과연 그럴까?

[玉忠錫]

미럐차, 수소연료전기차냐, (배터리)전기차냐?

오래 지속되어오는 논쟁거리이니 일반인들이라도 한번 정도는 살펴볼 필요가 있어야하지 않을까 생각이 듭니다. 왜냐하면, 눈앞예 닥친 미래차 이야기이기 때문입니다.

수소차는 직접 수소를 가솔린처럼 사용하는 수소엔진차도 있었지만 이는 오래전 퇴출이거나 퇴출수준입니다. 지금의 수소전기차는 수소를 공기와 반응시켜 발전을 하며 얻은 전기로 동력을 얻는 수소연료전지차를 지칭합니다. 모터를 이용한 주행 동력 수단은 일반 전기차와 동일하지만, 수소연료전기차는 차량에서 직접 발전합니다(이하 그림 출처: 인터넷에서 펌) 

<수소연료전지차 구성도>

<수소연료전지차 동력구성>

전기차는 화력, 원자력, 태양광발전소등에서 얻은 전기를 배터리에 담아서 이 배터리 전기로 동력을 얻는 것입니다.

<전기자동차 구성도>

<전기자동차 동력구성>

수소연료전지차는 전기차부품에 발전시설과 수소를 압축(700기압 이상~1200기압)하여 담은 수소용기을 싣고 다녀야 하기 때문에, 장기적으로 전기차에 비해 승용차에서는 경쟁이 될 수가 없게 됩니다. 그러나 공간이 넓은 대형차(버스, 트럭, 특수차), 선박등에서는 경쟁력 있을 수 있습니다. 그러나 비용이나 안전성 문제로 충전소 설치 개수나 입지문제는 여전히 난제입니다. 그런데,

1) 왜, 승용차에 수소연료전기차 투자이야기가 정부, 기업 에서 나올까?

(기업)

승용차 수소연료전지차기술은 상당히 어려운 기술이라서 오랜 연구를 지속해온 차량업체에 유리한. 반면에 전기차는 배터리회사, 애플,구글같은 전자나 통신..회사등도 개발가능하다고 합니다. 그럴 경우 완성차 업체는 극단적으로는 차체를 공급하는 업체로 전략하게 됩니다. 전자, 통신등의 거대 회사가 기존의 완성차업체들을 매입하거나 협력업체로 키울 경우, 전기차나, 수소연료전지차에 대해 준비를 소홀히 한 완성차업체들은 산업주도권을 뺏기게 될 것입니다. 따라서, 완성차 업체가 공간이 넓은 대형차(버스, 트럭, 특수차), 선박등뿐만 아니라, 소형차에서도 수소연료전지차에 초점을 맞추는 것은 산업주도권 싸움에서 밀리지 않겠다는 전략이 깔려 있다고 여겨집니다.

(정부)

정부가 이런 사정을 잘 모른다고는 할 수 없지만, 업체에 끌려가는 측면도 있고, 단기적으로 제조업의 변화에 따른 충격완화를 위한 과도기적 정책의 의미도 있고, 차량용의 앞선 수소발전기술의 타 산업 응용을 염두에 두는 측면도 있다하겠습니다. 이를테면, 가정용 연료전지는 보일러와 발전기능까지 겸하는 제품이 상품화되어 판매되고 있는 것이 그 사례입니다.

그리고 무언가 해야한다는 정책집행 실적압박에, 장기적으로는 어떻게 되던, 단기적으로 정책화하는 것과 이를 이용하는 지자체, 업체의 궁합이 맞는 것이라 볼 수 있습니다..

2) 경쟁력은?

한번 충전에 주행거리, 충전시간은 현재 수소연료전지가 유리합니다.10여년전에는 4배이상 압도적이였지만. 현재는약1.5 배 수준이나 배터리 기술 발전이 급속히 이루어지면서 전해질이 액체인 리튬이온 배터리에서 전해질이 액체에서 고체로, 이른바 [전고체배터리], 다음이 그래핀 소재를 전극에 사용하는[ 그래핀 배터리]나 [리튬공기배터리나 다른 금속공기배터리]로 발전 할 것으로 예상되고, 충전시간도 슈퍼커패시티, 전기전도도가 구리의 100배인 그래핀을 이용한 충전시간 단축등이 지속적으로 이루어질 것입니다.

