, 산성화 등 다양한 환경문제 분야에 제품이 미치는 영향을 평가하는 방법으로, 단순하게 사용 할 때만이 아닌 제품의 전체 생애를 고려한다는 점에서 비교적 정확한 환경성 평가 기법으로 인정받고 있습니다.

 

투싼수소연료전지차03

 

그래서 저희는 전과정평가를 통해 투싼 수소연료전지차의 환경성을 이야기해볼까 합니다. 자, 그럼 함께 살펴보실까요?



지구 온난화

 

전과정평가의 결과를 살펴볼 때 우선 눈에 띄는 것은 지구 온난화입니다. 지구 온난화에 대해서는 다들 알고 계시죠? 이산화탄소나 메탄과 같은 기체들은 열을 흡수해서 지구상의 온도를 적당히 따뜻하게 유지시켜주는 역할을 합니다. 그래서 그러한 기체들을 우리는 온실가스라고 부릅니다. 하지만 이러한 온실가스의 양이 많아지면서, 지구의 온도가 평소보다 높아지는 결과가 나타났습니다. 이것이 바로 지구 온난화 현상인데요. 지구 온난화 현상은 북극의 얼음을 녹인다거나, 각종 기상 이변을 일으키는 등 심각한 문제들을 초래하고 있죠. 저희가 실행한 전과정평가의 결과를 살펴보면 이러한 지구 온난화에 자동차가 미치는 영향을 구체적으로 알 수 있습니다.

 

휘발유나 경유를 사용하는 일반적인 자동차들은 운행하는 도중에 앞서 이산화탄소나 메탄과 같은 온실가스들을 배출하게 됩니다. 여기서 앞서 말씀 드렸던 연료전지의 장점이 빛을 발할 시간입니다. 수소연료전지차는 어떠한 배출가스도 발생시키지 않습니다! 이것은 살펴본 바와 같이 수소연료전지차가 수소를 연료로 사용하기 때문에 오로지 물만이 배출물로 발생하기 때문인데요. 그 때문에 수소연료전지차가 지구 온난화에 미치는 영향은 일반 자동차들에 비해 매우 적은 수준으로 나타났습니다.

 

투싼수소연료전지차04

 

보시는 바와 같이 수소연료전지를 적용함으로 인해서 지구 온난화에 미치는 영향은 가솔린 자동차 대비 73.5%, 디젤 자동차 대비 64.9%가 감소했습니다. 이는 약 30.3톤과 20.2톤의 이산화탄소에 해당하는 양인데요, 이를 30년생 소나무가 1년간 흡수하는 이산화탄소의 양으로 환산하면 각각 5,300여 그루와 3,600여 그루에 해당하는 양으로 축구장 3~4개에 해당하는 면적의 숲이 흡수하는 이산화탄소의 양과 동등합니다. 실로 어마어마한 양이죠. 앞으로 투싼 수소연료전지차가 널리 보급된다면, 지구 온난화 현상을 저지하는데 많은 기여를 할 수 있을 것으로 기대됩니다. 그렇다면 수소연료전지차가 다른 환경문제 분야에 미치는 영향은 어떨까요?



산성화와 광화학스모그 생성

 

십 수 년 전부터 꾸준히 이슈가 되고 있는 대표적인 환경문제 중의 하나는 바로 산성화입니다. 산성비 맞으면 머리 빠진다는 말, 한 번쯤은 들어보셨죠?^^ 머리가 빠지는 것 외에도 산성화는 큰 문제를 일으키는데요, 바로 생태계의 파괴입니다. 이는 산성화된 토양과 물에서는 식물들이 제대로 성장할 수가 없기 때문인데, 식물들의 성장이 저해되면 그 식물을 먹이로 삼는 동물들에게 까지 영향이 미쳐 전체적인 생태계가 흔들리게 되는 것입니다.

