전기차와 수소차의 차이는 뭘까?

전기차 배터리와 수소 연료 전지

닛산 리프(2010년)와 테슬라 모델 S(2012년)의 도입 이후, 전기 자동차(BEV)가 자동차 산업의 주된 변화가 되고 있다.

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이러한 구조적 변화는 놀라운 속도로 진행되고 있다. 중국에서는 2021년에 300만대의 BEV가 판매되어 전년의 100만대에서 증가했다. 한편 미국에서는 2024년까지 판매 가능한 모델 수가 두 배로 늘어날 것으로 예상된다.

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그러나 국제에너지기구(IEA)는 세계 기후 목표를 달성하기 위해 자동차 산업은 연간 30배 이상의 광물을 필요로 할 것이라고 주장한다. 많은 사람들은 이것이 공급에 부담을 줄 수 있다고 우려한다.

"이 데이터는 세계의 강화된 친환경 야망과 중요 원자재의 공급능력 사이의 다가오는 불일치를 보여줍니다."

– FATIH BIROL, IEA

다행스럽게도, BEV만이 탈탄화 수송의 유일한 해결책은 아니다. 연료 전지 전기 자동차(FCEV)의 작동 방식을 보자

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수소 연료 전지는 어떻게 작동할까?

FCEV는 (생산의 환경 비용을 제외하고) 배기가스를 배출하지 않는 전기 자동차의 한 종류이다. 가장 큰 차이점은 BEV는 전기를 저장할 수 있는 대용량 배터리를 내장하고, FCEV는 수소연료전지를 사용해 자체 전기를 만든다는 것이다.

주요 BEV 구성	주요 FCEV 구성
배터리	배터리
온보드 충전기	수소 연료 탱크
전기 모터	연료전지 스택
​	전기 모터

 

주요 FCEV 구성 요소의 기능에 대해 살펴보겠습니다.

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배터리

첫 번째는 리튬이온배터리로 전기모터에 전력을 공급하기 위한 전기를 저장한다. FCEV에서는 프라이머리 전원이 아니기 때문에 배터리가 작아진다. 일반적인으로 모델 S 플레이드는 7,920개의 리튬 이온 셀을 포함하고 있으며, 도요타 미라이 FCEV는 330개를 포함하고 있다.

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수소 연료 탱크

FCEV는 기체 형태로 수소를 저장하는 연료 탱크를 가지고 있다. 액체 수소는 극저온 온도(-150°C 또는 -238°F)가 필요하기 때문에 사용할 수 없습니다. 수소 가스는 산소와 함께 수소 연료 전지의 두 가지 원료이다.

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연료 전지 스택 및 모터

연료전지는 전기를 생산하기 위해 수소 가스를 사용한다. 이 과정을 일반인의 용어로 설명하자면, 수소 가스는 세포를 통과하고 양성자(H+)와 전자(e-)로 나뉜다.

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양자는 액체나 겔 물질인 전해질을 통과한다. 전자는 전해질을 통과할 수 없기 때문에 대신 외부 경로를 통해야하면서 모터에 전력을 공급하기 위한 전류가 생성된다.

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어떤 기술이 유리할까?

아래 표에서 알 수 있듯이 대부분의 자동차 회사들은 BEV에 초점을 맞추고 있다. FCEV그룹에서 눈에 띄는 것은 세계 최대 자동차 회사인 도요타이다.

수소연료전지는 테슬라 최고경영자(CEO) 일론 머스크와 폴크스바겐 최고경영자(CEO) 허버트 디에스 등 업계의 저명인사들로부터 비난을 받았다.

녹색 수소는 철강, 화학, 항공 등에 필요하며 결국 자동차로 끝나서는 안 됩니다.

너무 비싸고 비효율적이며 느립니다.

HERBERT DIESS, CEO, VOLKSWAGEN GROUP

도요타와 현대는 양사가 연료전지 개발에 계속 투자하고 있기 때문에 경쟁구도에 있다. 하지만 현대,기아는 여러 대의 BEV를 출시했다는 점이 다르다.

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프리우스와 같은 하이브리드 차량을 개척한 도요타로서는 이해가안되는 행보다. 하이브리드 성공 이후 전기차로의 전환은 합리적인 선택으로 보이는데 수소차로의 전환은 이해가 안되는 행보였고 도요타 역시 실수라는 것을 깨닫고 시간을 벌어야 하기 때문에 EV 도입 반대 로비에 나섰다.

패자가 된 도요타는 대부분의 대기업들이 잘못된 게임을 하고 있을 때 하는 일을 하고 있습니다.

즉, 판도를 바꾸려고 안간힘을 쓰고 있는 것입니다.

WIRED

Toyota는 Tesla가 모델 S를 출시한 지 10년이 지난 2023년식 BEV인 bZ4X 크로스오버를 출시할 것으로 예상된다.

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연료 전지 채택의 과제

FCEV의 채택을 가로막는 몇 가지 문제가 있다.

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하나는 주행거리지만 그 차이는 미미하다. 최대 주행거리에서는 최고 FCEV(도요타 미라이)가 402마일, 최고 BEV(루시드 에어)가 505마일을 주행했다.

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두 가지 더 큰 문제는 1) 수소의 효율 문제, 2) 매우 제한된 주유소 수다. 미국 에너지부에 따르면 캘리포니아에 47개, 하와이에 1개 등 전국에 48개의 수소충전소가 있다.

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반면 BEV는 전국에 4만9210개의 충전소가 있고 가정에서도 충전이 가능하다. 바이든 행정부가 충전망을 확충하기 위해 50억 달러를 할당했기 때문에 이 수치는 분명 증가할 것이다.

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