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내연기관 차 운명 쥔 미지의 연료 'e-퓨얼'

  • 2021.08.15(일) 07:40

[테크따라잡기]
수소와 이산화탄소 합성한 대체연료
'탄소배출 주범' 엔진 달린 차에 사용 가능

유럽연합(EU)이 2035년부터 내연기관 신차 판매를 사실상 금지했어요. 탄소 배출을 막기위해서죠. 규제 시기는 다르지만 미국 등 다른 국가들도 기름을 태우는 엔진이 달린 내연기관차 판매 중단을 선언하고 있죠.

하지만 내연기관차를 완전히 버릴 수 있을까요. 엔진 등 내연기관차 핵심 부품에 관련된 수많은 일자리 문제, 전기차의 에너지원인 전기를 생산할 때 탄소가 배출된다는 점 등이 숙제로 남아있죠. e-퓨얼로 불리는 탄소중립연료(electricity-based fuel, e-fuel)가 주목받는 이유도 여기에 있죠.

아우디 e-fuel 생산 설비 / 사진 = 회사 홈페이지 캡처

탄소중립연료는 수소와 이산화탄소를 합성해 만든 e-메탄, e-가솔린, e-디젤 등 합성연료를 통틀어 말해요. 신재생에너지로 물을 전기분해해 수소를 만들고, 이산화탄소는 공기 중에서 포집(분리해 모으기)하죠. 넓게 보면 기존 전력(POWER)으로 미지의 에너지(X)를 생산한다는 'Power-to-X'에 탄소중립연료가 포함되죠.

한국자동차연구원과 산업통상자원부, 한국산업기술진흥원, 한국환경산업기술원 등 자료를 통해 탄소중립연료에 대해 알아봤어요.

탄소중립 연료의 가장 큰 장점은 친환경성이에요. 공기 중의 이산화탄소를 포집하는 DAC(Direct Air Capture)방식 등을 활용하면 탄소 배출을 확 줄일 수 있죠. 여기에 저장이 쉽고 에너지 밀도가 높아요. 그래서 자동차, 선박, 항공 등 다양한 분야에 활용하기 쉬워요. 무엇보다 기존 내연기관 인프라 활용이 가능해요. 기존 내연기관을 그대로 쓰되 연료만 친환경으로 바꾸는 거죠.

해외선 일찌감치 탄소중립연료 개발에 나섰어요. 독일은 2016년부터 올해까지 탄소중립연료 관련 9개 프로젝트를 진행 중인데, 총 투자규모가 1억2690만 유로(1730억원)에 이른대요. 일본은 2050년까지 탄소중립연료 가격을 가솔린 이하로 맞추겠다는 계획을 내놨어요.

민간 기업들도 적극적이죠. 아우디는 2017년 탄소중립연료 연구시설을 설립했고, 지난해 도요타·닛산·혼다 등 일본 완성차 3사는 탄소중립 엔진 개발을 위해 탄소중립연료 연구에 들어갔어요.

국내도 탄소중립연료 연구 대열에 동참했어요. 지난 4월 산업부와 산학연 등에서 30여명이 모여 수송용 탄소중립연료(e-fuel) 연구회를 만들었죠. 지난달 열린 3차 연구회에선 현대차가 탄소중립연료 효용성에 대해 발표했어요. 내연기관 인프라와 호환이 가능하고 전기차 인프라 구축 시간을 고려하면 탄소중립연료 효용성은 더 커진다는 내용이었죠.

2019년 현대차그룹은 친환경 에너지 등을 연구하는 기초선행연구소(IFAT)를 설립했는데, 이곳에서 탄소중립연료도 연구 중이죠. 수소 생산 과정에서 이산화탄소를 이용하는 기술을 활용해 탄소중립연료를 만드는 기술이죠.

e-퓨얼 개요도/이미지= e퓨얼 얼라이언스 홈페이지
전기차 아닌 엔진 달린 차에 쓰지만
화석연료 태우지 않아 더 '친환경'

이처럼 완성차 업계가 탄소중립연료에 적극적인 이유는 기존 내연기관차를 유지하면서 친환경 패러다임에 맞게 전환할 수 있기 때문이죠. 내연기관차보다 전기차의 부품은 30%가량 줄어들 것으로 예상되는데, 전기차 확산과 함께 사라질 일자리도 지킬 수 있다는 장점도 있죠.

더욱이 전기차가 탄소 중립을 위한 완벽한 해결책이 아닌 만큼 대안이 절실한 상황이죠. 전기차는 매연을 뿜어내지 않지만, 전기를 생산하기 위해선 탄소 배출을 피할 수 없는 게 현실이에요. 특히 석탄과 가스 발전 의존도가 높은 국내 발전 구조를 감안하면 전기차가 대중화될수록 전기 생산 시 발생하는 탄소 배출이 많아질 수밖에 없어요.

하지만 아직 갈 길이 멀어요. 현재 기술 수준으로는 경제성이 너무 낮죠. 탄소중립연료를 생산하려면 고온·고압과 대량의 에너지 소비가 필요해서죠. 2017년 독일 연구기관이 동일한 거리를 주행하는 데 필요한 전력 소모량을 비교했는데, 탄소중립연료가 하이브리드 전기차(BEV) 대비 약 7배 전력이 더 필요했다네요.

가격도 아직 너무 비싸죠. 탄소중립연료 가격은 리터당 약 5000원으로 예상되는데 세금을 제외하면 현재 휘발유 가격의 10배가 넘는 셈이네요.

[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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