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보쉬, 연료전지와 수소가 미래 모빌리티의 핵심 요소인 7 가지 이유 제시

글로벌오토뉴스 조회 수742 등록일 2020.09.07
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배터리 전기차를 향한 전동화는 점점 더 속도를 내고 있다. 자동차의 이동으로 인한 이산화탄소 배출을 줄이는 데 배터리 전기차가 중요한 요소로 여겨지고 있기 때문이다. 그러나 배터리 전력만 사용하여 장거리에서 40 톤 탑재량의 대형 트럭을 운영하는 것이 얼마나 경제적일까? 배터리 무게, 긴 충전 시간 및 오늘날 기술의 제한된 범위를 고려할 때 배터리 전기차는 대형 트럭의 첫 번째 선택이 아니다. 그럼에도 불구하고 40 톤 트럭조차도 가까운 장래에 완전 전기 모드로 1,000km 이상을 주행할 수 있으며 그 핵심은 연료전지 파워 트레인이다. 재생 가능 에너지를 사용하여 생산된 수소로 구동되는 이 연료전지 전기차는 상품의 기후 중립적인 운송을 가능하게 한다. 보쉬는 주로 트럭에 초점을 맞춘 연료 전지 파워 트레인을 개발하여 이 방향으로 첫 걸음을 내디뎠으며 2022 ~ 2023 년에 생산을 시작할 계획이다. 일단 트럭에 설치되면 보쉬 연료전지 전기차는 승용차에 점점 더 많이 적용되어 미래의 파워 트레인 포트폴리오의 필수 요소가 될 것이라고 주장하고 있다. 보쉬가 제시한 연료 전지와 수소가 미래 모빌리티의 핵심 구성 요소 인 7 가지 이유를 정리해 본다.(편집자 주).

1) 기후 중립성

연료전지에서 수소 (H2)는 주변 공기의 산소 (O2)와 반응한다. 이 반응이 방출하는 에너지는 전기로 변환되어 운전에 사용된다. 열과 순수한 물 (H2O)은 반응의 다른 산물이다. 수소는 물이 전기의 도움으로 수소와 산소로 분리되는 전기 분해를 사용하여 얻는다. 재생 에너지에서 이 전기를 생산하면 연료전지 파워트레인이 완전히 기후 중립적이 된다. 특히 대형차의 경우 생산, 운영 및 폐기를 위한 이산화탄소 배출량을 합하면 연료전지가 배터리 전기차보다 더 나은 탄소 발자국을 가진다. 연료전지 차량에 수소 탱크 외에 필요한 모든 것은 중간 버퍼 저장을 위한 훨씬 작은 배터리이다. 이것은 생산에서 탄소 발자국을 크게 줄인다. 보쉬 파워트레인 솔루션 사업부 사장 우베 각스타터(Uwe Gackstatter) 박사는“연료 전지의 장점은 배터리 전기차가 담당할 수 없는 영역에서 실제로 작용한다. " 이것은 연료전지와 배터리간에 경쟁이 없음을 의미한다. 대신 서로를 완벽하게 보완한다.

2) 잠재적인 응용

수소는 에너지 밀도가 높다. 1kg의 수소에는 3.3 리터의 디젤 엔진만큼의 에너지가 포함되어 있다. 100km를 이동하려면 승용차는 약 1kg의 수소만 있으면 된다. 40 톤 트럭은 7 킬로그램이 필요하다. 디젤 또는 가솔린과 마찬가지로 빈 수소 충전하는 데 몇 분 밖에 걸리지 않는다. 각스타터 박사는 “연료 전지는 매일 장거리에 걸쳐 더 큰 화물을 운송하기 위한 가장 좋은 선택이다. EU가 자금을 지원하는 H2 Haul 프로젝트에서 보쉬는 현재 다른 회사와 협력하여 소규모 연료 전지 트럭을 만들고 도로에 배치하고 있다. 이동식 응용 분야 외에도 보쉬는 고체 산화물 연료 전지 (SOFC) 기술을 사용하여 고정 응용 분야용 연료 전지 스택을 개발하고 있다. 이를 위한 용도 중 하나는 도시의 소규모 분산 발전소, 데이터 센터 및 전기 자동차 충전 지점이다. 파리 기후 행동 목표를 달성하려면 미래에 수소는 자동차와 상용차는 물론 기차, 항공기, 선박에도 동력을 공급해야 한다. 에너지 및 철강 산업도 수소를 활용할 계획이다

