수소차 기술의 발전, 친환경 수소버스 탄생

매캐한 매연 냄새, 덜컹거리는 내부, 시끄러운 소리. 대중버스를 떠올리면 흔히들 생각하는 이미지입니다. 하지만, 오염물질 배출 대신 공기를 정화해주면서, 흔들리지 않는 조용한 내부를 가진 버스가 있다는 사실을 아시나요? 바로 수소를 이용해서 달리는 '수소 버스'입니다.

 

2018년 울산시를 처음으로 국내에 배치되기 시작한 수소 버스는 현재 서울시, 인천시, 창원시 등 전국 곳곳에서 그 모습을 볼 수 있습니다.

 

그렇다면 수소를 이용해서 달리는 수소 버스는 어떻게 소음, 진동, 매연 없이 달릴 수 있을까요? ‘수소자동차’에는 크게 두 가지 방식이 있다고 합니다.

 

첫 번째는 수소를 직접 연료로 사용해 ‘엔진’을 돌리는 방법입니다. 우리가 흔히 생각하는 자동차의 모습에 화석연료 대신 수소가 들어간 모습입니다. 하지만 이 방법은 여러 기술 문제로 아직 개발 단계에 머물러 있습니다.

두 번째는 ‘수소연료전지’ 시스템입니다. 에너지원으로 수소를 충전하고, 연료전지 내부에서 산소와 만나 화학반응을 일으켜 전기를 생산합니다. 이 전기로 모터를 구동시킵니다.

 

< 출처 : FCEV의 구동원리 – 현대차 홈페이지, https://tech.hyundaimotorgroup.com/kr/article/all-about-fcev-what-powers-an-fcev >

 

이 중 두 번째 방법인 수소연료전지 방법이 국내외에서 많이 상용화되어 사용되고 있으며, 연료전지 시스템을 사용하는 차들은 ‘FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle)’이라고 부릅니다.

 

전기를 사용한다는 점에서 전기자동차와 같다는 생각이 들 수도 있지만, 기존 전기자동차는 전기를 충전해 저장 후 사용하는 반면, 수소자동차는 수소 사용으로 전기를 생산하여 모터 가동하는 부분이 가장 큰 차이점입니다.

 

FCEV는 앞서 말한 화학반응 과정에서 필요한 깨끗한 산소를 얻기 위해 고성능 공기정화 필터가 설치되어 있습니다. 공기를 흡입하는 과정에서 대기 중 미세먼지도 같이 흡입하여 공기를 정화하고, 전기 생산 후에는 깨끗한 물만 배출합니다. 이렇게 생산된 전기로 내연기관 엔진 대신 모터를 사용하여 소음과 진동, 매연 없이 주행할 수 있습니다.

 

< 출처 : 수소의 종류 – 현대자동차 홈페이지, https://tech.hyundaimotorgroup.com/kr/article/hydrogen-society-fcev-powered-by-hydrogen >

 

그렇다면 이 친환경적인 수소 버스에 사용되는 수소는 어떻게 만들어질까요?

 

수소를 얻는 방법에는 크게 3가지 방법이 있습니다. 화석연료 사용으로 수소를 얻는 개질 수소, 석유 화학 등 각종 공정 중에 발생하는 부생 수소, 마지막으로 신재생 에너지 이용으로 전기분해를 통해 얻는 수전해 수소가 있습니다. 개질, 부생, 수전해 수소는 그레이, 블루, 그린 수소라는 이름으로도 불리기도 하는데, 이는 공정 단계에서 발생하는 탄소의 양에 따라 나누어진 것입니다.

 

현재 우리나라에서 주로 사용되고 있는 수소는 두 번째로 탄소가 많이 발생하는 블루 수소인 부생 수소입니다. 생산단가가 낮고 여유 생산 능력이 높아 가장 경제적인 방식이지만 생산과정에서 탄소를 배출하기 때문에 친환경이라고 할 수 없습니다.

 

전 세계 국가들이 탄소와의 전쟁을 선포한 지금, 각 국가는 탄소 배출이 없는 그린 수소를 미래 궁극적 친환경 에너지로 생각하며 여러 가지 제도를 만들어나가고 있습니다.

 

< 출처 : "서울시, 2025년까지 수소버스1,000대·충전소 11개 구축", <투데이에너지>, 2020.12.22. >

 

이러한 분위기 속에서 서울시는 2020년부터 수소 버스를 운행하기 시작하였습니다. 수소 버스 한 대 교체로 소나무 1만 9,000그루가 연간 흡수하는 12t가량의 이산화탄소가 감소하며, 서울시의 수소버스는 연간 410t의 공기를 정화한다고 합니다.

 

서울시는 수소 버스 도입을 시작으로 2025년까지 서울 시내버스 절반 이상을 전기버스 또는 수소 버스로 바꿀 계획이라고 합니다.

 

탄소 관련 환경문제가 심해질수록 친환경 수소에너지는 수소 버스뿐만 아니라 여러 분야에서 사용량이 많이 증가할 것으로 보입니다. 하지만, 수소가 미래 친환경 에너지원이 되기 위해서는 그린 수소 개발 연구, 수소 보관 및 수송 인프라 등 해결해야 할 과제가 많습니다.

 

이러한 과제들을 해결하고, 수소에너지와 친해질 수 있도록 많은 사람들의 인식을 개선한다면 에너지 걱정 없는 시대, 지금보다 더 깨끗해진 환경이 찾아올 것입니다.

 

[출처]

- "[다가온 수소사회] 수소전기차를 움직이는 힘, 수소에너지", <HMG JOURNAL>, 20.06.01.

- "청정공기 내뿜는 수소버스…소음도, 진동도 없네", <한경>, 2020.12.15.

- "매연 없이 물만 배출한다는 수소버스 직접 타봄", <스브스뉴스>, 2020.11.05.

- "수소에너지에도 종류가 있다. 그레이수소, 블루수소, 그린수소란?", <HMG JOURNAL>, 2021.08.18.