[전문가 칼럼] 수소전기차와 전기차

2018-07-23     박진남 경일대학교 교수
박진남

[한국에너지신문] 많은 사람들이 수소전기차와 전기차 중 어느 것이 살아남을까 궁금해 하는데, 각자의 장점과 단점이 있으므로 향후에는 두 가지 자동차 모두 거리를 누비게 될 것이다. 

전기차에는 순수 전기차, 하이브리드 전기차, 플러그인 전기차가 있다. 이 중 순수 전기차만 보면, 초기에는 소용량의 배터리로 주행거리 100㎞ 전후의 시내 주행을 주로 하는 세컨드 카를 목표로 하고 있다.

최근에는 여러 자동차 회사에서 주행거리 400㎞ 이상의 전기차를 생산하고 있으며, 이러한 차량은 퍼스트 카로 사용이 가능하다. 

전기차의 특징을 보면 전기차의 출력을 높이거나 주행거리를 늘리기 위해서 대용량의 배터리를 장착하여야 하며, 이는 차량 가격의 상승과 충전시간의 증가를 수반한다.

그 외에도 전기차 충전 인프라를 한층 대용량으로 구축해야 한다. 전기차의 충전은 급속의 경우 15~30분, 완속의 경우 4~5시간이 소요되며, 잦은 급속충전은 배터리의 수명을 감소시킨다.

수소전기차도 전기차의 일종이며, 전력을 외부에서 공급받는 것이 아니라 수소를 수소탱크에 충전한 후 내장된 연료전지를 이용하여 전기를 생산한다.

이처럼 전력의 공급 방법을 제외하고는 전기차와 동일하게 전기모터를 이용하여 주행한다. 수소전기차의 특징을 보면 출력을 높이기 위해서는 고출력 연료전지를 사용하여야 하고, 주행거리를 늘리기 위해서는 수소탱크의 용량을 키워야 한다. 수소전기차의 수소충전은 보통 3~5분 정도 소요되며, 현대자동차 넥쏘의 주행거리는 600㎞ 수준이다.

수소전기차의 연료전지는 기본적으로 들어가는 구성품이 있어 소용량으로 제작하더라도 일정한 비용이 필요하며, 용량이 커질수록 ㎾당 단가가 낮아지게 된다. 전기차용 배터리는 ㎾당 단가가 일정하므로 출력이나 주행거리에 비례하여 가격이 상승하게 된다. 

전기차에서는 출력보다 주행거리가 중요한 요소이므로, 소형 차량의 경우에는 배터리를 이용하는 것이 효율적이고, 대형 차량으로 갈수록 일정 출력의 연료전지를 사용하고 수소탱크를 대용량으로 장착하는 것이 효율적이다.

전기차의 충전인프라 구축이 초기에는 어느 정도 용이하지만, 보급을 확대하기 위해 전력망 인프라를 개선하고 추가적으로 발전소를 건설해야 한다면 이는 국가적으로 부담이 될 것이다. 따라서 전기차는 보급의 한계가 있을 것으로 판단된다. 

수소전기차의 경우는 초기의 충전인프라 구축은 부담스럽지만, 일단 충전인프라 구축이 활성화되면 추가적인 수소충전소 구축은 용이할 것이다.

수소의 공급은 초기에는 부생수소로, 중장기적으로는 천연가스 개질을 통해 가능하며, 천연가스를 개질한 수소를 사용하더라도 전체적인 이산화탄소 배출량은 기존 천연가스 차량의 절반 수준이므로 탄소배출량 감축에 기여할 수 있다.