수소 에너지 특징(수소 경제 활성화가 어려운 이유)

자연재해로 위기의 심각성을 느끼기 전까지 친환경 수소에너지는 왜 상용화하기 어려웠을까요? 그 이유는 수소가 갖는 특징 때문인데요. 다양한 측면에서 안전성, 경제성, 수소를 에너지로 사용하기 위한 기술 부족 등 어려움이 많았기 때문입니다.
 

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▶함께 보면 도움 되는 글
 
1. 수소 에너지 특징(수소 경제 활성화가 어려운 이유)

2. 수소는 친환경 에너지?(그린수소, 블루수소, 그레이수소)

3. 수소 충전소 위치 찾는 앱(가격&운영상태 확인)
4. 2023년 수소차 넥쏘 국가&지자체 보조금
 

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수소의 특징은?

 
수소의 특징을 안다면 왜 상용화되기 어려웠는지 쉽게 이해할 수 있습니다. 수소는 무색, 무취, 무미, 가벼움, 높은 반응성의 특징이 있습니다.

 

 
 

1. 수소 높은 반응성

수소 에너지를 사용하기 어려운 이유는 높은 반응성 때문입니다. 철과 같은 금속 용기에 장기간 저장하면 용기 내구성에 문제가 생겨 저장하기 어려운 문제가 있었습니다. 또한 수소는 아주 작은 밀도를 갖기 때문에 공기 중에서 금방 확산됩니다. 고압으로 용기에 저장해야 하는데, 충전 및 저장 용기 내구성&안전성 기술에 한계가 있었습니다.

현재는 신소재 개발에 엄청난 도약이 있어서 700 bar까지도 압축&저장할 수 있고, 안전성 측면에서도 많은 발전을 이룬 상태입니다. 하지만 경제서 측면에서 아직 부족합니다. 현재 개질 수소 생산 원가는 2,500원임에도 불구하고 kg당 수소 가격은 8,000~10,000원입니다. 저장과 유통과정에서 많은 비용이 붙기 때문에 수소 가격을 낮추려면 수소 경제가 더 활성화될 필요가 있습니다. 
 

2. 가장 많은 원소

 
수소는 우주에서 가장 많은 원소로 75% 차지하고 있습니다. 대부분 순수 수소로 존재하지 않고 결합된 형태로 존재합니다. 대표적으로 지표면의 70%인 물(H2O)이 있고, 메탄(CH4), 암모니아(NH3) 등도 있습니다.

이렇게 많은 에너지 자원으로 '그린 수소'를 생산한다면 이산화탄소 걱정 없이 무한히 사용할 수 있다고 예상합니다. 특히 우리나라처럼 에너지 자원이 없는 나라에서 수소 경제가 활성화된다면? 더 이상 석유 같은 1차 에너지자원에 의존할 필요가 없어집니다. 타국에 에너지 의존도도 떨어지고 수소 기술을 수출할 수도 있는 등 우리나라의 경제 상황이 더 좋아질 거라 예상할 수 있습니다. 수소는 우리나라처럼 에너지 자원이 없는 국가에서 사용하기에 가장 좋은 에너지가 아닐까요? 

3. 친환경 에너지

수소가 화석에너지 대체로 떠오르는 이유는 지구온난화로 자연재해가 심각해지고 있기 때문입니다. 지구온난화의 가장 큰 원인은 이산화탄소인데 화석에너지 사용 시 많은 이산화탄소가 배출됩니다. 그로 인해 남극의 빙하가 빠르게 녹아내리고, 해수면 상승과 고온, 홍수 등 기후 변화로 피해가 증가하고 있기 때문입니다.

수소에너지 사용 시 전기에너지와 순수한 물만 생성하기 때문에, 이산화탄소가 발생하지 않는 청정에너지입니다. 단점은 아직 '그린 수소' 생산 단계로 넘어가기에는 기술과 경제성이 부족합니다. 정부 및 전문가도 2030년 2050년에나 가능할 것으로 예상하고 있습니다.
 

※수소 생산 방식 - 그린수소, 블루 수소, 그레이수소란?

생산 방식에 따른 수소 에너지 종류  (블루수소, 그린 수소, 그레이 수소)

 
 
 
 

4. 수소 충전소 인프라 부족

한국 자동차환경협회

 
수소 충전소 인프라가 부족합니다. 특히 수도권 같은 인구 밀집 지역 수소차 오너들이 많은 불편을 겪고 있습니다. 위 사진을 보시면 지역 별로 몇 대의 충전소가 설치되어 있는지 확인할 수 있습니다.
 

