[데일리비즈온 김소윤 기자] 수소차. 전기차는 화석연료나 원자력 발전을 통해 생산된 전기를 원료로 사용하지만 수소차는 고갈 염려가 없는 수소를 태워 전기를 만들면서 배출가스가 아닌 물을 배출한다. 이 때문에 전기차보다 수소차가 더 친환경적이라고 보는 시각도 있다.

일단 수소차의 정식 명칭은 수소 연료 전기차다. 수소를 사용해 발생시킨 전기에너지를 이용해 운행되는 자동차를 의미한다. 분류상 전기차로 보지만 우리가 알고 있는 전기차와는 다르다.

수소차가 어떤 원리로 움직이는지 좀 더 구체적으로 살펴보자. 수소차가 에너지를 얻기 위해선 연료 전지 외에도 수소와 산소가 필요하다. 이 두 기체를 연료전지로 적당히 순환시키는 시스템이 필요하다.

수소 연료 시스템은 수소 고압 저장 탱크, 수소공급 드라이브, 수소차단/공급 밸브, 수소이젝터, 연료전지(스택), 수소 재순환 블로어, 워터트랩/퍼지밸브, 가습기, 물 배출의 순서대로 이루어진다.

수소차의 연료탱크는 대기압의 약 690배에 해당하는 700BAR의 압력으로 수소기체를 머금고 있다. 운전자가 수소차 시동을 걸고 가속페달을 밟으면 내연기관의 ECU에 해당하는 FCU가 감지한다.

수소재순환 블로어는 연료전지 반응 후 남은 순도 높은 기체를 다시 돌려보낸다. 이렇게 재순환을 시켜주며 차량 출력 강도에 따라서 작동 세기가 결정 된다.

공기 순환 시스템도 살펴보자. 일단 외부공기는 에어필터를 거친다. 또 흡기차단밸브, 레조네이터, 공기블로어, 가습기, 연료 전지의 과정을 거친다. 또 가습기에서는 배기라인과 소음기를 거쳐 물과 잔여공기가 배출된다.

즉 연료전지로부터 에너지를 만들기 위해 수소와 함께 공기가 필요해 수소연료 순환 시스템과 함께 공기 순환 시스템이 존재하는 것이다.

수소차에 시동을 걸면 공기를 빨아들이게 되고 연료전지 효율을 극대화하기 위해 미세먼지 등을 걸러내는 고성능 에어필터가 이용된다. 깨끗한 공기가 필요하기 때문이다. 깨끗이 걸러진 공기는 홈기 차단 밸브, 레조네이터(소음 방지)를 거쳐 공기불로어로 이동된다.

공기불로어는 고농도로 압축된 공기를 연료전지에 보내 반응을 높이기 위함이다. 공기불로어가 고속회전을 하게 된다. 수소차 출력의 10% 정도를 사용할 정도로 에너지 소모량이 높다.

이 다음 수소와 산소의 화학반응에 필수인 습기를 위해 가습기로 공기 습도를 조절 후 연료전지로 보낸다.

연료전지에서 에너지 생성 후 발생한 물과 산소는 배기라인으로 배출되는 원리다.

여기에 더해 열을 식혀줄 시스템도 있다. 이 시스템은 내연기관과 전기차에도 존재하지만 수소차에서 더욱 중요한 역할을 한다고 보면 된다. 수소차의 연료 전지가 내연기관 발열량보다 2배 많기 때문이다.

즉 수소차 발열을 잘 식혀야 출력과 연료 전지 수명을 제대로 관리할 수 있는 셈이다.

또 열 순환 시스템을 살펴보면 저온 냉각수, 연료 전지, 스택 아웃렛 매니폴드, 라디에이터, 3way 밸브, 냉각수 펌프, COD 히터, 연료전지 순으로 구성된다.

연료 전지에서 열이 발생하면 냉각수로 적정 온도까지 낮춘다. 이 때 온도가 올라간 냉각수는 스택 아웃렛 매나폴드를 통해 라디에이터를 통과한다. 라디에이터를 통과하면서 온도가 낮아진 냉각수는 3way 밸브와 냉각수 펌프로 이동된다.

수소차 순환 시스템을 정리해보면 고압인 수소의 압력을 조절해 연료전지로 보내는 동시에 산소를 에어필터로 깨끗이 거른 뒤 공기블로어로 압축한다. 이후 습기를 더해 연료전지로 보내고 이 과정에서 발생되는 물과 잔여 산소가 배기라인을 통해 배출된다.

이 과정에서 발생한 열은 라디에이터 등의 가열 장치를 조절해 수소차의 적정한 출력을 도와주게 된다.