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수소전기차, 전기차보다 1.5배 비싼 이유

  • 2021.05.30(일) 07:30

[테크따라잡기]
배터리에 외부전기 충전해 달리는 전기차
수소로 연료전지에 전기 채우는 수소전기차
"기술 상용화에 따라 가격 1.5배 차이"

친환경 흐름에 맞춰 자동차 업체들이 '탈(脫) 내연기관'을 선언하고 있어요. 화석연료를 태우는 과정에서 이산화탄소 등을 발생시키는 내연기관차가 환경오염의 주범으로 지목받고 있어서죠. 

주요 자동차 기업들은 머지않아 내연기관차 판매를 중단하겠다고 선언한 상태예요. 미국 자동차 기업 포드는 2030년까지 생산량 40% 가량을 탄소 무배출 자동차로 내놓기로 했어요. 제너럴모터스(GM)는 2035년까지 내연기관차 생산을 중단하고 전기차 기업으로 탈바꿈하겠다고 선언했고요. 

현재 자동차 업체들이 개발하는 친환경차는 크게 두 종류예요. '전기차'와 '수소차'죠. 둘은 비슷한 점도 있지만 차이점도 있어요. 이번 '테크따라잡기'에서는 전기차와 수소차에 대해 비교해드릴게요.

전기충전소에서 충전중인 현대차 전기차 아이오닉5 / 사진 = 현대차

배기구 있는 수소전기차, 없는 전기차

본격적인 설명에 앞서 명칭부터 정확하게 짚고 넘어갈 필요가 있어요. 바로 수소차인데요. 수소차의 정확한 명칭은 '수소전기차'예요. 수소를 이용해 전기를 만들고 그 전기를 동력 삼아 자동차가 움직이기 때문이죠. 정확한 표현을 위해 수소전기차라고 부르도록 할게요. 

전기차와 수소전기차의 가장 큰 공통점은 '친환경'이라는 점이죠. 두 차 모두 구동 과정에서 대기오염 물질을 배출하지 않아요. 외관상 차이가 있다면 배기관 있고, 없다는 점이에요. 전기차는 부산물이 발생하지 않아 배기관이 없어요. 하지만 수소전기차는 배기관이 달려있어요. 산소와 수소가 만나면 전기와 물이 생성되는데요. 전기는 동력원으로 쓰고 물은 밖으로 배출하는 거죠. 배기구이라기 보다는 배수구가 더 맞겠네요.

다음으로는 전기차와 수소전기차의 구조적인 공통점을 알아볼게요. 두 차 모두 엔진 없이 전기모터로 차를 구동한다는 점이 가장 큰 특징이에요. 엔진이 없으니 내연기관차보다 조용하죠. 엔진 가동으로 발생되는 진동도 거의 없어 주행감도 내연기관차보다 좋다는 평가를 받고 있어요. 

차이점도 있어요. 전기를 생산하는 방식이 달라요. 전기차에는 전기에너지를 저장하는 배터리가 내장돼있어요.차가 움직일때는 배터리에 저장된 전기에너지가 구동모터로 이동해요. 전기에너지를 받은 구동모터는 운동에너지로 전환돼 바퀴를 굴리죠.

수소전기차는 전기에너지를 저장하는 전기차와 달리 수소연료전지가 탑재돼있어요. 수소연료전지가 뭐냐고요? 일단 전지라는 용어부터 정리할 필요가 있어요. 전지는 화학 반응 등을 통해 전기에너지를 만드는 장치를 말해요. 즉 수소연료전지는 수소를 태워 전기를 생산하는 발전기라고 생각하면 돼요. 

전기에너지를 생산하는 방식도 다르니 충전방식도 다르겠죠. 전기차는 배터리에 전기 에너지를 충전하는 방식이에요. 핸드폰 배터리가 떨어졌을 때 충전기를 꽂아 충전하는 방식이라고 생각하면 돼요.

