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  • 커버스토리

    '탈 것'의 진화…마차에서 내연기관차, 전기차, 수소차로

    소나 말 같은 동물이 아니라 자기 힘으로 가는 수레가 지구를 누비게 될 것이라는 생각은 1250년 나타났습니다. 로저 베이컨(Roger Bacon-프란시스 베이컨과 다름)이라는 철학자의 아이디어였죠. 아이디어는 ‘토머스 제퍼슨의 촛불’처럼 사람들을 타고 옮겨가면서 새로운 아이디어를 낳았습니다. 다른 사람이 불을 붙여 가도 내 촛불은 어두워지지 않는 것처럼, 아이디어도 그렇답니다. 자동차는 그렇게 잉태됐고 진화의 길에 들어섰습니다.레오나르도 다빈치는 태엽으로 움직이는 것을 설계했습니다. 아이작 뉴턴은 물을 끓여 힘을 얻는 증기를 이야기했습니다. 그러나 실행하지는 못했습니다. 1769년 자동차의 원본을 제시하고 실행한 사람이 등장했습니다. 그의 이름은 니콜라 조제프 퀴뇨. 프랑스 군인이었죠. 그는 무거운 대포를 옮길 수 있는 무엇인가를 생각하던 중 제임스 와트의 증기기관이라는 아이디어를 가져왔습니다. 커다란 증기 발생기를 실은 수레였죠. 증기의 힘을 바퀴에 전달하는 원시적 시스템도 달았습니다. ‘자동차’ 시현 날 이 물체는 최초의 자동차 교통사고를 내고 맙니다. 브레이크가 없어서 벽을 들이받은 겁니다.헤라클레이토스의 말(오래 지속되는 것은 오직 변화뿐이다)대로 퀴뇨의 자동차는 제법 오랜 기간 변화를 겪어야 했습니다. 100년 정도 뒤인 1883년 ‘혁신은 들불과 같다’는 말을 입증한 사람이 나타났습니다. 여러분이 알고 있는 자동차 브랜드 ‘벤츠’의 주인공 카를 벤츠입니다. 독일인인 그는 가솔린의 폭발력을 이용한 엔진을 선보였습니다. 바퀴가 세 개인 자전거 같은 물체에 엔진을 달았습니다. 그가 만든 ‘모토바겐’의 속도는

  • 커버스토리

    수소차, 고압수소와 산소 화학반응에서 나온 전기로 '씽씽'

    전기차와 수소차는 전기를 만드는 방식에서 뚜렷하게 대조되는데 전기차는 리튬이온전지(배터리)에 저장했던 전기를 사용합니다. 수소차는 연료통(수소탱크)에 충전된 고압 수소(H)와 공기 중의 산소(O)를 연료전지(fuelcell)에 넣어 화학반응을 일으키는 과정에서 나온 전기를 씁니다. 이 과정에서 나온 물(H2O)은 그대로 배출됩니다. 연료전지에서 나온 전기가 모터를 돌리고도 남으면 배터리에 저장했다가 나중에 쓰기도 합니다. 수소차는 전기차에 비해 수소탱크와 연료전지 등 부품이 더 필요합니다. 테슬라와 현대자동차의 대결전기차는 배터리와 모터만 있으면 만들 수 있기에 비교적 쉽게 개발할 수 있습니다. 자동차를 만들어본 경험이 없는 미국 테슬라가 2008년 로드스터를 시작으로 계속 새로운 모델을 세상에 내놓은 것도 그런 이유에서입니다. 그러나 전기차의 단점은 배터리 충전시간이 길고 주행거리가 상대적으로 짧다는 것입니다. 충전소에서 급속충전하려면 20~30분 이상 걸리고 가정에서 완속충전하려면 4~5시간 이상은 필요합니다. 한 번 충전 후 주행거리는 국내에선 최대 414㎞(쉐보레 볼트 EV) 정도로 서울과 부산 사이 경부고속도로 416.1㎞에도 못 미칩니다.반면 수소차는 한 번 수소를 탱크에 채운 뒤 609㎞ 이상(현대자동차 넥쏘) 달릴 수 있으며 충전 시간도 5분 남짓에 불과합니다. 특히 트럭이나 버스 등 대형차는 강력한 구동력을 필요로 하는데, 배터리 용량 등 현재의 전기차 기술로는 한계가 있어 수소차로 만들어야 합니다. 대신 수소차는 2021년형 넥쏘가 6765만~7095만원으로 동급 차량의 두 배 이상 비싸죠.민간 우주선 스페이스X를 성공시킨 테슬라의 일론 머스크 최고경영자(CEO)는