<연료전지차용 수소충전소(充塡所)>

<전기차 충전소>

그래핀은 강도가 철의 200(어떤 자료에는 100)배이면서 전기가 통하고 투명하게 만들 수 있어, 배터리 뿐만 아니라, TV, 핸드폰등 거의 모든 산업분야예써 혁신을 주도할 물질로 1순위로 꼽힌다고 합니다

가격문제에 있어서는, 아래표에서 보듯이 연료전지스택 비용 40%와 수소저장장치가 20%, 총 약60%를 차지하므로,  연료전지차는 모든 전기차 구성요소에 (+)더하여 연료전지(발전기)와 수소용기가 더 해지는 데, 다만 배터리가 순수전기차 배터리보다 적어지므로, 이 점을 반영하여도 약 30~40%이상 수소연료전지차가 비쌀 수 밖에 없습니다. 단, 유지관리, 연료비(수소나 충전전기)는 고려하지 않았습니다

<수소연료전지차 원가구성>

3) 과연그럴까?

촤근의 신문기사에 '10 년 뒤 수소차가 대세(https://news.joins.com/article/23803332) '' (중앙일보)란 기사가 실렸습니다. 하지만.앞서의 분석등의 이유로, 수소차 대신, '10년도 되기전에 전기차가 대세' 가 될 것으로 판단합니다.

대세라는 개념은 양이 아니라, 기술의 확립과 양산성 검증과 양산추세가 대대적으로 출발하는 싯점에 기반하여야 합니다. 그 시점부터는 대세가 아닌 것에는 개발투자를 더 이상할 필요가 없어, 현상유지하다가 커튼을 내려야 하는 데, 그 때까지 아마도 유지.관리정도의 투자가 있지 않을까 싶습니다. 요즘 대부분의 차에서 자율 주행기능이 있는데 현재는 1~3 단계로 5단계의 완전 자유 주행 대세시대와 전기차 대세시대와 맞아 떨어집니다.

자율주행은 동력원과 독립적으로 구현될 수는 있지만, 완전자율 주행(5)단계나 하위단계에서도 동력제어가 모터만 제어하는 전기차가 유리합니다, 당연히 [전기차+자율주행차]가 대세로 갈 것입니다. 현대차 같은 엔진업체들이 슬슬 전기차를 선보이는 것은 그동안 알게 모르게 [전기차+자율주행차] 투자를 하여 차체 생산능력을 강점으로 어느정도 자신감이 생겼다는 징후이라 할 수 있겠습니다.

아마도, 초반에 전기차에 뛰어들어 분위기 잡았으면, 산업주도권이 배터리회사로 갈 수도 있었을 것입니다. 하지만, 아직도 정확히는 모릅니다, 아마존, 구글, LG전자, 삼성 SDI 같은 배터리회사, 통신.전자회사들이 무슨 카드를 쥐고 있을 지? 아마도 내부적으로는 언제던지 전기차 사업이나 자율주행차 사업에 뛰어들 준비를 하고 있을 것입니다.

최근의 현대자동차 J부회장이 삼성을 방문하여 전략적 제휴를 모색하는 것은 이런 수면밑의 나름대로 전략을 내비친 것이라 볼 수 있습니다.

또, 배터리 소형화 수요가 늘어나면, 수소발전기와 압축공기를 차에 싣고 다니는 것보다 전기 선로가 없는 곳에서나, 일반 충전소에서도 수소발전기를 두거나 태양광발전기로 대용량 ESS(Energy Storage System:에너지저장장치)에 저장해 둔 전기를 차량 배터리에 미리 충전시켜 두고 배터리를 바퀴교환 해주듯 교환해주는 방식이 주목받게 되지 않을까 싶습니다.

또, 대용량 ESS를 이용해야 할 이유로는 앞서처럼 배터리 교환에도 사용되지만, 전기차가 많아지면, ‘동시 충전수요가 급증할 것인데, 이에 대비하기 위해서도 분산전원(전원분산)이 필요해집니다. 그래서 전기차가 어느 정도 궤도에 오르면 한전의 송전선로와 무관한 대용량ESS도 늘어날 수 밖에 없습니다.

