수소란, 수소자동차 '수소 생산 방법' 수소 에너지 장점

🚗 수소 연료전지 자동차.

수소자동차는 수소를 연료로 주행하는 차를 말합니다. 전기자동차의 연장이며, 전기차는 배터리만 탑재하지만 수소연료전지차는 배터리의 양을 최소화하고, 수소탱크-연료전지가 추가로 탑재되어 수소로 연료전지 발전을 하여 배터리를 충전시키는 방식입니다.

 

 

 

수소자동차의 작동원리는 수소탱크에 저장해둔 수소를 전기 발생장치로 보내고, 연료전지 스택에서 산소를 화학반응시켜 전기를 만들어서 모터로 보냅니다. 모터를 움직여 전기에너지를 운동에너지로 바꿔서 주행을 하게 됩니다. 주행 상태에 따라 연료전지에서 만든 전기를 보관합니다.

 

수소연료전지차 작동 원리

'수소(Hydrogen)'란 무엇인가?

수소(H2)는 색상, 맛, 냄새가 없으며 가연성이 높고, 가장 가벼운 원소입니다. 석탄(갈탄)과 석유, 천연가스와 같은 화석 에너지 자원을 고열에서 열분해 하거나 물을 직접 전기 분해하여 수소를 얻습니다.

 

자동차 분야에서 친환경 그린카(Green car)를 만들기 위한 중요한 에너지원입니다. 자동차용 수소연료전지 배터리는 수소와 산소를 전기화학적으로 반응을 시켜 전기를 생산합니다. 화학반응을 할 때 발생하는 것은 전기, 물, 열 밖에 없습니다. 이산화탄소 등 매연이 발생하지 않는 친환경에너지입니다.

 

 

 

수소차의 연료로 쓰이는 수소는 풍부한 자원이지만 자연 상태에서 단독으로 존재하는 에너지원이 아닙니다. 수소는 물, 화석연료(석탄), 미생물(메탄가스) 등에 들어있지만 에너지로 사용하기 위해서는 수소만 따로 추출해야 합니다.

'수소'를 생산하는 방법.

수소를 생산하는 방법은 전기분해를 통해 생산하는 그린수소와 천연가스를 개질 하여 생산하는 블루 수소, 석유, 나프타에서 화학공정을 거쳐 생산하는 그레이 수소, 석탄(갈탄)을 태워 수소를 생산하는 브라운 수소 등이 있습니다.

수소차 작동 순서

*석유화학공장에서 생산되는 부생(By-product) 수소는 양이적고, 고탄소 배출 업종에서 만들어집니다. 롯데 정밀화학 등에서 나프타 생산 과정의 부생 수소를 이용해 요소, 요소수를 만들어 왔습니다.

*석탄을 태워 일산화탄소를 만들고, 이것을 물과 반응시켜 이산화 탄소와 수소를 만드는 개질(Reforming) 방법으로 800℃ 미만에서 생산하며 가장 저렴하고, 세계 석탄의 50%를 생산하는 중국의 수소 85%가 석탄 및 코크스에서 생산됩니다.

*전기분해(Eletrolyze)로 생산하는 수소는 순도가 높지만 많은 전기가 소비하게 되므로 굉장히 비싼 추출 방법입니다. 하지만 이산화탄소가 발생되지 않아 그린 수소 생산방법 중에서는 상업화가 가장 쉬워 급성장하는 분야로 〈전기분해 수조〉를 줄여 〈전해조〉라고 합니다.

'수소에너지'의 장점은?

수소에너지는 친환경적인 방식으로 생산이 가능하며, 액화 상태로 압축시켜 저장할 수도 있고, 사용 과정에서 발생하는 전력과 열(에너지)을 모두 사용할 수 있습니다.

 

 

 

▲ 생산성 - 수소는 다양한 에너지원 방식으로 생산이 가능하고, 그린 수소는 전기와 물 그리고 열만 발생합니다.

▲ 저장 및 운반성 - 수소는 액화 상태로 압축시켜 고압탱크에 저장이 가능하며, 사용 과정에서 전력과 열 모두 이용할 수 있습니다.

▲ 소비성 - 연료전지를 통해 가정용, 산업용, 수송용 등 모든 소비 부문에서 수소 이용이 가능합니다.

▲ 효율성 - 발전소 전기에너지 이용효율은 35% 수준이지만 수소에너지 연료전지의 종합에너지 효율은 전기와 열을 이용할 때 80% 수준에 달합니다.

▲ 친환경성 - 화석연료와 달리 사용 과정에서 해로움이 있는 부산물을 배출하지 않는 청정 그린에너지입니다.