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미래는 테슬라다…수소차가 대중화될 수 없는 3가지 이유

올초 열린 다보스포럼에선 현대자동차를 비롯해 ▲가와사키 ▲다임러 ▲도요타 ▲로얄 더치쉘 ▲린데 그룹 ▲BMW ▲알스톰 ▲앵글로아메리칸 ▲에어리퀴드 ▲엔지 ▲토탈 그리고 ▲혼다가 참여하는 글로벌 수소차 동맹이 결성됐다.

차세대 차량 기술 분야에서 테슬라로 대표되는 배터리 기반 전기자동차의 잠재력을 뛰어넘을 수 있을지 주목된다.

이런 가운데 독일에서 자동차 전문 교수인 페르디난트 두덴회퍼는 자신이 쓴 책 <누가 자동차의 미래를 지배하는가?>에서 수소를 활용하는 연료전지 기술에 대해 아직도 공상과학 수준이라고 직격탄을 날렸다.

연료전지는 100년전, 아니 200년전에도 기대주였고 지금도 그 수준에 머물고 있다는 것이다.

“연료전지 자동차는 미래로 가는 가장 인상적인 수단이다. 그러나 이론상으로만 그렇다는 것이 문제다. 이론상 연료전지의 역사는 거의 200년이나 된다. 1838년 독일 화학자이자 물리학자인 크리스타안 프리드리히 쇤바인이 연료전기의 원리를 발견했다. 이미 1870년이 최초의 연료전지 열풍이 일었고 이는 소설가 쥘 베른의 상상을 자극했다. 베른은 이미 “물은 미래의 탄소”라고 예언했다.”

위르겐 슈렘프 전 다임러 회장은 2000년 베를린에서 세계 최초의 제로 리터 자동차를 깜짝 발표했다. 자동차 업계에서 일종의 영구 기관과 같은 것이며 2004년이면 대량 생산이 될 것이라는 설명이었다. 이 아이디어에서 몇 백대의 시제품 차량이 나오긴 했지만 제대로된 대량 생산은 오늘날까지도 이루어지지 않고 있다.

연료전지는 탱크에 저장된 수소를 산소와 결합시켜 물을 생성하는 과정에서 전기가 만들어지는 원리다. 배기 가스 대신 물방울이 배출된다. 저자에 따르면 아주 놀랍고 간단하고 청정하게 들리는 해법이다. 그러나 실제로는 몇가지 문제가 있다. 크게 보면 3가지다.

우선 가격이다. 저자에 따르면 수소차는 인프라 투자에 상당한 비용이 소요된다.

“수소는 휘발성이 강한 기체이고, 자동차에 탱크 시스템과 연료 파이프를 설치하는 데에도 비용이 많이 들어간다. 자동차에 전기를 공급하기 위해 필요한 이른바 연료전지 스택은 물론 추가적인 전기 저장 장치도 있어야 한다. 한편 연료 전지는 언제나 균등한 전기를 내보내는데, 가속할 때 에너지가 더 많이 필요한 것처럼 자동차의 에너지 수요에 변동이 있기 때문에 성능 좋은 배터리가 필수적이다. 이 모든 것이 오늘날의 배터리 구동 방식의 전지자동차보다 연료전지 자동차의 생산비를 더욱 끌어올리고 있다.”

충전 인프라도 걸림돌일 될 수 있다.

“수소 충전소를 세우는데도 마찬가지로 엄청난 비용이 들어간다. 수소 충전 시스템은 급속 충전소나 기존 주유소들을 설립하는 것보다 몇배나 더 많은 돈을 필요로 한다.”

마지막인 세번째 단점은 수소 그 자체다.

“수소 1킬로그램은 현재 9유로 이상의 가격에 판매되고 있는데, 이 용량으로 주행 가능한 거리는 100킬로미터 정도다. 이에 비해 재래식 연료는 세금을 제하면 가격이 그 3분의 1에도 미치지 않는다. 게다다 수소는 오늘날 원유나 천연가스에서 생산되는데 이는 우리가 바라는 녹색 에너지가 아니다. 미래에는 수소가 전기로 생산된다고 하지만 그 역시 수소 생산을 확대하기 위한 인프라 구축 비용이 막대하게 소요될 것이다.”

