수소 연료 전지란 무엇인가? - Fuel Cell 친환경 배터리 알아보기

우리가 일반적으로 '전기차'라고 하면 테슬라에서 처음 시장에 내놓은 2차 전지로 가는 차를 말합니다. 전기의 힘으로 차를 구동시키는 방식은 2차 전지 말고 하나 더 있는데, 그것이 '수소 연료 전지'입니다. 물의 전기분해 원리에서 아이디어를 얻어 전기를 일으키는 전지라고 하는데, 이에 대해 얘기해 보겠습니다.

 

 

수소 연료 전지란?

수소 연료 전지는 우리 흔히 '물의 전기분해'에서 볼 수 있는, 수소와 산소의 화학반응을 이용한 친환경 전지입니다. '전지'라는 용어를 사용하기는 했으나, 다른 2차 전지처럼 전기를 저장했다가 방출하면서 전기를 쓰는 것이 아니고, 연료인 수소를 공급하여, 수소와 산소의 지속적인 화학반응을 일으켜 전기를 생산는 발전기에 가까운 시스템입니다.

 

 

수소 연료 전지의 작동 방식

1. 수소를 공급합니다. 액체 또는 기체 수소가 전극에 공급됩니다.
2. 수소의 양성자가 전극에서 전자를 방출하고, 이 전자가 음극에서 양극으로 이동하면서 전기를 생산해 냅니다.
3. 전해질을 통과한 수소는 산소와 만나 물이 되어 배출됩니다.

 

출처: SK E&S

 

수소 연료 전지의 장단점

수소 연료 전지의 장점은 다음과 같습니다.

• 내연기관과 같은 유해 물질을 배출하지 않습니다. 유일한 배출물은 '물'입니다.
• 일반 화력 발전보다 높은 효율을 자랑하며, 폐열 회수 시 더욱 효율적인 에너지 사용이 가능합니다.
• 수소를 주입하면 되므로, 내연기관에 연료를 주입하듯 짧은 시간에 충전이 가능하며, 주행거리도 깁니다.
• 기존 발전 방식에 비해 소음이 적습니다.

 

 

 

이러한 장점에도 아직 초기 단계이므로 다음과 같은 단점이 있습니다.

• 수소 연료 전지의 시스템 비용이 매우 비쌉니다.
• 수소 생산 과정에서 발생하는 탄소 배출 문제가 있습니다.
• 수소는 매우 불안정한 물질이므로 저장과 운송에 주의가 필요합니다.
• 수소 충전소 등 인프라가 충분히 구축되지 않았습니다.

 

수소 연료 전지는 아직 충분한 양산 체제를 갖추지 못했기 때문에 위와 같은 단점이 존재하는 상황입니다. 그럼에도 불구하고 2차 전지가 가지고 있는 단점, 충전 시간이나 폐배터리 문제 등을 고려할 때 매우 큰 장점을 가진 시스템입니다.

 

현대자동차를 필두로 수소 연료 전지를 장착한 자동차 모델이 출시되고 있고, 화학 회사들에 의해 생산 판매하고 있는 수소도 유기 물질 생산에 필요한 재료에서 에너지원으로 주목받고 있으므로, 수소 연료 전지를 중심에 놓은 생태계가 어떻게 구성될지 주목해 볼 필요가 있다 하겠습니다.