  • 과학과 놀자

    끓는점 차이 이용해 원유를 LPG·휘발유·경유 등으로 분리

    화학공학과에서 자주 듣는 질문 중 하나는 '석유는 언제쯤 고갈될까'이다. 흥미로운 사실은 2018년 원유의 가채연수(확인 매장량을 현재의 연간 생산량으로 나눈 값으로 앞으로 채굴 가능한 기간을 의미)는 50년인데, 30년 전에 예상한 가채연수는 43년이었다. 매년 엄청난 양의 석유가 사용되지만, 매장량은 오히려 늘어난 이유는 무엇일까? 매장량의 간단한 정의는 '불확실성 없이 검증된 기술로 상업적으로 생산할 수 있는 양'이다. 반면, 시추로 확인했지만 상업적으로 생산하기 힘든 경우 '발견 잠재 자원량'이라고 하며, 석유가 있을 가능성은있지만 시추로 확인하지 못한 경우를 '탐사 자원량'이라고 한다.두 자원량은 매장량에 포함되지 않지만 유가 상승, 정부 규제 완화, 또는 생산기술 발전에 따라 매장량으로 편입될 수 있다. 게다가 석유자원 개발 회사가 원활한 회사 운영을 위해 40~50년간의 매장량을 확보하기 때문에 그동안 가채연수는 40~50년으로 유지돼 왔다. 석유란 무엇일까석유(petroleum)는 암석을 뜻하는 그리스어 petro와 기름을 뜻하는 라틴어 oleum이 합쳐져 만들어졌다. 정제하지 않은 석유를 원유라고 하며, 이를 증류와 같은 정유공정을 통해 만든 제품을 석유제품이라고 한다. 석유는 탄소 87~83%, 수소 14~10%, 질소 2.0~0.1%, 산소 1.5~0.05%, 황 6~0.05%, 금속(바나듐, 니켈, 철 등) 1000ppm 이하 질량비율로 이루어져 있다. 석유는 액체이므로 수송 및 사용이 용이하고 열량이 높고 불순물이 적어 완전연소가 가능한 장점이 있다. 정유산업: 끓는점 차이로 제품을 나누다정유산업은 정육점과 비슷한 특징을 가진다. 정육점에서는 도축된 소를 뼈와 근육을 기준으로 안심, 등심

  • 커버스토리

    한국·일본 수소전기차 기술 앞서…주도권 놓고 각축

    수소전기차는 인프라 확충만 잘 이뤄지면 전기차를 대체해 친환경차 시장의 주요 성장 축이 될 가능성이 높은 분야다. 세계 각국이 수소전기차 시장을 선점하기 위해 여러 정책 지원을 추진하는 것은 이런 이유에서다. 수소전기차 시장의 주도권을 잡기 위한 국경을 넘나드는 경쟁은 현재 진행형이다.수소전기차 기술에서 가장 앞서 있다고 평가받는 국가는 한국과 일본이다. 현대자동차와 도요타자동차 등 민간기업을 중심으로 활발한 기술 개발이 이뤄지고 있다. 각국 정부는 기업의 기술 개발 행보에 발맞춰 수소전기차 정책 드라이브에 시동을 걸고 있다.중국과 독일, 미국 등 다른 주요 산업국도 수소전기차 시장 선점을 위한 정책 정비를 서두르고 있다. 특히 중국은 전기차 시장을 선도한 경험과 세계 최대 자동차 내수시장을 앞세워 물량 공세를 통한 대응에 나서고 있다. 독일과 미국 또한 이미 보유한 선진적 재생에너지 인프라 등을 적극 활용할 계획이다.일본, 2020년 올림픽을 수소차 확산의 계기로아베 신조 일본 정부는 2017년부터 수소전기차를 비롯한 수소경제 활성화 전략을 주요 산업정책으로 내세우고 있다. 특히 내년 열릴 도쿄올림픽을 기점으로 이를 본격 공표할 계획이다. 지난 6월 오사카에서 열린 주요 20개국(G20) 정상회의에서도 일본 주도로 수소경제와 수소연료, 수소전기차 개발 등에 대한 활발한 논의가 이뤄졌다.일본은 2030년까지 수소전기차 보유 대수를 승용차 80만 대, 상용차 1200대로 계획하고 있다. 수소 충전소도 900개 이상 건설할 계획이다. 일본은 수소 확보를 위해 국내외에서 적극적인 생산 계획을 추진하고 있다. 후쿠시마에서는 수전해를 이용한 수소 생산시설을 건설

