Why Hyundai’s Hydrogen Car Advertisements are Misleading

<Japan : Prof. Lee, Sunhoon>

현대자동자의 수소자동차에 관한 허위광고에 속아서는 안됩니다.

 

“도로 위의 공기청정기”

현대자동차의 수소자동차에 관한 광고문구입니다. 이 광고는 명확한 거짓입니다. 수소자동차는 공기청정기의 기능을 전혀 갖고 있지 않습니다. 수소자동차는 탑재되어 있는 수소가스와 공기 중의 산소 간의 화학반응으로 물이 만들어지는 과정에서 발생하는 전기를 배터리에 충전하여, 배터리에 충전된 전기로서 움직입니다.

수소가스와의 반응을 위해서 공기를 흡입하는 과정에서 공기 중의 불순물을 여과하여 제거하기 위해서 필터가 사용됩니다. 이와 같이 공기 중의 불순물을 여과하기 위한 필터의 사용은 디젤, 가솔린, 천연가스 등의 모든 내연기관 자동차에서도 동일하게 사용되는 것으로서 이 필터가 대기를 정화시킬 수 있는 능력이 없다는 것은 너무나도 상식적인 것입니다.

디젤, 가솔린, 천연가스 등의 모든 내연기관 자동차와 하이브리드 자동차들은 유해한 배기물질을 배출하는 반면에, 수소자동차에서는 물만을 배출하기 때문에, 대기환경에 무해한 것으로 말해지고 있습니다만, 수소자동차에서 배출되는 물이 공기를 정화할 수 있는 기능을 가질 수는 없습니다.

따라서 수소자동차는 어떠한 공기정화기능도 갖고 있지 않다는 점은 명확한 것입니다.

자동차는 한국의 입장에서는 매우 중요한 수출상품입니다. 그러나 수소자동차는 수출이 거의 불가능한 상황입니다. 수소자동차는 현재 한국의 현대자동차와 일본의 토요타자동차만이 개발하여 생산하고 있어, 한국과 일본을 제외한 나라들에서 수소자동차를 위한 수소충전소를 주유소와 같은 밀도로 설치할 가능성이 매우 낮기 때문입니다.

여기에 부가해서 수소자동차에 사용되는 수소가스의 생산과정에서는 막대한 량의 전기를 사용하거나, 유해한 화학물질을 배출한다는 점에서 수소자동차는 오히려 환경오염의 발생원으로 평가되어야만 할 것입니다.

그러므로 수소자동차는 일본과 한국의 국내용이며, 낮은 에너지 효율과 수소가스의 제조과정에서 다량의 유해물질을 배출함에도 불구하고, 현대자동차와 토요타자동차가 비싼 자동차가격과 부품산업에 의한 이익을 증대하기 위한 개발품입니다.

다음은 현재 실용화되어 있는 수소가스 제조방법에 관한 설명입니다.

1. 전기분해에 의한 수소가스 제조법

전기분해로 수소가스를 만드는 경우에는 2가지 방법이 사용되고 있습니다.

첫 번째 방법은 수산화칼륨을 물에 녹인 수용액에 전류를 통과시키는 ‘알카리 전해법’ 이며, 두 번째 방법은 고분자로 만들어진 양이온 교환막을 이용하는 ‘고체고분자 전해법’ 입니다.

‘알카리 전해법’ 은 오래 전부터 잘 알려져 있던 물의 전기분해 방법으로, 음극에서는 수소이온이 수소가스로 되고, 양극에서는 수산화물이온이 산소와 물로 분리되는 화학반응을 일으키게 됩니다. 따라서 음극에서는 수소가스를 수집할 수 있으며, 양극에서는 산소를 수집할 수 있습니다.

‘고체고분자 전해법’ 은 ‘알카리 전해법’ 과 동일한 반응을 얇은 고분자막을 이용해서 발생시키는 것으로, 촉매로서의 역할도 하는 양극과 음극의 사이에 고분자로 만들어진 이온교환막 (전해질막) 으로 설치하는 구조를 이용합니다. 이러한 구조는 연료전지자동차 (FCV) 에서 사용되는 고체고분자형 연료전지 (PEFC) 와 거의 동일한 것입니다. 고체고분자형 연료전지는 수소로부터 전기를 만드는 것으로, 이를 역으로 이용하면, 전기를 사용하여 수소가스를 만드는 것이 ‘고체고분자 전해법’ 이라고 말할 수 있습니다.

‘고체고분자 전해법’ 은, 대형의 물탱크가 필요로 하는 알카리 전해법과 비교해보면, 작은 설치장소로도 가능하지만, 연료전지 자동차의 연료전지의 경우와 같이 전극과 고분자막의 비용을 절감해야만 하는 과제를 안고 있습니다. 최근에는 압축기를 이용하지 않더라도 제조된 수소를 35 MPa (약 350 기압) 이상으로 승압할 수 있는 물의 전기분해장치가 실용화되고 있어, 이를 이용한 수소충전소도 실용화될 수 있습니다.

전기분해에 의한 수소가스 제조법은 어느 경우이든 대량의 전력을 소비하기 때문에 비용과 낮은 에너지 효율로 실용적인 이용에는 적합하지 않은 상황입니다.

2. 천연가스에 물을 첨가하는 수소가스 제조법

천연가스에 포함된 메탄 (CH4) 을 포함해서, 화석연료로부터 화학반응에 의해서 수소가스를 제조하는 방법을 모두 합쳐서 ‘화석연료개질법’ 이라고 부르고 있습니다. 현재 일본에서는 석탄과 석유로부터 수소가스를 제조하는 방법은 높은 비용으로 사용되지 않고 있습니다.

