1. 수소 저장 :차량 내 고압탱크에 수소가 저장되어 있습니다. 수소는 일반적으로 약 700-1000bar(10,000-15,000psi)로 압축됩니다.
2. 연료전지 반응 :수소자동차의 핵심은 연료전지입니다. 연료전지 내부에서는 수소가스(H2)가 공기 중의 산소(O2)와 반응해 전기, 물, 열을 생산합니다. 연료전지에서 일어나는 화학반응은 다음과 같습니다.
2H2 + O2 → 2H2O + 열 + 전기
3. 양성자 교환막(PEM) :연료전지 내부에는 수소와 산소 분자를 분리하는 양성자 교환막(PEM)이 있습니다. PEM은 전자를 차단하면서 양전하를 띤 수소 이온(양성자)이 통과하도록 허용합니다.
4. 발전 :수소이온이 PEM을 통과하면서 막 반대편의 산소분자 및 전자와 결합합니다. 이 반응은 차량의 전기 모터에 전력을 공급하는 전류를 생성합니다.
5. 전기 모터 :연료전지에서 생산된 전기는 자동차의 바퀴를 구동하는 전기 모터에 동력을 공급합니다. 전기 자동차와 마찬가지로 전기 모터는 자동차를 추진하는 데 필요한 토크와 속도를 제공합니다.
6. 부산물인 물 :수소연료전지자동차에서 배출되는 유일한 배출물은 수증기 입니다. 연료전지의 화학반응으로 인해 부산물로 순수한 물이 생성되고, 이는 배기 시스템을 통해 배출됩니다.
7. 수소 충전 :수소차는 수소충전소에서 충전할 수 있습니다. 수소 연료 보급은 휘발유 자동차에 연료를 공급하는 것과 유사하지만 전문 장비와 훈련된 인력이 필요합니다.
수소자동차의 장점 :
- 배출 제로 :수소연료전지차는 수증기만 배출하여 환경친화적이며, 깨끗한 공기를 만드는데 기여합니다.
- 높은 효율성 :수소연료전지는 수소를 전기로 변환하는 효율이 매우 높아 휘발유차에 비해 주행거리가 늘어납니다.
- 빠른 연료 보급 :수소 충전은 휘발유 자동차에 연료를 공급하는 것과 유사하게 비교적 빠르게 이루어질 수 있습니다.
수소자동차의 과제 :
- 수소 생산 및 인프라 :현재 수소 생산 및 유통 인프라가 제한되어 있어 수소 충전소가 부족한 상황입니다.
- 높은 생산 비용 :수소연료전지차와 수소생산·유통에 필요한 인프라는 여전히 가격이 비싸다.
- 수소 저장 :수소를 압축된 형태로 저장하려면 고압탱크가 필요하기 때문에 부피가 커지고 차량에 무게가 추가될 수 있습니다.
전반적으로, 수소 자동차는 지속 가능성과 효율성 측면에서 기존 가솔린 구동 차량에 대한 유망한 대안을 제공합니다. 그러나 수소 연료전지 자동차의 광범위한 채택을 위해서는 수소 생산, 인프라 및 비용과 관련된 과제를 해결해야 합니다.