  • 친환경 수소차 '셀프 충전'하는 파리 운전사…한국에선 언제 볼 수 있을까

    친환경 자동차인 수소차 시장 선점을 위한 경쟁이 치열하다. 수소차는 유해가스를 전혀 배출하지 않을뿐더러 공기를 정화하는 공기청정 기능도 갖추고 있어 대표적 친환경차로 꼽힌다. 현대차는 2013년 세계 첫 수소차 투싼 ix를 선보인 데 이어 차세대 모델 넥쏘 출시로 세계 시장 선점을 노리고 있다. 넥쏘는 5분 이내 충전으로 최대 609㎞를 달릴 수 있다. 하지만 수소차 확산의 핵심인 충전소 설치 등에 관한 규제가 정작 한국에선 유럽, 일본 등에 비해 훨씬 까다로워 대중화가 안 되고 있다. 실제로 유럽에서 가능한 수소차 운전자의 ‘셀프 충전’이 한국에선 불법이다. 이에 따라 개발을 빨리 해놓고도 세계 시장의 주도권을 빼앗길지 모른다는 우려가 제기된다. 문재인 대통령은 지난 14일 프랑스 파리 중심가 샹젤리제 인근 도로를 넥쏘를 타고 달린 뒤 현지 운전자가 가스를 충전하는 모습(사진)을 지켜보고 “현대차의 수소차는 세계적으로 앞서가는 차”라며 “정부도 충전소 구축 등 수소경제 생태계 확산을 위해 노력하겠다”고 했다.

  • 경제 기타

    '궁극의 친환경차' 수소차 한 발 더 앞으로… 올해는 휴게소에서도 충전 가능할까?

    지난 2월 문재인 대통령은 자율주행 기술을 얹은 현대자동차의 차세대 수소연료전기자동차(FCEV) ‘넥쏘’를 타고 서울 만남의광장 휴게소부터 판교IC까지 10㎞ 구간을 이동했다. 문 대통령은 시승 후 “한국의 수소차와 자율주행차 기술이 세계적 수준으로 올라와 있음을 확인했다”고 말했다.대통령도 반한 친환경 수소차문 대통령이 시승한 넥쏘는 현대차가 2013년 선보인 세계 첫 수소차 투싼ix FCEV를 잇는 차세대 모델이다. 5분 충전으로 600㎞ 이상 달릴 수 있다. 중형 스포츠유틸리티차량(SUV) 기반인 넥쏘의 최대 출력은 163마력에 달한다. 영하 30도에서도 시동이 걸린다. 추운 날씨에는 시동이 잘 걸리지 않던 기존 수소차의 약점을 극복했다. ‘10년, 16만㎞’ 수준의 연료전지 내구성도 갖췄다.수소차는 유해가스를 전혀 배출하지 않는다. 공기를 정화하는 공기청정 기능도 갖추고 있다. 수소차가 ‘궁극(窮極)의 친환경차’로 불리는 이유다. 넥쏘를 한 시간 운행하면 26.9㎏의 공기가 정화된다. 성인(체중 64㎏ 기준) 42.6명이 1시간 동안 호흡할 수 있는 양이다. 넥쏘 10만 대가 2시간 동안 도로 위를 달리면 성인 845만 명이 1시간 동안 호흡할 수 있는 공기가 정화된다. 845만 명은 서울시 전체 인구의 86%에 달하는 규모다.정부 실책에 손발 묶인 수소차뛰어난 기술력을 바탕으로 한 덕에 수소차에 대한 시장 반응은 뜨거웠다. 넥쏘는 예약 판매를 시작한 지 하루 만에 700대 이상 계약됐다. 넥쏘의 가격은 대당 6890만~7220만원이다. 최대 3500만원의 보조금(정부+지방자치단체)을 받으면 3390만~3720만원에 살 수 있다. 일반 중형 SUV와 비슷한 수준이다.하지만 정부의 올해 수소차 보조금 지급 계

  • 커버스토리

    차세대 친환경차 대세는 전기차·수소차...

