수소차 전망, 자동차용 수소는 어떻게 생산할까?

 

안녕하세요!

 

오늘은 수소 전기차가 상용화되기 위해서 가장 중요한 수소 전기차용 수소 생산에 대해서 알아보고자 해요!

 

수소는 우리 지구상에서 가장 풍부한 자원이기는 하지만, 반응성이 워낙 크다 보니 자연에서 혼자 존재하지는 않습니다. 따라서 에너지로 사용되기 위해서는 인위적인 방법으로 에너지 형태로 추출을 해야 합니다.

 

전문가마다 다르지만 대개 2025~2030년 사이에 본격적으로 상용화가 될 전망이라는 수소연료전기자동차에 필수적으로 쓰이게 될 수소에 대해서 간략하게 알아보고자 해요!

 

 

1. 수소차용 수소는 현재 어떻게 생산하고 있을까? (현재 상용)

  

2020년인 현재는 이제 막 수소 연료전기자동차가 판매가 되고 있죠.

대표적인 모델로는 현대자동차의 '넥쏘', 도요타의 '미라이', 혼다의 '클라리티' 등이 있습니다.

 

물론 현재 유럽과 미국에서도 수소연료전기자동차에 대한 연구개발이 활발하게 진행이 되고 있다고 합니다만,

현재 수소연료전기자동차의 선두라고 할 수 있는 회사는 현대, 도요타, 혼다라고 볼 수 있습니다.

 

수소연료전기자동차는 작년 (2019년) 4194대가 팔렸다고 합니다.

 

사실 생각보다 많이 팔렸다고 생각이 들었지만... 어찌 되었든 수소차의 현재 수요는 그렇게 높지는 않습니다.

아무래도 수소 충전소라든지 불편한 부분이 많아서겠지요.

 

현재 수소를 생산하는 방법 중에 가장 대표적인 방법은 '부생수소'입니다.

이 부생수소는 LPG나 나프타 같은 석유 공정 과정에서 발생이 되거나, 제철소의 코크스로에서 발생하는 부생수소를

통하여 생산한다고 합니다.

 

대부분의 부생수소는 사실 석유공정 과정에서 나오는 수소를 채택하며 그 비율은 거의 90% 이상이 된다고 합니다.

 

하지만 본격적으로 수소 전기자동차가 대세 자동차가 되기 위해서는 값이 싸면서 질이 좋은 수소를 얻는 기술이 필요하다고 할 수 있겠습니다.

 

현대자동차 '넥쏘'자동차의 경우 연비가 수소 1kg당 96.2km라고 합니다.

자동차 평균 주행거리가 1년에 1만 5000km라고 가정을 하였을 때 자동차 한 대 당 1년에 150kg의 수소가 전체적으로 필요하다고 합니다.

즉, 수소차 100만 대를 생산을 한다고 가정을 하였을 때 필요한 수소는 15만 톤이라고 할 수 있습니다.

 

2018년 기준 울산지역에서 연료 발전용으로 공급할 수 있는 부생수소의 양이 연간 2만 2000톤이라고 하니,

수소 전기자동차의 상용화를 위해서 수소 생산에 대한 연구 개발이 필요하다고 생각이 됩니다.

 

 

2. 현재 개발되고 있는 수소 생산기술은?

 

현재 한국에서는 다양한 수소 생산기술이 개발되고 있습니다

 

몇 가지를 살펴보자면

경북대 박현웅 교수팀에서는 촉매제로 기존 백금, 루테늄 등과 같은 귀금속 대신 상대적으로 값이 저렴한 구리와 알루미늄 계열의 광촉매 개발에 성공을 하였다고 합니다. 

 

필름 형태의 구리-알루미늄 광촉매라고 하는데, 전자 전달 효율이 100%에 근접하여 상용화에 굉장히 도움을 줄 수 있는 소재라고 합니다.

 

상온 상압 증착법을 활용하여 구리-알루미늄 (CuAlO2) 광촉매를 만드는데 성공을 하였는데, 이 광촉매에 햇빛을 비추면 광촉매에서 생성된 전자가 물을 전기 분해하여 수소를 생산하는 원리라고 하니 정말 기대가 되는 기술입니다.

 

다른 방법으로 미생물을 이용하여 수소를 생산할 수 도 있다고 합니다.

먼저 미생물이란 정의 상 0.1mm 이하의 크기의 미세한 생물인데, 지구 상 어디에나 존재하고 심지어 우리 몸에도 엄청난 수의 미생물이 살 고 있는 것은 많은 사람들이 알 고 있습니다.

 

그런데 미생물을 이용하여 어떻게 수소를 생산하게 되는 것일까요?

국내 연구진이 10여 년 이상의 연구 개발 끝에 세계 최초로 개발을 하였는데 국내만 가지고 있는 독보적인 기술이라고 합니다.

 

NA1이라는 미생물이 그 주인공인데, 바닷속 안에 있는 일산화탄소(CO)를 섭취하고 바닷물을 분해하여 수소를 생산하다고 합니다. 특히 이 NA1이라는 미생물의 세포막에는 서로 다른 환원물질을 흡수하는 수소화 효소가 7가지가 존재하기 때문에 다양한 방법으로 수소를 생산할 수 있다고 합니다.

 

KIOST 강성균 박사 연구팀은 개량된 NA1 미생물을 통하여 수소 생산량을 60배 정도 증가시켰다니 참 도움이 되는 미생물입니다! (너무 잔인한가..?)

 

 

3. 수소차 전망

 

아이언맨의 모티브라고 할 수 있는 테슬라 CEO 일론 머스크는 2014년 한 연설에서 '수소는 절대로 자동차의 연료로 쓰일 수 없다'라고 말하면서 수소 연료를 "Fuel cell'이 아닌 'Fool cell'이라고 언급한 적이 있었습니다.

물론 테슬라는 전기자동차를 위주로 생산하는 기업으로써 그 기업의 오너의 경우 당연히 미래 자동차 주도권일 뺏기지 않으려고 한 말일 수 있습니다.

 

하지만 천하의 일론 머스크도 어쩌면 잘못된 판단을 할 수도 있을 수 있겠구나라는 생각을 하게 됩니다.

아직 미래 전기자동차의 한 축으로 전기자동차가 대세가 될지 수소연료전기자동차가 대세가 될지는 아무도 모릅니다.

 

물론 둘 다 전기자동차는 맞지만, 연료를 무엇을 주로 쓰냐에 따라서 다른 종류의 자동차가 되기 때문에, 아직 무엇이 더 좋다고 말할 수는 없을 것 같습니다.

 

확실한 것은 우리나라의 기업인 현대자동차가 전기차 개발도 진행 중이지만, 수소연료전기차에서는 거의 세계적인 수준을 가지고 있는 것은 확실하기 때문에, 국내 산/학/연과의 연구를 통하여 앞으로 다가올 미래 자동차 시장을 선점할 수 있으면 어떨까 하는 것이 저의 바람입니다.

 

감사합니다!