수소연료전지

수소를 이용해 전기 에너지를 만들어내는 수소연료전지는 무공해에너지에 속한다. 수소연료전지는 석유, 가스 등과 같은 연료에서 추출해낸 수소와 공기 중의 산소를 반응시켜 물과 전기 에너지를 만들어낸다. 이는 기존 터빈발전방식이 아닌 산화 환원 반응을 이용해 전기 에너지를 만들기 때문에 에너지 효율이 더 높다.

수소연료전지의 가장 큰 특징은 '높은 효율성'이다. 종류에 따라 다르지만 40~50% 정도의 효율을 보인다. 만약 연료전지에서 발생하는 열을 함께 이용할 경우 약 80% 이상의 높은 효율성을 확인할 수 있다. 또한, 수소연료전지는 연소 과정에서 나오는 오염물질은 적으며, 수소연료전지의 크기가 작아 공간 확보에 용이하다.

수소연료전지는 주거 뿐만 아니라 드론, 건설기계, 선박, 자동차 등 다양한 분야에서 접목되기 시작했다. 2019년 10월 두산모빌리티 이노베이션에서는 세계 최초의 양산형 수소연료전지 드론을 출시했다. 이 드론은 짐 없이 2시간, 카메라가 있을 경우 1시간 50분 정도 비행할 수 있다. 또한, 특정 프로그램을 통해 파일럿 없이도 비행할 수 있는 자동 조정 기능을 제공한다. 현대자동차는 2018년 3월 수소연료전지를 장착한 넥쏘를 출시했다. 넥쏘는 5분 정도의 짧은 충전으로 609km 정도를 주행할 수 있다. 이는 1세대 모델인 '투싼' 수소전기차보다 약 40% 정도 향상된 것이다.

독일의 경우 2019년부터 수소자동차 연구개발과 충전소 확대를 위해 노력하고 있다. 2020년까지 수소자동차 충전소를 100개, 2023년까지 400개를 설치할 예정이며, 완성차 업체인 폭스바겐, 아우디, 메르세데스-벤츠도 수소자동차 상용화를 준비하고 있다.

뿐만 아니라 철도(!)에도 수소연료전지를 활용한 열차를 개발 중이다. 프랑스의 알스톰에서 개발한 탱크 1대분의 충전으로 1,000km 주행이 가능하다. 독일에서 운행하는데 열차명은 코라디아 아이린트(coradia ilint)다. 국내에서도 현대자동차와 현대로템에서 각각 수소연료전지를 활용한 노면전차와 일반열차, 고속열차를 개발하고 있다.

항공기 동력의 전기화에도 활용될 가능성이 가장 높다고 점쳐지고 있다. 기존 이차전지는 너무 무거워서 도저히 대형 항공기를 노선에 띄울 수 없기 때문에 수소를 사용하는 편이 개발에 용이하기 때문이다. 다만 이 쪽도 수소의 밀도 때문에 연료 저장 기술이 좀 더 발전할 필요가 있다.

수소연료전지는 전기안전성과 수소안전성을 확보하는 것이 매우 중요하다. 기본적인 성능뿐 아니라 절연, 기밀, 충격, 방수 및 방진, 부식 등 다양한 테스트를 통해 안전성과 내구성을 주기적으로 확인해야 한다.