충전소(充塡所) 개수나 비용, 입지문제는 여전히 해결해야 난제로 남을 것입니다. 아파트지하주차장에 전기차 충전소(充電所)를 설치할 수 있는 반면에, 아파트 단지내는 고사하고 인근에라도 수소연료전지용 충전소(充塡所)를 설치하기 힘들 것입니다. 아무리 안전을 담보한다해도 주변 지역민이 쉽게 허용하지 않을 것이 뻔하기 때문입니다

참고로, 전기차 충전소는 한 스테이션당 500만원 네외, 수소충전소는 약 30~50억원이 드는 것을 알려져 습니다

[김의철]

전기차가 대세임을 모르는 바 아니면서도.. 수소차에 대한 미련과 투자를
멈추지 않는 정부와 기업들의 속내가 잘 정리되어 있어 보이는군요.

요즈음 실제로 전과 달리 주변에 전기차가 많이 보이고 있습니다.

어떤 분석에 따르면, 자동차를 떠나 총체적 에너지 공급 차원에서 볼 때
수소를 이용한 에너지 창출이 보다 미래지향적이란 말이 있더군요.

어떤 새로운 도시가 하나 건설되자면 상수와 하수 그리고 에너지가 기본적으로
제공될 수 있어야 하는데..이 때 가장 타당한 방안이 수소를 이용한
에너지 공급이란 것이지요.

소위 말하는 '그린시티'가 되자면 수소를 이용함이 가장 낫다는 의미입디다만..
이 분석이 과연 타당한 것인지...옥자께서 한 말슴 더해 주시면 좋겠습니다.

[玉忠錫]

수소를 에너지화하는 측면에서는
일부는 맞고 일부는 과장된다고 할 수 있겠습니다.
이를테면, 향후 50년내,
수소행융합발전소가 일상적으로 상용화 된다면
전기에너지는 거의 해결되지 싶습니다.
또, 본문에서도 언급하였듯이
수소연료전지 산업이,
축전이나 송.배전 분산효과에다,
연료전지 부품산업, ESS 산업등
오랜시간이 걸리겠지만
새로운 문명, 이를테면 수소문명시대로
거듭나지 않을까 싶네요

다만, 수소의 조달과 조달비용이
문제되리라 봅니다
현재는 대부분 석유화학관련 여러공정중에서
발생하는 수소(부생수소)를 이용한다는데
이 발생량(한국)이 승용차20~30 만대 사용량정도라니
본격적인 수소 문명시대가 되면
바닷물이나 강물을 전기분해하던,
천연가스나 메탄가스등을 개질하거나
자연에서 채취하거나,

태양이 50억년 수소핵융합이 일어났고,
앞으로 50억년동안 더 수소핵융합이 일어날거라는 사실에서 보듯이
우주에 흔에 빠졌다는 수소를 지구로 가져와야 할텐데

논리적으로 전기분해해서 수소를 얻고
이를 다시 반응시켜 전기를 얻는다?
이런 우끼는 수소취득방법도 있을 법하겠슴미까?
...
아무튼 수소자원확보가
미래의 수소문명시대의 핵심 키라 할수 있겠습니다

[玉忠錫]

보통 간과하기 쉬운 것 중 하나가, 전기 용량입니다

아반테급? 소나타급? 전기자동차 모터는 60kw부근이지 싶은데,,
보통 주행은 약15kw? 정도? (엔진차 속도 능력이 최대 250km/h인데,
보통80km/h로 사용되는 것과 유사)로 가정하면 로 가정하면
이 모터를 5시간돌리기( 즉,시속100km로 5시간 운전,
다시말하면, 500km주행) 위해서는
15x 5=75kwh의 전기에너지가 필요하게 될것입니다
100만대라면, 75,000,000kwh가 필요하고
이는 원자력 발전용량이 약 1,500,000kw로,
50시간동안(열흘넘게) 발전되어야 할 량입니다.
한시간에 100만대 모두 충전을 다 시킬려면,
얼추, 원자력 발전소 50기가 동시에 가동되어야 하겠지요?
안그럴려면, 원자력 발전이든, 무슨 발전이든,
소요가 적을 때 물를 저축해두는 저수지처럼, 축전을 해두어야지요.
그 축전장치(ESS)가, 가정에, 건물에 비치되어 있다면,
일시적 전력수요 폭증을 예방할 수 있을 겁니다.

