연료전지: 무공해와 장거리 주행

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연료전지라고도 알려진, 촉매로서 백금을 사용하여 공기 중 수소의 변환을 통하여 전력을 생산하는 방법은 100년도 더 된 기술이다.  하지만 기후 변화의 문제가 대두되고, 친환경 에너지 솔루션의 개발에 대한 필요성이 대두되자, 연료전지 차량 구동계의 개발이 탄력을 받게 되면서, 최근들어 이러한 연료전지 기술이 차량 구동계에서 가연성 엔진의 친환경적 대안으로서 그 중요성을 인정받게 되었다. 연료전지 기술은 최신 배터리 구동 전기자동차가 가진 모든 환경적 장점과 오늘날의 내연기관이 가진 장거리 주행과 빠른 급유시간이라는 장점을 모두 가지고 있다.

연료전지는 어떻게 작동하는가?  

  • 연료전지는 수소를 에너지 운반체로 사용하여 전기를 생산한다.  
  • 수소는 산소와 반응하여 전기를 생산한다. 
  • 촉매 물질은 이 화학 반응이 일어나도록 만든다.  

유미코아의 연료전지 기술  

유미코아는 지난 30년 동안 연료전지 촉매를 개발하였으며 PEM 연료전지 제품에 사용되는 백금과 이리듐 촉매를 공급하고 있다. 이러한 재료/촉매의 공급업체로서 (음극 및 양극 촉매), 유미코아는 우리의 이동 수단에 혁명을 일으킬 효율적인 솔루션을 개발하였다.

전기는 수소와 산소의 반응으로부터 직접 생성되며, 매우 효율적으로 사용이 가능하다. 연료전지 시스템이 가진 가장 큰 장점은 수소가 강력한 에너지 운반체이며, 전기 에너지가 청정 에너지라는 점이다.

연료전지 기술은 수많은 성쇠를 겪었지만, 오늘날 이 기술은 원숙한 경지에 도달하였다. 유미코아는 강력한 연구개발 파이프라인에 의한 경쟁력 있는 제품 포트폴리오를 보유하고 있으며, 유리한 입지를 확보하고 있다. 당사의 제품들은 오늘날 실제 도로위에서 사용되고 있으며, 대규모의 OEM들이 보유한 대부분의 개발 플랫폼에서 사용되고 있다.  

두 세계가 가진 최고의 장점

연료전지 차량구동계는 내연기관과 전기자동차가 각각 보유한 최고의 장점들을 모두 가지고 있다. 내연기관 차량처럼 장거리 운행이 가능하고, 빠른 급유시간을 가지고 있으며, 배터리 전기차량처럼 배기가스를 배출하지 않는다는 장점을 가지고 있다.   

차량을 운전하기 위해서는 동력이 필요하며, 더 먼 거리를 주행하기 위해서는 높은 에너지 밀도가 필요하다. 아직까지 기술적 제약이 있기 때문에 배터리를 사용하는 것만으로는 강한 동력과 긴 주행거리를 모두 제공하는 것은 쉽지 않은 일이다. 하지만 연료전지는 동력과 긴 주행거리라는 두마리 토끼를 모두 잡았다. 때문에 장시간의 물류 수송이나 장거리 이동에 매우 적합하다. 승용차는 더 적은 동력이 필요하지만, 장거리 운전에는 효과적으로 적용될 수 있다.  

하지만 아직 몇가지 뛰어넘어야 할 산들이 남아있다. 그 중 하나는 비용이다. 이를 위해서는 촉매 및 시스템 엔지니어링을 통하여 백금의 사용량을 줄여야 한다. 해결해야 할 또 하나의 문제는 자동차 업계가 연료전지 자동차를 더 저렴한 가격으로 제조하기 위해 필요한 규모의 경제이다. 가장 큰 문제점은 새로운 기반 시설을 구축해야 한다는 것이다. 파이프라인 혹은 트럭과 같은 수단을 활용하여 수소를 운반하거나, 현장에서의 직접 생산을 통해 수소의 가용성과 접근성을 향상시키고, 연료의 충전을 용이하게 만들어야 하는 것이 또 하나의 숙제이다. 이처럼 충분한 인프라를 구축하기 위해서는 막대한 투자가 필요할 것이다.  


 

연료전지의 오늘과 미래

많은 업체들이 이미 연료전지를 차량에 탑재하고 있기 때문에, 연료전지의 수요는 이미 존재한다. 하지만 그 연료전지 차량의 수는 여전히 수천대에 불과하다. 하지만 이 기술은 이미 효율성이 충분히 입증되었으며, 여러 국가에서 관련 인프라를 건설하기 시작하고 있다. 유미코아는 경쟁력 있는 고품질 제품을 생산하기 위해 연구개발에 꾸준한 노력을 기울이고 있으며, 현재 대규모의 산업 투자를 실시하고 있다. 또한 유미코아는 제조 폐기물과 수명이 다한 촉매로부터 백금을 회수하기 위한 뛰어난 수준의 재활용 공정을 보유하고 있다.

연료전지 차량은 지속 가능하고 더욱 깨끗한 대안적 연료 공급원을 제공함으로써 배터리 전기 자동차보다 더 긴 주행거리를 제공하고, 연료 보급 시간을 감소시키고, 에너지 밀도를 더욱 높일 수 있다. 이러한 장점 덕분에 연료전지 자동차는 장거리 주행 또는 에너지가 많이 필요한 화물 수송(특히 트럭)에 적합하지만, 이것이 배터리를 대신하는 것은 아니다. 연료전지는 보완적인 기술로서 오늘날의 엔진 믹스에서 중요한 부분을 차지하며, 깨끗하고 지속 가능한 이동수단을 만들기 위해서 여러가지 기술 중 하나를 제공한다.

언제부터 연료전지가 대량 생산될 것인지는 아직 정확히 알수는 없지만, 어느 시점부터 도로에서 연료전지 차량이 점점 더 많이 운행될 것이라는 사실은 더 분명해지고 있다.