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[생활속 과학이야기] 연료전지는 수소배터리

2020-11-30기사 편집 2020-11-30 07:38:39     

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첨부사진1한치환 한국에너지기술연구원 책임연구원

전기로 달리는 전기차는 무엇보다도 배터리가 중요합니다. 배터리에 얼마나 많은 전력을 저장할 수 있는지가 자동차의 성능을 결정하기 때문이죠. 그래서 연구 개발자들은 작고 가벼운 배터리를 개발하기 위해서 가장 가벼운 금속인 리튬(원자번호 3)을 적용합니다. 그렇게 해서 탄생한 것이 리튬배터리죠. 지금 개발된 대부분의 전기차에는 리튬배터리가 적용돼 있습니다. 그런데 리튬보다 더 작고 가벼운 물질로 배터리를 만들 수는 없을까요? 있습니다. 우리가 흔히 연료전지라고 부르는 배터리는 수소(원자번호 1)를 이용해서 전력을 생산합니다. 말하자면 수소배터리이죠. 물론 연료전지에 수소 이외에 메탄올과 같은 다른 물질을 적용해도 작동할 수는 있지만 대부분 수소를 사용합니다. 이러한 자동차를 연료전지 자동차 혹은 수소전기차라고 부르지요. 연료전지 자동차는 리튬배터리를 적용한 전기차보다 멀리 달릴 수 있을까요? 그렇습니다. 수소는 작고 가벼울 뿐만 아니라 단위 질량당 에너지 밀도도 높아 한번 충전으로 더 멀리 갈 수 있습니다. 현재 국내에서 판매되는 연료전지 자동차인 넥쏘는 한 번에 수소 6㎏을 충전해 600㎞를 달릴 수 있습니다. 연비를 고려해 급가속을 하지 않으면 800㎞를 충분히 달릴 수도 있죠. 보통의 승용차가 휘발유 약 20㎏을 넣고 달릴 수 있는 거리보다 월등히 깁니다. 이는 수소의 에너지 밀도가 휘발유보다 높아서 그렇기도 하지만 연료전지 효율이 엔진보다 높기 때문이기도 합니다. 최근에 개발되는 휘발유 엔진의 효율은 약 38%, 경유 엔진의 효율은 약 43%입니다. 반면에 연료전지의 효율은 50%가 넘습니다. 엔진의 경우 연소반응을 이용하기 때문에 열로 손실되는 에너지가 많아 효율이 낮은 반면 연료전지는 전기화학 반응을 이용해 열로 손실되는 에너지가 상대적으로 적습니다. 이산화탄소 배출도 없고, 열손실도 적은 연료전지 자동차는 앞으로 기후변화 시대에 대응 할 수 있는 중요한 이동수단이 될 것입니다. 한치환 한국에너지기술연구원 책임연구원



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