21세기 현대 사회는 여러 가지의 변화를 추구하면서 빅 데이터의 본격적인 시대로 접어들고 있습니다. 산업의 주도적인 핵심 동력이 빅데이트의 자료를 사용하는 방법으로 점차 정착되어가고 있습니다. 수소차는 자율주행이나 다른 전기차의 모습들과함계 기존 내연기관의 변혁을 가져오는 운송수단입니다.
수소차
수소차에대해서 알아보자
수소차는 무엇인가
정의
수소차는 연료전지를 사용하여 수소를 이용해 발전하는 차량입니다. 전기차와 함께 친환경 차량으로 주목받고 있으며, 이산화탄소 배출량이 매우 낮고 충전 시간이 짧은 것이 특징입니다.
수소와 산소
기본 작동 방식
수소 연료전지는 수소와 산소의 반응을 통해 전기를 생산하며, 별도의 배터리를 포함하고 있다가 필요에 따라 전기를 공급하여 차량이 움직입니다. 자동차 회사들은 수소차의 상용화와 대중화를 위해 연구와 개발을 지속하고 있습니다.
세계의 수소차들
현대자동차의 넥쏘, 토요타의 미라이, 혼다의 클래리티 등이 대표적인 수소 연료전지 차량입니다. 이러한 수소차는 전기차에 비해 주행거리가 멀고, 충전 시간이 약 5분 정도로 상대적으로 짧기 때문에 매력적인 대안으로 인식되고 있습니다.
생산 비용
수소차의 생산 비용이 아직은 높은 편이고, 수소 제조 과정의 에너지 효율과 환경적 이슈로 인해 완전한 친환경 차량으로 인정받지 못하고 있는 점이 단점입니다. 또한, 수소충전소의 부족으로 인한 인프라 구축이 절실한 상황입니다.
정부의 참여
정부와 기업은 수소차의 인프라 확대와 연구 개발에 힘이 되려고 노력하고 있으며, 제로 에미션을 지향하는 미래 자동차의 하나로 빠르게 자리 잡고 있습니다.
결론
수소차는 전기차와 함께 친환경 신산업으로 인한 경제 산업의 선두주자로서 기대를 모으고 있습니다. 앞으로 한계를 극복하고 에너지 효율과 생산 공정, 인프라의 발전을 이루면 수소차는 기후 변화와 환경오염 문제에 대응할 수 있는 미래 이동수단의 한 축인 것으로 보입니다. 동시에 전기차와 경쟁하면서도 상호 보완재로 발전을 이끌어 나갈 것으로 예상되며, 지속가능한 미래 에너지 사회를 이룰 수 있는 기술로 각광받고 있습니다.
연료전지
수소연료전지의 작동원리
연료전지스택과 그 기본 구조와 원리
수소차의 전기에너지를 생성하는 연료전지(Fuel cell)에서 전자와 수소의 분리현상이 발생한다. 그러면 생성된 전자는 전기로 배터리에 충전되거나 전기모터에 전달되어 동력의 원천으로 사용된다. 연료전지의 스택 구조는 이렇게 설명된다. 양쪽으로 분리막이 되어있고 안쪽으로 각각 연료극과 산소가 들어오는 공기극이 존재하는데 가운데 전해질막이 있다. 연료극은 음극이며 공기극은 양극으로 본다. 이 양쪽 극에는 백금을 사용하여 촉매역할을 한다.
반응 원리
수소에서 분리되어 나온 전자는 전기를 생성하면서 모터로 이동하여 전기력을 발생한다. 그리고 공기극에서 나온 전자와 전해질을 통해 나온 수소이온이 물을 생성하여 배출된다.
촉매의 역할
백금은 수소와 산소가 반응하는 정촉매(반응 빠르게)의 역할을하는데 먼저 수소와 산소의 분자들이 원자 간의 결합이 끊어지고 에너지 장벽을 충분히 쉽게 넘을 수 있게 한다. 백금선은 에너지 장벽을 넘을 수 없는 이들 수소와 산소를 더 쉽게 물로 변환될 수 있도록 한다.
세계의 수소차들
현대 넥쏘(NEXO)
넥쏘는 미국 EPA의 기준으로 충전하면 595km 를 주행한다. 전기 모터는 120kW로 최고 163마력을 내며, 토크 역시 최대 40.3 kgm의 성능을 발휘한다. 이 수소차는 독자적을 개발한 전극막접합체(MEA)와 금속분리판으로 연료전지에 적용했다.
토요타 미라이
2014년에 출시한 미라이는 시장에서 이미 누적 판매량이 5300대 이상을 기록하였다. 수소탱크 저장량은 5kg이며 저장압력은 70 Mpa를 사용한다. 한번 충전하면 502km 주행가능하며 최고 154마력을 내며 최대 토크는 34.2 kgm이다.
혼다 클래러티
이 수소차는 수소연료 탱크 용량이 5.46kg이며 1kg당 주행거리는 107.8km로 세 수소차들 중에서 가장 길다. 최대 주행거리 역시 클래러티가 589km를 주행가능하다. 마력은 170으로 130kW를 발휘하는 성능을 나타낸다. 2023년 현재는 단종된 차이다.
이렇게 수소차들을 살펴보았다.
현대
토요타
혼다