주로 사용되는 것은 천연가스와 수증기를 반응시키는 방법으로, 메탄과 수증기를 반응시켜서 수소가스와 일산화탄소를 만들어내는 단계를 거친 후, 다시 일산화탄소와 수증기를 반응시켜서 수소가스와 이산화탄소를 만드는 과정에서 수소가스를 제조합니다. 이 과정에서 수증기를 사용하기 위해, ‘수증기개질’ 로 불리는 방법이 적용되는 과정에서 높은 열이 요구되기 때문에, 버너 등의 별도의 가열장치가 설치되어야만 합니다.    

천연가스로부터 수소가스를 제조하는 과정에서는, 지구온난화가스로 잘 알려져 있는 다량의일산화탄소와 이산화탄소를 배출하게 되기 때문에, 이를 제거하여 수소가스를 정제하는 장치가 필요합니다.

천연가스를 이용한 수소가스의 제조는 대규모의 수소제조공장에서 이루어지고 있으나, 일부의 수소충전소에서는 도시가스로부터 위와 같은 방법을 이용하여 수소가스를 제조하여 공급하고 있습니다. 그 외에도 ‘연료전지 코제너레이션 (cogeneration)’ 의 애칭인 에네팜 (Ene -Farm) 을 비롯한 연료전지 발전장치에서는, 도시가스가 공급될 수 있는 장소에 발전장치를 설치하여 수소가스를 생산하여, 연료전지로 발전을 하고, 발전과정에서 발생하는 열을 열원으로 활용하여 에너지 효율을 향상시키는 방법을 고안해내기도 했습니다.

천연가스로부터의 수소가스 제조법은 다량의 지구온난화가스의 배출이 동반되어 대기환경의 오염을 가중시킵니다.

3. 제철소에서 코크스 생성시에 배출되는 가스를 이용한 수소가스의 제조법

수산화나트륨 (가성소다) 공장에서와 같이, 부산물에서 수소가스를 대량으로 발생시키고 있는 것이 제철소입니다. 철광석으로부터 강철을 만드는 대형제철소에서는 첫 번째의 공정으로서 철광석을 코크스와 함께 대형 용광로에 넣어, 선철이라 불리는 재료를 만들어 냅니다.

코크스란 석탄을 불에 직접 노출시키지 않은 상태로 가열하여 생산된 것으로, 제철소 내에는 코크스로가 설치되어 있습니다. 코크스는 철광석을 녹이는 열원이 되기도 하지만, 철광석으로부터 잔여물인 산소 등의 다양한 물질을 제거해주는 역할을 해주는 매우 중요한 물질이지만, 제조과정에서 코크스가스 (COG) 로 불리는 대량의 수소가스를 포함한 가스가 발생합니다. 코크스가스로부터 유독의 황화수소가스와 염소가스, 그리고 일산화산소 등의 지구온난화가스를 제거하여 수소가스를 추출하여 제조합니다. 천연가스로부터의 제조과정과 같이 일산화탄소를 수증기와 반응시켜서 수소를 추가적으로 제조할 수도 있습니다.

이 방법은 코크스가스에 다양한 물질들이 포함되어 있기 때문에, 천연가스의 경우와 비교해서 분리공정이 매우 복잡하지만, 제철소에서는 지금까지 수소가스를 산소버너용의 열원으로 이용해오고 있어, 이미 제철소에는 수소제조시설이 설치되어 있습니다.

제철소 수소가스 제조법의 경우는 천연가스로부터의 수소가스 제조법에 비해서 제조공정이 상대적으로 복잡할 뿐만 아니라 훨씬 더 다양한 유해가스를 배출하여 대기오염이 우려됩니다.

4. 그 외의 수소가스 제조방법

이상의 3개의 방법 이외에, 수소가스를 제조하는 방법으로는 삼림자원과 폐목재로부터 생산하는 방법도 있으며, 물을 직접 열분해해서 수소가스를 제조하거나, 태양열의 광에너지를 이용해서 물로부터 수소가스를 제조하는 방법도 고안되고 있습니다.

물을 직접 열분해하기 위해서는 4000℃ 이상의 고온이 필요하지만, 복수의 화학물질을 첨가하면, 1000℃ 이하에서도 수소와 산소를 분해하는 기술이 연구되고 있습니다. 이 경우에는 열원으로서 집광한 태양열 또는 차세대원자로 (고온가스로) 가 검토되고 있습니다. 태양광을 이용하여 물을 분해하는 방법도 연구되고 있으나, 높은 효율로 반응을 일으킬 수 있는 광촉매의 개발이 필수적입니다만, 아직은 개발단계에 있습니다.

 

위에서 살펴본 바와 같이, 수소자동차 자체는 물만을 배출하기 때문에 무공해라고 말할 수 있지만, 수소자동차의 연료인 수소가스의 생산공정에서 대량의 지구온난화가스와 유해물질을 배출하며, 유해가스의 배출이 없는 전기분해법에서도 대량의 전력을 사용하는 낮은 에너지효율 때문에, 기존의 디젤, 가솔린, 천연가스를 연료로 사용하는 내연기관 자동차에 버금가는 대기오염을 발생시키는 자동차시스템이라고 평가해야만 할 것입니다.

결론적으로, 현대자동차의 광고문구인 ‘도로 위의 공기청정기’ 는 허위광고이며, 수소자동차를 차세대 자동차산업의 주동력으로 설정하는 것은 대한민국에게 자동차산업의 구조개선을 지연시키고 자동차산업의 수출경쟁력을 약화시키는 커다란 재앙이 될 것입니다.

코리일보/COREEDAILY

Coree ILBO copyright © 2013-2018. All rights reserved.

This material may not be published, broadcast, rewritten or redistributed in whole or part with out the express written permission.

 

 

 

 

           

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Confirm that you are not a bot - select a man with raised hand: