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친화경 자동차 수소차 원리와 수소전기 생성 원리

키스 키스세븐 2019. 2. 12. 14:25
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[친화경 자동차 수소차 원리와 수소전기 생성 원리]


친환경 자동차로 수소차의 장점이 관심을 받고 있습니다. 전에는 전기차가 인기였지만 수소 생성 원리가 간편해지면서 이제는 수소차의 미래가 기대되고 있습니다. 사실 예전에는 수소를 만들기가 어려워서 에너지로 쓸 수 없었습니다. 새로운 기술들은 수소차의 원리를 더욱 궁금하게 만듭니다. 






친환경 자동차 - 수소차 원리 


인류의 현대문명은 화석연료에 의해 발전해 왔습니다. 그 대표적인 것이 석탄과 석유입니다. 그러나 이 에너지원들은 자원의 한계가 있어서 무한정 쓸 수가 없습니다. 더구나 열을 이용한 에너지들은 심각한 환경오염을 만들어내므로 인류는 큰 걱정을 지고 있었습니다. 이때 나타난 것이 친화경 수소차입니다. 이 수소차의 원리는 참으로 놀랍습니다. 


사진: 세계 최초의 양산형 수소차 투싼ix(세계 최초의 양산형 수소차 투싼ix FCEV [친환경 수소차 원리 수소전기 생성] / ⓒ Mario Roberto Durán Ortiz)


지구 표면은 70%가 물로 덮여 있습니다. 인류가 마시고 사용하는 물은 전체 물의 0.4% 밖에 안 됩니다. 물은 수소와 산소로 구성되어 있습니다. 이렇게 풍부한 수소를 에너지로 사용하는 방법이 있다면 얼마나 좋을까요? 하지만 예전에는 기술이 있어도 할 수 없던 것이었습니다. 수소 생성 과정의 비용이 어마어마했기 때문입니다. 많은 물을 가공해도 아주 적은 양의 수소 밖에 얻지 못했습니다. 



그런데 이제는 수소차의 원리에 수소 생성과정에서 나오는 에너지를 이용하는 방법이 적용됩니다. 물에서 수소를 분해하는 비용은 아직도 부담이 큰 금액이지만, 대신 천연가스, 가솔린, 에탄올 등에서 수소를 얻고 있습니다. 비교적 수소 분리가 쉬운 것들로 대신 분해하는 것입니다. 비용도 쌉니다. 그러나 미래에는 반드시 싼 비용으로 물에서도 분리할 수 있는 방법이 필요하긴 합니다. 


사진: 자연에서 얻은 수소는 미래 에너지원이 될 것이다(자연에서 얻은 수소는 미래 에너지원이 될 것이다 [친환경 수소전기 생성 수소차 원리] / ⓒ Rh2network)


수소차의 원리는 생각보다 간단합니다. 일단 수소를 분리해서 담은 후 다시 산소와 결합시키는 것이 핵심입니다. 수소와 산소는 만나자마자 결합할 것입니다. 이때 발생하는 에너지를 전기로 바꾸어 엔진에 공급합니다. 전기에너지이기 때문에 휘발유를 쓸 때처럼 압축-폭발을 하는 과정이 필요 없습니다. 석유 냄새도 없고 차멀미도 덜 느끼게 됩니다. 




수소전기 생성 원리 


물에서 직접 수소를 얻는 방법이 가장 좋지만, 생산량이 너무 적으므로 현재는 부산물에서 얻고 있습니다. 즉 천연가스나 가솔린 등을 만드는 과정에서 생긴 가스에서 수소를 분리하는 것입니다. 천연가스에서 직접 얻는 방법도 있는데 이 방법은 고온, 고압의 수증기로 만든 후 수소를 얻습니다. 수증기는 산소와 수소이므로 수소를 분리하기가 아무래도 쉬울 것입니다. 


사진: 수소의 화학적 반응을 통해 수소전기를 만드는 과정(수소의 화학적 반응을 통해 수소전기를 만드는 과정 [수소차 원리 친환경 수소전기 생성] / ⓒ JSquish Nevit Dilmen / 편집 www.kiss7.kr)


친환경 수소차에 수소를 넣을 때는 가스를 주입하는 방식이므로 몇 분만에 쉽게 채울 수 있습니다. 그 후 전기를 만들 때는 물이 전기분해에 의해 수소와 산소로 나뉘지는 과정을 거꾸로 거슬러 갑니다. 즉, 차에 들어온 공기의 산소와 차의 탱크에 저장한 수소를 분리막으로 쏴주는 것입니다. 그러면 둘이 만나면서 화학적 결합을 하는 과정에서 전기가 만들어지고, 이때 생긴 물은 수증기로 배출하는 것이 수소차의 원리입니다. 



이때 맑은 산소가 필요하기 때문에 수소차는 정화기능을 통해 깨끗한 공기를 흡입합니다. 그 덕분에 수소차가 많이 달리면 공기 중의 오염물질도 줄어들게 됩니다. 또한, 일반 자동차가 이산화탄소 등을 배출하면서 달리는 데 비해서 친환경 수소차의 원리는 수증기(물)를 배출한다는 차이점도 있습니다. 즉 수소차가 많아질수록 도시의 오염된 공기가 정화되는 것입니다. 

[저작권법 표시] 이 글의 원본: 키스세븐(www.kiss7.kr)


사진: 수소탱크. 생각보다 위험하지 않다고 한다(수소탱크. 생각보다 위험하지 않다고 한다 [수소전기 생성 친환경 수소차 원리] / ⓒ Joseph Brent)


이렇게 환경에 유익한 친화경 자동차인 수소차의 원리에 대해서 폭발을 걱정하는 사람들도 있습니다. 그러나 수소는 가볍고 공기와 잘 섞이기 때문에 사고가 나면 즉시 공기 중으로 날아가버립니다. 그러므로 수소폭탄처럼 폭발하는 경우는 보기 힘듭니다. 불이 붙기 전에 이미 다 새어나가 버리니 말입니다. 그러나 환경에 안전할 뿐만 아니라 오히려 도움을 주는 수소차이지만 아직까지는 너무 비싸다는 단점이 있습니다. 정부에서 이 부분을 특히 신경 써서 지원할 과제가 남아 있습니다. 



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