핸드폰마다 차이는 있겠지만 완전 충전을 하는데 적지 않은 시간이 걸리잖아요. 핸드폰보다 크기가 훨씬 큰 전기차를 충전하는 건 훨씬 더 시간이 걸리겠죠? 전기차를 한번 충전하기 위해서는 6시간 정도 소요돼요. 급속 충전할 경우 80% 채우는 데 30~40분 정도가 걸려요. 최근엔 급속충전 시간이 20분 내외로도 당겨졌죠.

수소전기차는 수소를 연료전지에 주입하면 돼요. 수소연료전지에 수소를 주입하면 내부에서 자체적으로 전기를 생산하죠. 그래서 전기차보다 충전시간이 훨씬 짧아요. 3~5분 정도면 충전이 완료돼요. 

수소충전소에서 충전중인 현대차 수소전기차 넥쏘 / 사진 = 현대차

"수소 상용화까지는 아직…인프라 구축 미비"

전기차와 수소전기차가 아직 넘어야 할 산도 많은 상황이에요. 전기차와 수소전기차 모두 아직 미완의 기술이라는 평가를 받고 있어요. 우선 두 차 모두 내연기관차에 비해 가격경쟁력이 밀리는 상황이에요. 현재 기술력으로는 배터리, 연료전지 등 전장부품들을 내연기관차 만큼 대량생산할 수 없기 때문이죠.

친환경차 시장에 대해 자세한 설명을 듣기 위해 김필수 대림대 자동차학과 교수의 도움을 받았어요. 아래는 김 교수와 전화 통화한 내용이에요.

"전기차는 내연기관차보다 약 1.5배 정도 가격이 높고요, 수소전기차는 전기차보다 1.5배 비싸요. 이는 기술 상용화 차이죠. 아무래도 수소전기차보다 전기차가 기술 상용화가 더 됐고 기술적 측면에서 조금 더 나아갔죠. 수소전기차는 국내에서 중점적으로 밀어서 그렇지 아직 상용화까지 멀었어요. 수소전기차를 대량생산할 정도의 기술력도 초기 단계죠."

수소전기차는 상용화를 위한 인프라 구축도 미비한 상황이에요. 김 교수의 설명을 좀더 들어보죠.

"전기차는 충전소가 많은데 수소전기차 충전소는 전국에 56개뿐이에요. 설치 비용이 막대하게 들어가서죠. 승용차를 위한 수소전기차 충전소 설립에 30억원 정도가 들어가요. 대형버스나 트럭 등은 더 큰 압력의 수소가 들어가 비용이 더 들어요. 70억원 정도되죠. 부지도 일반 주유소보다 더 커야되는데 부지확보도 쉽지 않죠. 님비(지역 이기주의)현상 때문이죠. 지역 주민들이 수소를 폭발가능성때문에 꺼리는 것이 현실이죠."

이처럼 수소전기차 시장이 갈 길은 멀지만 기업들은 투자를 아끼지 않고 있어요. 전기차에 대한 공격적인 투자도 마찬가지죠. 앞으로 내연기관차만으로는 경쟁에서 밀릴 수 있다는 위기감때문이죠.  

포드는 2025년까지 전기차 개발을 위해 300억달러(33조5400억원)를 투자하기로 했어요. SK이노베이션과 합작해 배터리 생산을 위한 합작법인을 건설하기로 했고요. GM도 LG에너지솔루션과 손잡고 미국에 대규모 전기차 배터리 공장을 짓기로 했어요. 현대자동차도 수소전기차 개발을 위해 4조5000억원을 투자하고 있죠. 전기차와 수소전기차 중 어느 차가 미래 친환경 자동차 시장을 이끌어 갈지 궁금해지네요.

[테크따라잡기]는 한 주간 산업계 뉴스 속에 숨어 있는 기술을 쉽게 풀어드리는 비즈워치 산업팀의 주말 뉴스 코너입니다. 빠르게 변하는 기술, 빠르게 잡아 드리겠습니다. [편집자]

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