[아롱 테크] '수소 폭탄' 억울한 누명에도 저장 탱크는 왜 땅 위에 설치할까

2022.06.27. 16:41:38

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연일 기름값이 고공행진을 지속하면서 내연기관차보다 하이브리드차와 전기차, 수소차 등 친환경차에 대한 소비자 관심이 높아지고 있습니다. 이 가운데 전기차는 최근 화재 사고가 연이어 발생하면서 안전성 논란이 제기되고 저렴한 연료비에 비해 충전 시간, 충전소 찾기 등 스트레스 지수가 높은데다 구매 보조금 축소로 선뜻 구매하기가 망설여집니다.

상대적으로 수소전기차(FCEV)에 관한 관심이 높아지는 추세죠. 그래서 오늘은 '수소(Hydrogen)' 얘기를 해 보려고 합니다. 전 세계적으로도 수소전기차 판매량이 증가하고 있죠. 올해 1~2월 전 세계 수소 전기차 판매량은 지난해보다 20%가량 증가했습니다. 국내 수소 전기차는 현재 약 2만 3129대( 2022년 5월말 기준)가 등록돼 있습니다.

수소 전기차는 전기차보다 충전소가 적어 충전하기가 불편하다고 생각하겠지만 그동안 지속해서 확충돼 충전 때문에 장거리를 주행하는 불편함이 줄어들고 있을 뿐 아니라 휘발유보다 저렴한 충전 비용과 전기차와는 비교할 수 없는 짧은 충전 시간은 장점이라 할 수 있습니다.

수소산업협회에 따르면 현재 수소충전소가 설치된 지역은 전국에 113곳으로 파악되고 있습니다. 또한 대표적인 수소전기차인 넥쏘는 한 번 충전하는데 3~5분 정도밖에 걸리지 않고 충전 금액 또한 1kg당 약 7250~8800원 수준입니다. 가득 채우는데 4만 5000원 가량이 필요하니까 휘발유 차량(50ℓ, ℓ당 2200원 기준)의 절반에도 못 미치는 수준입니다.

수소 충전소는 지하에 대형 유류 저장탱크가 설치되어 있는 일반적인 주유소와는 조금 다른 형태로 운영되고 있는 것도 다른 점입니다. 수소 충전소는 일반 주유소처럼 지하에 대형 수소저장 탱크가 매설된 것이 아니라 크게 두 가지 형태로 운영됩니다. 우선 수소충전소 내에 수소 제조설비를 갖추고 천연가스나 LPG 가스에서 수소를 뽑아내거나 물을 전기 분해해 수소를 생성해 수소 전기차에 공급하는 방식이 있습니다.

이 경우 수소 충전소를 건설하는 비용이 많이 들 수밖에 없어 수소 생산 공장이나 대형 운수회사, 연구시설, 자동차 제조공장 등에서 주로 운용되고 있습니다. 또 다른 방법으로는 인근의 대형 수소생산시설에서 생산된 수소를 파이프로 수소충전소까지 끌어오거나 수소를 가득 채운 튜브 트레일러를 이용해 충전하는 방식이 있습니다.

상대적으로 건설비용이 저렴하고 관리도 쉬우므로 현재 대부분 수소 충전소는 튜브 트레일러를 이용하고 있습니다. 가끔 수소충전소 부근에 가스관 형태의 대형 튜브 트레일러가 정차된 것을 보실 수 있을 겁니다. 이러한 튜브 트레일러는 수소충전소 내부 저장공간(주차장소)으로 이동해 수소 충전기와 연결됩니다.

일반적인 수소 충전소의 시스템은 대형 튜브 트레일러에 충전된 수소(최대 200bar)를 공급받아 압축한 다음 고압용기(축압기)에 일시적으로 저장(약 480~870bar)했다가 700bar의 압력으로 차량에 충전합니다. 한 번에 많은 수소를 충전하기 위해서는 고압으로 수소를 압축해야 하는데 이 과정에서 많은 열이 발생하기 때문에 수소 충전소에는 이와 별도로 대형 열교환 및 관리시스템이 설치돼 있죠.

또한 고온 고압으로 압축된 수소를 수소전기차에 직접 충전하기 위해서는 냉각장치를 통해 상온으로 변환되는데 이 과정에서 수소 충전 노즐이 순간적으로 얼어붙는 현상이 발생하기도 합니다. 수소를 충전하는데 3~5분밖에 걸리지 않는 데 반해 얼어붙은 충전 노즐을 다시 사용할 수 있도록 녹이는데 10~15분 정도의 대기시간이 필요했는데 이에 따른 불만도 많았는데요.

지난해까지만 해도 충전 노즐을 녹이는 시간과 축압기에 수소가 충전되는 시간 때문에 수소충전소마다 짧게는 30분에서 1시간 이상 줄을 서야 하는 일이 빈번하게 발생하기도 했습니다. 하지만 최근 곧바로 다음 차를 충전할 수 있을 만큼 충전 노즐 결빙을 빠르게 해결해 주는 장치가 개발돼 대기시간이 현격히 줄어들면서 수소 충전은 한결 수월해졌습니다. 외부에 노출된 수소 저장 방법을 위험하게 생각하실 텐데요.

수소는 우리가 일반적으로 알고 있는 '수소 폭탄'과는 원료의 근본이 다를 뿐 아니라 핵융합이 발생하지 않기 때문에 억울한 누명이기도 합니다. 또 밀도가 매우 낮아 대기중으로 새어 나와도 빠르게 확산하기 때문에 폭발로 이어지는 일은 없는데요. 수소 저장 탱크가 외부에 있는 것도 빠른 확산으로 폭발로 이어지는 것을 방지하기 위한 겁니다. 또 강철보다 10배 이상 강한 '탄소복합섬유'로 만든 저장 탱크이기 때문에 어떤 외부 충격에도 수소가 새어 나오거나 폭발할 위험은 없답니다.

김아롱 칼럼니스트/webmaster@autoherald.co.kr