 

자동차의 배기가스 중 하나인 황산화물이나 질소 산화물은 이러한 산성화를 일으키는 원인 중 하나입니다. 자동차 연료인 휘발유나 경유에 포함된 황이나 공기 중의 질소가 고온의 연소과정에서 산화되어 배출가스의 형태로 배출되는 것이죠. 여기서 수소를 연료로 사용하는 수소연료전지차의 장점이 또 한번 발휘됩니다. 수소연료전지차는 황산화물이나 질소산화물을 포함한 어떤 종류의 배기가스도 배출하지 않기에, 산성화에 미치는 영향도 휘발유나 경유 자동차에 비해 매우 작습니다. 투싼 수소연료전지차는 산성비도 줄여준다는 뜻입니다. ^^


투싼수소연료전지차05

 

또 하나, 스모그 현상이 있습니다. 가끔 복잡한 도시풍경을 바라보다 보면 시야가 뿌옇게 될 때가 있죠? 그러한 현상을 일컫는 말이 바로 스모그 현상인데요. 스모그 현상에도 다양한 종류가 있지만 자동차의 배기가스로 인해 발생하는 스모그를 LA 스모그, 통칭 광화학 스모그라고 부릅니다. 주로 자동차 배기가스에 포함되는 질소산화물에 태양빛이 작용해 발생합니다.

 

계속 말씀 드리는 것처럼 수소연료전지차는 질소산화물도 발생시키지 않습니다. 당연히 스모그 현상에 미치는 영향도 엄청나게 감소하게 됩니다.

 

투싼수소연료전지차06

 

이처럼 수소연료전지차는 다양한 환경문제에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 파악 되었습니다. 환경문제를 예방하기 위해 기울인 현대자동차의 노력은 헛되지 않은 셈입니다. ^^ 하지만, 수소연료전지차는 약점도 가지고 있습니다.


 

자원고갈

 

바로 자원사용의 문제입니다. 수소연료전지차에는 일반 자동차에는 들어가 있지 않은 최첨단 기술이 적용된 부품들이 다량 장착되어 있습니다. 당장 수소연료전지차의 심장이라고 할 수 있는 연료전지에도 엄청난 첨단 기술들이 적용되어 있죠. 문제는 이러한 첨단 기술을 적용하기 위해서 사용된 재료들입니다. 일반적인 자동차에는 잘 쓰이지 않는 재료들, 특히 백금이나 리튬과 같은 희귀한 재료들이 수소연료전지차에는 많이 사용되고 있습니다.

 

지구상의 자원 고갈이라는 측면에서 살펴보면, 이러한 희귀 재료의 사용은 분명 악영향을 미치고 있다고 할 수 있습니다. 하지만 이는 연료전지라는 고효율 저공해 기술의 적용과 그로 인한 고객 니즈의 만족을 위해서 우리가 감수해야 할 측면이라고 보여집니다. 또, 앞으로도 꾸준한 연구개발을 지속한다면 이러한 약점도 언젠가는 극복될 것이라고 믿습니다.

 


국제표준 환경인증

 

저희는 이러한 평가 결과를 바탕으로 국제표준 환경인증을 취득했습니다. 국제표준 환경인증은 환경과 관련된 국제표준(ISO)에 의거한 인증입니다. 이번에 취득한 인증은 전과정평가를 다루는 ISO 14040 시리즈에 관한 인증으로, 전과정평가에 사용된 기초 데이터의 적합성, 평가 방법론의 적절성 등에 대하여 저명한 독일의 인증기관 TUV NORD 로부터 승인 받은 인증입니다.


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현대자동차의 친환경 자동차 라인업은 앞으로도 계속 늘어날 것입니다. 하이브리드차와 전기차, 그리고 수소연료전지차까지, 현대자동차는 자동차를 개발할 때마다 계속해서 환경성이 개선되도록, 그래서 지속적으로 발전 가능한 미래를 열기 위해 모든 노력을 아끼지 않을 것입니다. 그러한 노력의 일환으로 전과정평가는 계속해서 실행될 것입니다. 앞으로도 계속 현대자동차는 더 나은 환경을 만들기 위해 최선의 노력을 기울여 고객님들의 성원에 보답하겠습니다. ^^



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