끝으로 왜 수소로 전기를 생산해야 하는지에 대한 의문이 밀려온다. 결국에 자동차는 이 수소에서 다시 전기를 생산하려는 것 아닌가. 무엇보다 모든 에너지 변환 과정에서 적잖은 에너지가 소실된다. 이 모든 점을 고려할 때 유일한 장점이라곤 현대식 천연가스 차량의 충전 속도와 맞먹는 신속한 충전 과정 뿐이다. 이러한 사항들을 모두 생각해보면 이론적으로 연료전기 자동차가 흥미롭기는 하지만 대량 생산 제품으로서는 아직 공상과학소설속에나 나올법한 이야기라는 사실이 분명해 진다.

(이 책은 2016년에 쓰였다. 책이 나온 이후에는 2017년에는 수소차 동맹이 결성된 것은 물론 GM과 혼다가 연료전지 대량 생산에 들어간다는 계회을 발표했다. 저자는 이같은 상황에 대해선 어떤 의견을 보였는지는 확실치 않다.)

내연 기관과 전기차를 버무린 플러그인 하이브리드는 어떨까? 이에 대해서도 저자는 해법이 아니라는 점을 분명히 했다. 타협이 항상 그렇듯, 하이브리드 역시 최상이 아니라 어중간하게 포지셔닝한 느낌이 강하다는 것이다.

플러그인 하이브리드 자동차는 내연 기관과 전기모터라는 2개의 심장을 갖고 있다. 대개 30~50킬로미터를 순수하게 전기로 주행할 수 있는 이 자동차는 재래식 자동차보다 보통 1만~1만5,000유로 더 비싸다. 결국엔 2개의 엔진과 2개의 에너지 저장장치, 통산적인 연료 탱크, 그리고 배터리까지 필요하기 때문이다. 중량도 훨씬더 많이 나간다.

짧은 주행거리도 단점이다.

“오늘날의 플러그인 하이브리드 자동차는 전기주행거리가 30~50킬로미터 밖에 안 된다. 많은 단점을 안고 구입한 자동차로 고작 50킬로미터를 전기로 달릴 수 있다는 의미다. 30~50킬로미터 달리자고 그 불편한 충전 케이블을 갖고 다니겠는가.”

결국 사실상의 표준은 테슬라 스타일이다. 배터리 전기자동차로 시장을 키워나가고 있는 테슬라 모델이 내연기관 이후를 이끌어날 가장 현실적인 차량 기술이 될 것이란 게 저자의 주장이다.

차에 대해 잘 모르고, 운전도 하지 않는 입장에서 보면 <누가 자동차의 미래를 지배할 것인가?>는 자동차 산업에서 업체들간 헤게모니와 미래 관전 포인트를 짚어보는 데 있어 유용한 책이었다.

저자에 따르면 전기와 자율주행는 글로벌 자동차 시장 판세를 뒤흔들 대형 변수다. 또 앞으로의 자동차는 그냥 자동차가 아니라 거대한 모빌리티 시스템을 구성하는 한 요소가 될 것으로 보고 있다.

그럼에도 독일 자동차 업계는 올드 패러다임에 얽매여 있다고 저자는 지적한다. 내연 기관이라는 헤게모니를 지키기 위해 전기차라는 새로운 패러다임을 잡는 데 소극적이라는 것이다. 혁신 기업의 딜레마가 독일 자동차 업계에도 적용되고 있다는 얘기다.

그런만큼, 저자는 모빌리티 시스템 속에 포함되는 변화에 필요한 제도 개선 및 업계의 혁신을 요구하고 있다.

누가 자동차의 미래를 지배할 것인가? 자동차 시장에서 잘 나가는 회사들이 독일 기업인줄 알았는데, 내부에서 이런 위기론이 나오고 있다는 점이 인상적으로 다가온 책이다. [테크수다 Techsuda]

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