물이 전기분해되는 현상을 역으로 이용한 연료전지(Fuel Cell)는 고효율 무공해 에너지원으로 일찌감치 주목받아왔다.

연료전지는 지난 60년대말 미국이 우주선내 동력원으로 선보인 이후 자동차 발전설비 컴퓨터 휴대용전지등에 폭넓게 개발이 시도되고 있다.

자동차업계에선 80년말부터 개발이 시작됐다.

내연기관과 달리 연소히 배기가스가 발생하지 않고 에너지효율도 월등히 높아 차세대 자동차로 각광받고있다.

연료전지는 연료의 화학적 에너지를 전기에너지로 변환시키는 장치다.

화학적 반응에 의해 전기를 발생시킨다는 점에선 배터리와 비슷하지만 반응물질인 수소와 산소를 외부로부터 공급받기 때문에 배터리와 달리 충전이 필요없다.

또 연소반응없이 에너지를 발생시킨다는 점에서 기존 엔진과 구별된다.

연료전지의 구조는 전해질을 사이에 두고 두 전극이 샌드위치 형태로 위치한다.

두 전극을 통해 수소이온과 산소이온을 만나게함으로써 전류를 발생시키고 부산물로서 열과 물을 생성한다.

구체적으로 살펴보면 연료전지의 음극을 통해 수소가 공급되고 양극을 통해 산소가 공급되면 음극을 통해 들어온 수소분자는 촉매에 의해 양자와 전자로 나눠진다.

양자와 전자는 서로 다른 경로를 통해 양극에 도달하게 된다.

양자는 연료전지의 중심에 있는 전해질을 통해 흘러가고 전자는 외부회로를 통해 이동한다.

양극에 도달한 양자와 전자는 다시 산소와 결합함으로써 물이 된다.

연료전지차에는 많은 주변장치들이 있다.

운전상황에 따라 연료전지에 필요한 양의 연료와 공기를 공급해 주고 적절한 온도유지를 위해 냉각수도 돌려준다.

기존의 내연기관차들처럼 연료전지차에도 연료탱크가 있다.

조일훈 기자 jih@ hankyung.com