수소차, 고압수소와 산소 화학반응에서 나온 전기로 '씽씽'

Cover Story
'미래 친환경차' 수소차 혁명

기존의 전기 자동차에 비해
충전시간 짧고 주행거리 길어

대형 트럭이나 버스 같은
'큰 힘' 필요한 차 개발에 강점

지난해 경기 고양시 킨텍스에서 열린 ‘수소모빌리티+쇼’에서 관람객들이 수소전지 드론을 살펴보고 있다. 신경훈 한국경제신문 기자 shinkh@hankyung.com

전기차와 수소차는 전기를 만드는 방식에서 뚜렷하게 대조되는데 전기차는 리튬이온전지(배터리)에 저장했던 전기를 사용합니다. 수소차는 연료통(수소탱크)에 충전된 고압 수소(H)와 공기 중의 산소(O)를 연료전지(fuelcell)에 넣어 화학반응을 일으키는 과정에서 나온 전기를 씁니다. 이 과정에서 나온 물(H2O)은 그대로 배출됩니다. 연료전지에서 나온 전기가 모터를 돌리고도 남으면 배터리에 저장했다가 나중에 쓰기도 합니다. 수소차는 전기차에 비해 수소탱크와 연료전지 등 부품이 더 필요합니다.

테슬라와 현대자동차의 대결

전기차는 배터리와 모터만 있으면 만들 수 있기에 비교적 쉽게 개발할 수 있습니다. 자동차를 만들어본 경험이 없는 미국 테슬라가 2008년 로드스터를 시작으로 계속 새로운 모델을 세상에 내놓은 것도 그런 이유에서입니다. 그러나 전기차의 단점은 배터리 충전시간이 길고 주행거리가 상대적으로 짧다는 것입니다. 충전소에서 급속충전하려면 20~30분 이상 걸리고 가정에서 완속충전하려면 4~5시간 이상은 필요합니다. 한 번 충전 후 주행거리는 국내에선 최대 414㎞(쉐보레 볼트 EV) 정도로 서울과 부산 사이 경부고속도로 416.1㎞에도 못 미칩니다.

반면 수소차는 한 번 수소를 탱크에 채운 뒤 609㎞ 이상(현대자동차 넥쏘) 달릴 수 있으며 충전 시간도 5분 남짓에 불과합니다. 특히 트럭이나 버스 등 대형차는 강력한 구동력을 필요로 하는데, 배터리 용량 등 현재의 전기차 기술로는 한계가 있어 수소차로 만들어야 합니다. 대신 수소차는 2021년형 넥쏘가 6765만~7095만원으로 동급 차량의 두 배 이상 비싸죠.

민간 우주선 스페이스X를 성공시킨 테슬라의 일론 머스크 최고경영자(CEO)는 “수소차 시대가 오지 않는다”며 전기차 대세론을 주장합니다. 화성으로 인간을 이주시키겠다는 꿈을 꾸는 머스크는 공기가 희박한 화성 등 행성에서는 전기차를 쓸 수밖에 없다고 보는 것이죠. 반면 정의선 현대자동차그룹 회장은 “수소사회 실현에 앞장서겠다”며 소형·단거리용은 전기차, 대형·장거리용은 수소차 개발·생산에 주력하고 있습니다.

생태계 구축이 시급

현대자동차 수소전기버스 현대차 제공

전기차나 수소차는 아직 화석연료차에 비해 매우 낮은 비중을 차지하고 있습니다. 지난해 6월 말 기준 국내에 등록된 자동차 2390만 대 가운데 전기차는 0.46%, 수소차는 0.03%에 불과하죠. 국내에 보급된 전기차 급속충전기는 지난해 말 기준 9800대(완속충전기 포함 6만4188대)이고 수소충전소는 63곳에 불과합니다. 1만1369곳의 주유소가 최소 3개 이상의 주유기를 보유한 점을 감안하면 전기·수소차의 인프라는 매우 부족한 수준입니다.

정부와 지방자치단체가 보조금과 세금 감면 등으로 3000만원 안팎을 지원하지만 배터리와 연료전지 등 부품값의 영향으로 전기차와 수소차 가격이 비싼 것도 흠입니다. 특히 배터리를 충전하는 데 전기가 들어가고 수소를 만드는 데에도 에너지(화석연료 등)가 필요한 점을 감안하면 과연 전기·수소차를 친환경차로 볼 수 있냐는 논쟁도 극복해야 할 과제입니다. 현재 수소를 만드는 방법은 천연가스(메탄)에서 화학반응으로 만드는 방법과 철강·석유화학제품 생산과정에서 발생하는 부산물에서 추출하는 방법, 물의 전기분해 등 크게 세 가지입니다. 주요 국가들은 태양광을 이용한 재생에너지로 물을 전기분해하는 방안을 확대하는 등 수소 생산비를 낮추려 애쓰고 있습니다.

‘수소경제 육성 및 수소 안전관리에 관한 법률’(수소법)은 지난해 1월 국회를 통과한 데 이어 올해 2월 5일부터 시행되고 있습니다. 대한민국이 세계 최초로 수소법을 제정했다는 의미가 담겨 있죠. SK그룹이 석유화학 공장에서 나오는 부산물로 수소를 만드는 등 국내 기업들의 수소경제 동참도 이어지고 있습니다. 갈 길은 멀지만 어차피 가야 할 길이면 앞서가겠다는 의지가 읽힙니다.

정태웅 한경 경제교육연구소 연구위원 redael@hankyung.com

NIE 포인트

① 앞으로 기술혁신 등을 감안할 때 전기차와 수소차 가운데 어느 쪽이 더 많은 호응을 얻을까.

② 수소충전소 확대 등 수소경제 인프라를 구축하기 위해서는 정부와 민간이 어떤 노력을 기울여야 할까.

③ 배터리에 충전했다가 사용하거나 물을 전기분해해 얻은 수소를 다시 산소와 결합시키는 등 변환할 때마다 에너지 손실이 발생하는 점을 감안하면 전기·수소차를 친환경차로 볼 수 있을까.