• 국내 수소 충전소 설치 현황(23년 2월 기준) 135기
• 수소차 등록대수는  약 30,000대

 
※수소 충전소 찾는 방법, 수소 충전소 어플 하잉(hying)

수소 충전소 위치 찾는 방법 2가지 (가격&운영상태 확인까지)

 
※수소충전소 운영 및 보급 현황

한국자동차환경협회

 
 
 

▶수소 충전소 설치 비용

 
수소 충전소가 빠르게 보급되지 않는 이유는 안전성 문제로 설치기준이 까다롭고, 수소차 보급이 더디기 때문에 수익성이 떨어집니다. 또한 전기차 충전소나 주유소 같이 다른 충전시설에 비해 더 많은 설치 비용이 필요하기 때문입니다. 
 

• 수소 충전소 : 생산 방식, 운송에 따라 15~30억 원
• 주유소 : 10억 원
• 전기차 충전소는 설치, 운영비 포함 한기당 비용
  -완속 충전기 : 200만 원
  -급속충전기 : 최소 2000만 원
  -초고속 충전기 : 1억 원 이상

 

 
 

5. 수소 안전성

수소 자동차 안전성에 우려하는 사람들이 많습니다. 수소 폭탄 때문에 비롯된 오해일 것이라 생각하는데, 수소 폭탄에서 사용된 수소는 지구상에 존재하지 않는 중수소나 삼중수소입니다. 실제로 일상에서 사용하는 수소는 다른 에너지에 비해 안전성이 높다는 자료가 있습니다. 가솔린, 도시가스, LPG에 비해 상대적 위험도가 더 낮습니다. 수소의 자연발화 온도는 570도, 가솔린의 자연발화 온도는 300도로 가솔린보다 더 안전한 측면도 있습니다. 수소가 노출된다고 하더라도 밀폐된 공간이 아니라면 공기 중으로 금방 날아가 버리기 때문에 위험성이 덜합니다.
 

연료	상대적 위험도
수소	1
가솔린	1.44
LPG	1.22
도시가스	1.03

 
 

▶수소 탱크 안전성 테스트

 
실제로 수소 저장 탱크는 다양한 안전 테스트를 거칩니다. 총으로 쏴도 폭발하지 않고 뚫린 구멍으로 수소가 빠르게 방출되고, 화재가 발생한다고 해도 안전밸브를 통해 수소를 배출시킵니다. 
 

• 수소 탱크 총탄시험 
• 수소 탱크 화염 테스트 
• 낙하 충격 테스트
• 내화학테스트
• 극한온도테스트
• 충전 반복 테스트

 
※수소차 안정성 테스트 실험

 
 
수소차는 다양한 측면에서 안전적으로 관리하고 있다는 것을 확인할 수 있습니다. 개인적으로 수소차보다는 전기차가 더 위험하다는 생각을 갖고 있습니다. 심심치 않게 뉴스에서 전기차 화재 사건을 접할 수 있기 때문인데요. 충전 중 화재가 자주 발생하며, 전기차 화재 발생 시 열폭주로 화재 진압이 너무 어렵습니다.. 교통사고로 정신을 잃은 상태에서 화재가 발생한다면....
 
 
 
※전기차 화재 진압 영상

 
 
 
 

6. 높은 차량 가격과 유지 보수 비용

현재 한국에서 판매 중인 수소차는 현대 넥쏘가 유일합니다. 수소차 넥쏘 가격은 7~8,000만 원으로 수소 경제를 활성하기엔 상당히 부담되는 가격입니다. 정부와 지자체에서 친환경 자동차 구매 활성화 하기 위해 보조금을 지원하고 있습니다. 국가 보조금 2,250만 원과 지자체 지원금 1,000~1,500만 원의 보조금이 지원됩니다.

 

 
 
수소차 구매에 많은 보조금이 지원되기 때문에 수소 충전소만 가깝다면 구매하는 것도, 나쁘지 않다고 생각할 수 있습니다. 하지만 수소차는 유지보수에도 많은 비용이 필요합니다. 넥쏘엔 수소 저장 탱크 3개가 설치되 있습니다. 1개당 교체 가격은 약 300만 원이며, 사용기한 15년이 지나면 무조건 교체해야 합니다. 그리고 연료전지 스택도 고장 또는 노후되면 교체해야 하는데, 보증기간이 끝났다면 교체 비용이... 4,000만 원입니다. 수소차 경제가 활성화되면 15년 후에는 가격이 더 저렴해 질지도 모르겠습니다만, 친환경 에너지 시대로 빠르게 전환되길 희망해 봅니다.