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수소연료전지 자동차에 적용되는 유기 하이드라이드 기술 전망

전문가 제언: ○ 최근의 지구온난화, 천연자원 고갈 등의 문제로 인해 청정에너지 및 신재생 에너지에 대한 필요성이 대두됨에 따라 수소연료와 연료전지자동차에 대한 인식도 크게 변하고 있다. 연료전지 자동차의 수요는 2020년에 1만 대, 2030년에는 500만 대의 판매가 예상되고 있으며, 수소의 수요는 연료전지자동차 1대가 소비하는 수소량을 750Nm3/년으로 기준할 경우, 필요한 수소량은 약 38억Nm3/년으로 추정된다. 최근에는 화학적으로 안정되어 있고, 수소를 고밀도로 화학 저장하며, 연료전지에 수소를 고효율로 공급하는 액체 유기재료인 유기 하이드라이드를 활용하여 안전하고 경제적인 수소연료의 저장, 수송, 사용이 가능하여 연료전지자동차, 로봇, 코드리스 가전제품의 개발에 기여하고 있다.

○ 일본의 토요타자동차에서 2014년 말에 시판을 시작한 수소 연료전지 자동차(FCEV)인 Mirai는 수소를 공기 중 산소와 화학 반응시켜 스스로 전기를 만들어내며 주행하는 자동차로, 전기모터와 배터리는 ？22℃의 악천후에서도 정상 작동한다. 토요타 연료 전지 시스템(TFCS)은 토요타 연료전지 파워 트레인, 연료전지 스택과 고압 수소 탱크 등과 하이브리드 기술을 융합하였다. 3분 정도에 수소를 완전 충진할 수 있고 1회 충진으로 약 483km의 주행이 가능하며, 최고 속도는 170km/h로 시속 100km 가속에 9초가 소요된다. 일본 내 가격은 약 6천 7백만 원 대로 일본 정부의 지원 혜택을 받으면 4천 5백만 원 대에 구입이 가능하다.

○ 현대자동차는 1998년 연료전지 자동차 개발에 착수하여 세계 최초로 수소 연료전지 자동차의 양산 체제를 구축하였으며, 2013년 북미 시장용으로 투싼 ix35 FCEV를 출시했다. 채택된 수소 연료전지 시스템의 열효율은 최대 60%로 가솔린엔진의 20%에 비해 월등하게 효율성이 좋고, 에너지 낭비가 적다. 현대 ix35 FCEV의 시스템은 100kWh 출력의 연료전지 스택과 24kWh의 리튬이온 폴리머 배터리로 구성되며, 전기모터의 출력은 약 136마력, 공인 연비는 27.8km/ℓ이다. 5.6kg 용량의 수소 탱크에 충진 시간은 5분 이내로 1회 충진으로 최대 600km 이상의 거리를 주행할 수 있다. ix35 FCEV은 최초로 수소 연료전지 자동차 가운데 미국 워즈오토의 ‘2015년 10대 최고 엔진’에 선정된 혁신적인 시스템으로 앞으로 상용화를 위한 기술개발이 기대된다.

저자: Masru Ichigawa
자료유형: 니즈학술정보