수소차는 정확히 말해서 수소 연료 전기차이며 영어로는 Hydrogen Car 또는 FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle)이라 한다. 금년 2019년에 이미 출시되고 있는 수소차도 여러 종류가 있으며 현대 NEXO를 비롯하여 Honda Clarity Electric, Mercedes-Benz GLC-Class및 Toyota Mirai가 시판되고 있다.

만일 수소차가 휘발유 대신 물만 넣으면 움직이지 않나 생각한다면 이는 전혀 오해이다. 사실은 그 반대의 과정으로 수소차가 움직이게 된다. 여러가지 공정에 의해 외부에서 생성된 수소를 수소차 탱크에 저장하고 이 수소가 산소와 결합할 때 전기가 발생하게 되어 그 전기로 차가 움직이게 되는 원리의 전기차이다. 이 과정에서 수소가 산소를 만나 물이 생기게 되어 수소차는 공해가 아닌 물을 배출하게 된다. 일반 전기차는 이미 발전된 전기를 배터리에 저장하여 동력을 얻지만 수소차는 수소와 산소에 의하여 전기를 발전하는 전기 발전기를 싣고 다니는 자동차이다.

전기차와 마찬가지로 공해를 배출하지 않는 것은 같지만 수소차 만의 장점은 전기 발전에 필요한 산소를 얻기 위해 대기 중의 공기를 빨아들여 공기 청정기 역할도 하며 대기를 정화시킬 수 있다는 점이다. 또한 충전 시간이 3분 정도이며 한 번 충전에 600km이상 주행할 수 있다는 이점이 있다. 이러한 장점 때문에 여러 나라들이 수소차 개발을 하고 있다. 특히 한국, 미국, 독일, 중국 및 일본이 가장 수소차 개발에 앞장서서 다투고 있으며 각국은 구매 보조금 및 충전소 설치 보조금 등 각종 혜택을 주면서 수소차 보급을 독려하고 있다.

우리나라에서도 수소 경제가 문재인 정부의 중점 개발 전략인 인공지능, 빅 데이터와 함께 3대 투자 대상의 하나이며 금년 1월 정부는 수소차를 중심으로 수소 경제를 키우겠다는 상세 계획을 발표하였다. 2040년까지 620만 대의 수소차 생산 판매를 목표로 충전소 1,200개로의 신설 및 확대를 위해 충전소 설비의 50%(최대 15억)을 지원한다는 골자이다. 문 대통령도 수소 경제 활성화와 미세먼지 저감에 동참한다는 차원에서 수소차를 전용차로 도입하여 출, 퇴근 및 일상 업무에 이용하고 있다 한다.

수소는 석유화학 정제 과정에서도 나오는 부산물로 우리나라에서는 연간 5만 톤이 생산되어 수소차 약 25만대에 공급할 수 있는 양을 배출하고 있다. 그러나 이는 우리나라 전 차량의 1%도 안되는 차량 수이다. 따라서 수소차의 활성화를 위하여는 더 많은 수소가 앞으로 생산되어야 하는데 수소차 운영의 가장 큰 단점은 수소 만드는 데에 많은 에너지가 소요된다는 것과 충전소 건설과 수소 인프라 구축에 돈이 많이 든다는 점이다. 수소는 석탄이나 천연가스에서 추출하기도 하는데 이 과정은 750도의 고열이 필요하여 에너지 소비가 많고 공해를 유발한다는 단점이 있다. 또한 물을 분해하여 수소를 만드는 수전해 기술 (electrolysis)에는 전기를 써야하며 에너지 변환 효율성이 낮아 100의 전기를 써서 45-60 정도의 전기 밖에 만들지 못하는 단점이 있다. 또 하나의 단점은 수소차 안에서 수소와 산소와 결합하는 과정에 꼭 필요한 촉매제로 쓰이는 백금이 1대당 약 70g이 사용되는데 백금 값 때문에 수소차의 값이 비싸지게 된다.

원유 값이 비쌀 때 차선책으로 부상된 수소차의 개발이 저장량이 엄청나게 많은 미국의 셰일 원유가 저렴한 가격으로 생산되고 공급되면서 그 개발 속도는 전기차에 비해 둔화 되었다. 배터리 전기차는 수소차에 비해 가격이 싸고 또 전기 생산 가격도 안정되어 많은 자동차 제조회사는 수소차 보다는 전기차 개발에 박차를 가하고 있다. 현재 시판되는 전기차의 가장 큰 문제는 충전 기술과 배터리 크기에 따라 한 번 충전에 수 십분에서 몇 시간 이상 소요되는 것이며 충전 후 차종에 따라 200km에서 최대 350km의 주행거리 정도란 단점이 있다.

앞으로 수소차와 전기차는 소비자의 선택을 유도하기 위해 시장에서 심한 경쟁을 하게 될 것이다. 가격 및 편리하게 이용할 수 있는 충전소의 개수 및 그 위치, 그리고 전기차는 배터리 충전 시간이, 수소차는 저렴한 수소 생산 기술의 개발이 시장의 판도를 가르게 되겠다. 지구상에서 가장 풍부한 자원인 태양 에너지와 물을 이용하여 수소를 싸게 생산하는 기술이 성공한다면 우리나라의 3대 개발 목표인 수소 경제는 탄력을 받게 되겠으나 배터리 충전시간이 급격히 단축되고 매장량이 풍부한 미국의 셰일 원유가 지속적으로 저가로 공급되는 한 수소차는 전기차와 힘든 경쟁을 하여야 할 것이다.

<김창호 일리노이대 명예 석좌교수 조지 메이슨대 초빙교수>