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개요

수소를 연료로 사용하는 자동차. 배기 가스에 탄소산화물, 질소산화물, 탄화수소 등이 없는 무공해 자동차로, 전기자동차와 함께 기존의 휘발유나 경유를 사용하는 화석연료 자동차를 대체하는 차세대 교통수단으로 주목 받고 있다. 수소 자체를 동력의 연료로 사용하는 방식과, 수소를 통해 전기를 발생시키는 방식으로 나뉘어진다.

역사

수소연료 자동차의 개념은 석유의 고갈에 대비하기 위한 대안으로 미국, 일본, 독일 등에서 오래 전부터 연구되었다. 수소 자체를 추진체로 사용하는 아이디어는 사실 낯선 것은 아니다. 자동차뿐 아니라 버스, 기차, 보트, 오토바이, 항공기, 잠수함, 로켓 등의 연료로 수소가 검토되거나 시제품이 제작된 경우도 많았다. 미국우주항공국(NASA)에서는 이미 우주왕복선의 연료로 수소를 사용한 바 있다. 환경오염을 방지할 수 있는 대안으로도 수소연료 자동차는 높은 가능성을 인정받아 왔다.

한국에서는1993년 성균관대학교에서 국내 최초로 수소연료 자동차 '성균1호'를 개발한 데 이어 1997년 5월 현대자동차가 고체 수소를 기체화하여 달리게 하는 티뷰론 수소연료 자동차를 개발해 시험하기도 했다. 때로 수소연료 자동차는 고속 주행용 시험을 위해 제작되기도 했다. 2008년 미국 오하이오 주립대학교에서는 수소연료 자동차로 시속 460km의 주행 기록을 세우기도 했다.

수소연료 자동차의 실용화에 성공한 최초의 회사는 한국의 현대자동차이다. 현대자동차는 1998년 수소연료전지를 개발했고, 2003년부터 수소연료 자동차의 개발에 돌입하여 2006년 수소연료전지를 이용한 시험용 차량을 제작했다. 이후 부품의 표준, 동력 성능의 실용화 과정을 거쳐 2013년 투싼 모델에 수소연료전지 개념을 적용한 투싼 ix35 FCEV의 양산 체계를 개발했다. 하지만 투싼 ix35 FCEV은 연료 충전 인프라와 높은 가격 때문에 본격적인 시장 진출에는 실패했다. 현대자동차는 이후 수소연료 자동차 양산 라인을 유지한 채, 전기자동차 분야에 본격적으로 대응하겠다고 밝혔다.

한편 일본 토요타에서는 2015년 세단형 수소연료전지 자동차인 미라이의 양산을 시작했으나 예상보다 저조한 연비와 부족한 인프라 문제로 판매량이 저조하다가 2017년 2월 소프트웨어 결함으로 전량 리콜되었고, 같은 해 8월 토요타가 수소연료 자동차 분야를 포기하고 전기자동차에 집중하겠다고 선언하면서 단종 수준에 이르렀다. 하지만 현대자동차는 2017년 8월 한번 충전으로 580km이상을 주행할 수 있는 차세대 수소연료 전기차를 공개했고, 2018년 2월에는 수소연료 자율주행 자동차 넥쏘를 공개했다.

종류

수소연료 자동차는 크게 두 가지 방식으로 나뉘어진다. 하나는 수소연료를 휘발유나 경유와 같이 내연기관의 연료로 사용하는 방식이다. 이 경우 자동차에는 액화수소연료를 저장할 수 있는 탱크를 중심으로 기존의 화석연료 자동차와 같은 방식의 구조가 도입된다. 다른 하나는 수소를 산소와 반응시켜 발생하는 전기를 동력원으로 사용하는 방식이다. 이 경우 자동차의 기본 구조는 전기자동차와 유사하되, 배터리 대신 수소연료전지가 탑재된다.

장단점

수소연료 자동차는 수소 자체의 에너지 변환율이 화석 연료에 비해 높을 뿐 아니라, 배기가스 대신 물을 방출하여 환경 친화적이고, 수소의 대량 생산이 가능할 경우 원료의 생산 단가가 낮아질 것이라는 장점이 있다. 큰 배터리가 필요한 전기자동차와 달리 상대적으로 동력관련 공간의 부피가 작으며, 오랜 충전시간이 필요한 전기자동차에 비해 수소연료 충전 시간도 휘발유나 경유와 비슷하게 매우 짧다.

반면 수소연료 자동차가 대중적으로 보급되지 않은 상황에서 충전시스템 등의 인프라가 매우 부족하다는 단점이 있고, 수소연료 자동차의 대량 생산이 불가능하다 보니 가격이 매우 높다. 또한 수소의 발화 온도가 매우 낮고 폭발의 위험이 높다는 점도 잠재적인 불안 요소이며, 안전성을 보강하기 위해서 충전소 설비 등에 필요한 안전관련 시스템에 많은 추가비용이 발생하는 것도 단점으로 지적되고 있다. 수소연료 자동차의 거의 모든 결점은 사실 인프라가 부족하고 대량 생산이 이루어지지 않은 것이 주 원인이라고 파악되고 있다.