3) 효율성

파워 트레인의 친환경성과 수익성을 결정짓는 결정적인 요소 중 하나는 효율성이다. 이것은 연소 엔진이 장착된 차량보다 연료전지 차량이 약 1/4 정도 높다. 회생 제동을 사용하면 효율성이 더욱 향상된다. 차량에 직접 전기를 저장하고 이를 추진에 사용할 수 있는 배터리 전기차 훨씬 더 효과적이다. 그러나 에너지 생산과 에너지 수요가 항상 시간과 장소에서 일치하는 것은 아니기 때문에 풍력 및 태양광 발전소에서 생산된 전력은 소비자를 찾을 수 없고 저장할 수 없기 때문에 사용되지 않는 경우가 많다. 이것이 수소가 필요한 이유다. 잉여 전기는 분산된 방식으로 생산하는 데 사용될 수 있으며 유연한 저장 및 운송이 가능하다.

4) 비용

생산 능력이 확대되고 재생 에너지에서 생산되는 전기 가격이 하락하면 녹색 수소 비용이 상당히 낮아질 것이다. 90 개 이상의 국제 기업으로 구성된 협회인 수소협의회(Hydrogen Council)는 많은 수소 응용 분야의 비용이 향후 10 년 내에 절반으로 줄어들 것으로 예상하여 다른 기술과 경쟁 할 수 있다고 보고 있다. 보쉬는 현재 스타트 업 기업인 파워셀(Powercell)과 협력하여 연료 전지의 핵심인 스택을 개발하고 제조 과정을 따라 시장에 출시 할 수 있도록 하고 있다. 목표는 저비용으로 제조할 수 있는 고성능 솔루션이다. 우베 각스타터 박사는 "중기적으로 연료전지가 있는 차량을 사용하는 것이 기존의 파워 트레인을 사용하는 것보다 비용 우위에 있는 이유라고 주장한다.

5) 인프라

오늘날의 수소 충전소 네트워크는 완전한 커버리지를 제공하지 않지만 유럽에 있는 약 180 개의 수소 충전소는 이미 일부 중요한 운송 경로에 충분하다. 많은 국가의 기업들은 국가 보조금으로 지원되는 확장을 추진하기 위해 협력하고 있다. 독일에서도 정치인들은 경제 탈 탄소화에 수소의 중요한 역할을 인식하고 이를 국가 수소 전략에 고정 시켰다. 예를 들어, 수소 모빌리티 합작 회사는 2020년 말까지 독일에 약 100 개의 접근 가능한 공공 충전소를 건설 할 것이며 EU가 자금을 지원하는 H2Haul 프로젝트는 트럭뿐만 아니라 계획된 경로에 필요한 주유소에서도 작업 할 것이다. 일본, 중국, 한국에도 포괄적인 지원 프로그램이 있다.

6) 안전

차량에서 기체 수소를 사용하는 것은 안전하며 다른 자동차 연료 또는 배터리보다 더 위험하지 않다. 수소 탱크는 폭발 위험이 증가하지 않는다. 수소는 산소와 결합하여 연소되고 특정 비율을 초과하는 두 혼합물이 폭발하는 것은 사실이다. 그러나 수소는 공기보다 약 14 배 가볍기 때문에 휘발성이 매우 높다. 예를 들어, 차량 탱크에서 빠져 나가는 수소는 주변 산소와 반응 할 수 있는 것보다 빠르게 상승한다. 2003 년 미국 연구자들이 연료전지차에 대해 실시한 화재 테스트에서 플래시 화재가 발생했지만 재빨리 다시 꺼졌다. 차량은 거의 손상되지 않았다.

7) 타이밍


수소 생산은 입증되었으며 기술적으로 간단한 과정이다. 즉, 더 높은 수요를 충족하기 위해 빠르게 증가 할 수 있다. 또한, 연료 전지는 이제 상용화 및 광범위한 사용을 위해 필요한 기술 성숙도에 도달했다. 수소 협의회에 따르면 수소 경제는 충분한 투자와 정치적 의지가 있다면 향후 10 년 안에 경쟁력이 될 수 있다고 한다. 이 때문에 각스타터 박사는 지금이 수소 경제에 진입 할 때라고 강조한다.

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