[玉忠錫]

그러니, 전기자동차가 발전하면,
차량배터리 뿐만아니라, ESS도 대량으로 필요하겠지요

또, 전기자동차 주행거리, 급속충전 문제가 기술적으로 해결된다해도
배터리 양극소재인 리튬의 확보가 문제가 될 소지가 있고,
이렇게 동시접속에 따라 일시적 전기에너지 폭증현상을 어떻게 분산 시킬 겄인지?
고려가 있어야 하지 싶습니다

[玉忠錫]

그리고, 수소연료전지차는
가격경쟁력도 취약하고,
어느정도 기술발전의 한계가 존재하지만,
전기자동차는 발전의 다양한 옵션이 존재할 수 있습니다.
리튬이온배터리->전고체배터리->그래핀배터리->리튬공기배터리외
리튬황배터리, 알루미늄공기나, 아연공기배터리등도 그렇고
그래핀과 결합된 여러 배터리들.....
음극이나 양극, 전해질 쪽의 기술,
지금은 취약한 충전기술등에서 지속적인 기술개발 등이
다양하게 이루어질 여지가 크다하겠습니다.

그러니,
장기적으로도 (배터리)전기차쪽 승산이 훨씬 클 것이라 생각합니다
그러므로, 적어도 승용차량에 관한한,
수소연료전지차를 고집하다가는
반세대(15년)도 가기전에
휘발유.경유 엔진차처럼 완성차메이커의 위상은 순식간에 추락하고
쪽박찰 수밖에 없지 않겠다는 우려가 듭니다
스마튼폰시대의 도래를 잘못 예측한
노키아처럼 말이지요

[백민호]

자동차업계에선 옥자의 조언을 잘 들어야 되겠습니다. 쪽박 차기 전에 . . .

[김수인]

무림의 고수를 잘 모셔야 되는데...

[김의철]

안그래도 관련계에서는 옥자선사를 업계 원로로 잘 모시고 있는
것으로 알고 있습니다.

그래서 지금도 화초를 가꾸는 시간을 제외하고는 울산과 서울 등지를
출퇴근하며 이런저런 도움의 조언을 주고 있다 합니다.

작금 현대의 전기차가 유럽지역에서 일부나마 시장셰어를 가지게 된 것도
옥자선사의 영향이 컸다 들었습니다.

옥자선사같은 원로들이 있는 한.. 비록 새로운 기술환경이 도래한다 해도
한국자동차 업계의 미래가 쉬이 밀리지 않을 것으로 보아야 겠지요.

[지흥석]

명쾌한 설명 잘 읽었습니다.
중앙일보를 비롯하여 언론에서 무책임하고 무식한 기사들을 서제껴대는 것은 어제 오늘이 아니지요.
문정권이 옥선사같은 명망있는 인물들을 찾아서 중용을 해도 씨원챦을 낀데
무식한 추녀등등이나 불러 앉혀놓고 내일망할 줄을 모르고 굿판을 벌리니
꼬라지도 보기 싫습니다.
늦은 댓글이라 미안하무이다.

[이흥재]

옥자의 글을 읽으니,
수소연료전지 전기차와 충전식 전기차의 경쟁이 아직 끝나지 않았다고 생각했던 내 판단이 잘 못 되었을 수도 있겠구나 하고 고개가 끄떡여 집니다.

여러모로 논리 정연하고 설득력 있게 잘 정리되어 있네요.

하지만 기술쟁이 고집인지 몇 자 적어봐야 하겠다는 생각이 들어서 두서없이 적어 봅니다.
이 이야기는 옥자의 의견이나 댓글을 올린 여러분들의 의견에 반박하기 위한 것이 아니며, 당연히 정부의 입장을 두둔하기 위한 것도 아닙니다. 편안한 마음으로 봐 주십시오.

ESS(Energy Storage System)는 전기 에너지지 우리 생활에 젖어 들기 시작하면서부터 제기된 대단히 오래된, 하지만 아직 제대로 해결되지 않은 근본적인 문제입니다.

전기의 사용은 화학적 에너지를 전기에너지로 바꾸는 전지로부터 시작되었습니다. 그리고, 물리적에너지를 전기에너지로 바꿔주는 발전기의 발명과 전기에너지를 열, 빛, 동력(물리적 에너지) 등으로 바꿔주는 각종 전기기구의 발명으로 전기는 대단히 빠르게 우리 생활 속으로 침투했고, 산업 사회의 중추적인 에너지 원으로 자리를 잡았습니다.

이는 전기가 대단히 효과적이고 편리한 에너지 원이었기 때문일 것입니다.

[이흥재]

글을 쓰다보니 너무 길어져서 따로 답글로 올립니다.