    “현대자동차의 수소자동차 넥쏘를 사겠다는 사람이 1200명을 넘어섰다.” “현대차 코나EV(전기차)를 사려고 예약한 사람이 1만8000명 이상이지만 이들 중 6000명은 내년에야 살 수 있다.”친환경 자동차와 관련한 뉴스가 쏟아지고 있다. 넥쏘나 코나EV를 두고 ‘친환경차’라고 하는데, 대체 친환경차는 무엇일까. 넥쏘와 코나EV의 기술적인 차이는 뭘까.친환경차, 대체 뭐야?친환경차는 휘발유나 경유를 넣지 않거나 적게 넣는 차를 말한다. 배출가스가 적게 나온다는 의미다. 크게 하이브리드카와 플러그인하이브리드(PHEV), 전기자동차, 수소연료전기차(수소차) 등 네 가지로 나뉜다. 이 중 하이브리드카와 PHEV는 과도기적인 친환경차다. 휘발유나 경유를 넣지만 전기모터를 보조적으로 활용해 연비를 높이는 방식이다.휘발유나 경유를 전혀 넣을 필요가 없는 친환경차도 있다. 바로 전기차와 수소차다. 둘의 차이는 이름에서도 알 수 있다. 전기로 움직이는 차와 수소로 움직이는 차다. 하지만 이 설명은 절반만 맞다. 전기차는 전기를, 수소차는 수소를 연료로 사용하지만 ‘수소연료전기차’란 이름이 말해주듯 수소차 역시 결국 전기로 움직이는 차이기 때문이다. 수소를 차량 내 탱크에 충전한 뒤 이 수소와 공기 중에 떠다니는 산소를 연료전지에 보내 화학반응을 일으켜 전기를 생산하는 방식이다. 여기서 만들어진 전기가 모터를 돌리고, 차량을 움직인다. 반면 전기차는 전기를 직접 충전하고, 차량 내 2차전지(충전지)에 저장시켰다가 차량을 움직이는 데 쓴다. 전기를 충전해 전기로 움직이는 차를 전기차, 수소를 충전해 차 내부에서 전기를 만들어 전기로 움직이는 차를 수소

  • 경제 기타

    전기차 이어 수소차 시대 성큼 !… 한 번 충전으로 서울~광주 왕복

    현대자동차가 한 번 충전으로 서울~광주 거리인 580㎞를 달릴 수 있는 차세대 수소연료 전기자동차를 공개했다. 내년 3월부터 본격 생산에 들어갈 계획이다. 가격은 6000만원 후반대로, 정부 보조금을 받으면 실구매가는 3000만원대가 될 전망이다. 현대차는 2013년 세계 최초로 수소차 상용화에 성공했지만 가격이 비싸고 국내 충전 인프라도 부족해 큰 인기를 얻진 못했다. 하지만 이번 신차는 최대 출력을 20%가량 높였고 날씨가 추우면 시동이 잘 걸리지 않는 등 기존 수소차의 약점을 보완해 한층 진보한 것으로 평가된다.수소차의 정식 명칭은 수소연료전지차(FCEV: fuel cell electric vehicle)다. 차내 수소탱크에서 수소와 공기공급기(컴프레서)에서 전달받은 산소를 연료전지에 보내 전기를 생산함으로써 모터를 돌려 달린다. 다른 에너지 없이 수소와 산소를 반응시켜 전기를 생산한다는 점에서 ‘궁극의 친환경차’로도 불린다. 양극에 산소를, 음극에 수소를 흘리면 전기가 발생하는데 이때 부산물로 수증기가 나올 뿐 이산화탄소 등 공해물질은 전혀 생기지 않는다.수소차는 전기를 외부에서 충전해야 하는 전기차나 하이브리드차보다 한 차원 앞선 친환경차로 꼽힌다. 수소차의 장점은 5분 정도만 충전하면 수백㎞를 갈 수 있다는 점이다. 전기차는 급속 충전기를 꽂더라도 최소 20~30분이 걸린다. 다만 전기차에 비해 값이 비싼 것은 개선해야 할 숙제다. ㎏당 약 4500만원이나 하는 백금을 전기 생산 촉매제로 대당 70g씩 써야 하기 때문이다. 전기차는 배터리만 얹으면 만들 수 있고 충전소도 수소차보다 훨씬 잘 구축돼 있다.이 때문에 친환경차 시장에서는 당분간 전기차와 수소차가 공존할 것이라는 게