전기차와 수소차 원리, 장단점

전기차와 수소차 원리, 장단점

국내외로 지속가능한 발전을 위하여 여러 정책들이 전기차 · 수소전기차 등 그린 모빌리티 보급에 초점을 맞추고 있다. 친환경 자동차 구매 시 보조금, 세제혜택 및 완성차 업체에 의무 비중 등 여러 정책으로 시장은 매년 성장하고 있다.

또한 현대차는 세계 최초로 수소전기차를 상용화하였으며, 수소전기 대형 트럭 양산에도 성공하였으며, 수소전기차 넥쏘는 지난 7월까지 누적 판매량 1만 대를 돌파해 글로벌 수소전기차 판매 1위를 달성했다.

이렇게 신에너지차로 떠오르는 전기차와 수소차에 대해 알아보고, 장단점이 무엇인지, 향후 시장이 어떻게 변할지 알아보았다.

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1. 원 리

 

먼저, 전기차와 수소차 모두 전기를 원동력으로 전기모터를 돌린다는 것은 같다. 하지만 전기차의 경우 리튬이온전지(2차 전지)를, 수소차는 연료전지(Fuel Cell)를 사용해 전기를 생산한다. 리튬이온전지는 외부에서 전기를 생성한 것을 저장하지만, 연료전지는 수소를 투입하면 차체 내에서 전기를 생성한다.

즉, 전기차는 외부 전기로 배터리를 충전하고 리튬이온배터리에 충전된 전기가 방전되면서 구동한다. 반면 수소차는 수소연료전지스텍에서 자체적으로 전력을 생산한다. 수소와 산소가 백금 촉매를 통해서 생성한 전기로 구동한다.

 

2. 가 격

테슬라 모델 3

현대차 넥쏘

전기차의 경우 테슬라 모델3 기준 3,933만원 정도이며, 수소차의 경우 현대차 넥쏘 기준 6,890만원이다. 수소차는 전기차에 비해 기술 개발 초기 단계이고, 연료전지 촉매로 백금이 활용되기 때문에 가격이 비싸다.

반면에 전기차의 리튬이온전지 가격 지속적으로 하락하였다. 2005년 KWH당 1500달러에서 2014년 300달러로 80% 가격 하락하였다. 배터리 생산량 증가로 인해서 원자재인 니켈 코발트를 회사들이 그 이상으로 생산하기 시작했고, 원자재 가격이 과잉생산으로 떨어지면서 배터리 가격도 떨어지게 되었다고 한다.

 

3. 충전 및 주행

전기차 급속 시 20분, 완속 시 48시간 충전시간이 소요되며 약 350km, 수소차 5분 충전 600km이상 주행이 가능하다. 하지만 전기차 충전소 구축에 약 1억 원이 들지만, 수소차 충전소 설치 시 약 25-30억 가량이 들기 때문에 인프라를 구축하는 데에 어려움이 있다.

 

4. 운용비

에너지 효율, 즉 km당 비용은 전기차는 25원 수소차는 75원이다. 수소의 경우 원재료는 거의 무료이지만 운반비가 엄청 높고 전기차는 심야 완속 충전으로 비용 절감 가능하기 때문이다.

 

5. 결론(장단점)

1) 전기차
 ▲ 장점 : 상대적으로 가격이 저렴하며, 충전 인프라 보급이 용이함
 ▲ 단점 : 저/고온 시 성능이 저하될 수 있고, 배터리용 원자재 수급이 불안정함

2) 수소차
 ▲ 장점 : 장거리 운행 가능, 초기 단계로 개선 가능성이 높음
 ▲ 단점 : 비싼 수소 운반비, 충전소 구축, 백금 촉매 등

글로벌 자동차 시장은 코로나로 인하여 규모가 축소되고 이후 성장도 더딜 것으로 예상되지만, 전기차 및 수소차의 점유율은 높아지고 큰 성장세로 발전할 것으로 보인다. 지난해 글로벌 전기차 판매는 220만 9천831대로 전년보다 10% 증가했다고 한다.

특히 전기차의 경우 기술 발달에 힘입어 급격한 가격 하락으로 향후에는 보조금을 제외하고도 경제성이 내연기관차보다 우수할 것으로 예측된다. 수소차도 계속해서 기술 개발이 이어지고 있기 때문에 경제성이 개선될 여지가 있다. 

두 종류의 신에너지차 모두 각 장단점이 있기 때문에, 단거리는 전기차, 장거리는 수소차 중심으로 상호보완적 발전 가능성 높아 보인다.