논쟁의 여지가 없습니다. 적어도 판매 측면에서는 배터리 전기 자동차(또는 BEV)가 현재 왕입니다. 시중에는 수십 개의 배터리 EV 모델과 수많은 충전소가 있지만 아직은 충분하지 않습니다.
그러나 현 시점에서는 BEV가 확실한 선택이지만, 이것이 여전히 사실인지, 아니면 언젠가 결국 수소 자동차(일반적으로 연료전지 전기 자동차 또는 FCEV로 알려짐)가 대체하게 될 것인지에 대해서는 여전히 많은 논쟁이 있습니다. .
이 논쟁은 온라인에서도 다소 뜨거워질 수 있습니다. FCEV 팬들은 이 기술을 편의성과 BEV 생산으로 인해 발생하는 기후 문제와 관련된 일부 문제를 해결하는 데 도움이 되는 확실한 방법으로 보고 있습니다 . 그러나 다른 사람들은 다시 한 번 기술을 전환한다는 아이디어에 그다지 열중하지 않고 오히려 대중화되고 있는 배터리 모델을 반복하고 개선하기를 원합니다.
생소한 수소자동차의 경우, 이름에서 알 수 있듯이 수소를 이용해 전기를 만들어낸다. 운전자의 관점에서 보면, 이 경험은 휘발유 탱크를 채우는 것과 매우 유사합니다. 호스가 달린 펌프로 굴러가서 유체를 차량에 펌핑하게 됩니다. 하지만 휘발유 대신 액체 상태의 압축 수소입니다. 이 고인화성 액체는 연료전지에서 공기 중의 산소와 결합하여 전기를 생산합니다. 유일한 부산물? 난방과 물 — 그렇죠, 자동차는… 에흠… 도중에 스스로 수분을 공급해야 합니다. 물론 이 모든 것은 모든 것이 실제로 제대로 작동한다고 가정하지만 이에 대해서는 곧 자세히 설명하겠습니다.
편의성이 왕이다
수소 자동차 지지자들은 편리성을 기술을 추진하는 큰 이유로 꼽는데, 이는 일리가 있습니다. 결국, 전기 자동차를 충전하는 것은 단순히 최고의 경험이 아닙니다. EV 충전 기술은 점점 좋아지고 있지만 고속 충전소에서 충전하는 데는 일반적으로 최소 20분이 소요되며, 충전기가 비어 있을 때까지 기다릴 필요가 없습니다. 이는 퇴근길에 2~3분 만에 주유 탱크를 채우는 것과는 꽤 다릅니다.
앞서 언급한 바와 같이, 수소 자동차의 주유 경험은 내연기관 자동차의 주유 경험과 매우 유사한 경우가 많습니다. 그러나최근 많은 언론인들이 강조했듯이 FCEV에 연료를 공급하는 것이 제대로 이루어지지 않는 경우가 많습니다. 펌프는 매우 부족하며( 에너지부에 따르면 2023년 현재 총 50개 스테이션만 있음) 작동하지 않는 경우가 많습니다. 전기차 충전소도 마찬가지지만 아직 전기차 충전소는 부족하지만 수소충전소보다 몇 배나 많다.
기업과 주택 소유자의 에너지 비용 절감을 돕는 Integrity Energy 의 편집자인 Kat Garside는 "소비자의 관심을 넘어서 BEV는 미국 전역에서 훨씬 강력한 충전 인프라를 갖추고 있습니다."라고 말합니다. “전국에는 61,000개 이상의 공공 레벨 2 또는 DC 고속 EV 충전소가 있습니다. 게다가 연방 정부는 공공 충전소에 대한 접근성을 확대하기 위해 5천만 달러의 예산을 발표했습니다.”
FCEV 충전소가 EV 충전소만큼 많고, 그 중 비슷한 비율이 실제로 작동한다고 잠시 가정해 보겠습니다. 그렇다면, FCEV에 주유하는 것이 주유소에서 훨씬 더 편리할 것입니다. 몇 분밖에 걸리지 않기 때문에 역의 혼잡도 훨씬 줄어들고, 모든 역을 이용하고 있어도 오래 기다리지 않고도 이용할 수 있을 것입니다. 물론 현실과는 거리가 멀다. 현재 방송국은 소수에 불과하며, 신뢰성에 문제가 많습니다.
그러나 저는 FCEV에 연료를 공급하는 것이 "공공 주유소"에서 더 편리하다고 언급했습니다. 왜냐하면 BEV 충전의 핵심 구성 요소가 많은 운전자에게 훨씬 더 편리하게 해주는 요소, 즉 집에서 충전할 수 있는 기능이 있기 때문입니다. 이는 일상적인 사용을 위해 FCEV에 연료를 공급하는 것보다 훨씬 더 편리합니다. 집에 도착해서 플러그를 꽂기만 하면 되며, 주유를 위해 어디든 갈 필요가 없습니다.
현재 평균적으로 대부분의 FCEV는 대부분의 BEV보다 약간 더 긴 주행 거리(최대 약 400마일 정도)를 가지고 있습니다. 이는 일반적으로 주행 거리가 약 300마일인 BEV보다 훨씬 높지는 않지만 여전히 그 이상입니다.
“FCEV의 장점은 장거리 주행, 빠른 연료 공급(가솔린과 유사), 향상된 성능 및 내구성(연료 전지는 최대 20년 이상 지속될 수 있음)입니다. 게다가 (이것이 고강도 작업의 핵심입니다) 배터리의 무게를 지탱하지도 않습니다.”라고 청정 에너지 기술 회사인 Landi Technologies 의 설립자인 Andrea Landi는 말했습니다.
수소는 현대 배터리 기술보다 에너지 밀도가 훨씬 높기 때문에 더 높은 주행 거리를 달성하는 데 도움이 됩니다. 그러나 지금까지 이는 소비자를 위한 훨씬 더 긴 레인저로 해석되지 않았습니다. 이는 주로 고압 탱크와 같이 압축 수소를 저장하는 데 관련된 장비 의 무게가 많이 나가기 때문입니다. 따라서 수소는 기술적으로 훨씬 더 에너지 밀도가 높지만 FCEV는 현재로서는 이를 크게 다른 범위에서 실제로 활용할 수 없습니다.
FCEV가 더 편리한 또 하나의 핵심 영역은 바로 추운 날씨입니다. BEV는 추운 날씨에 주행 거리와 충전 속도가 떨어지는 반면, FCEV는 극도로 추운 온도에서도 효율성 저하 없이 완벽하게 작동할 수 있습니다.
약간 관련은 없지만 이 기사를 쓰면서 짧은 여행을 위한 배터리와 장거리 여행을 위한 수소 탱크가 있는 플러그인 하이브리드를 원하게 되었습니다. 나는 빗나갔다.
실제로 어느 것이 더 효율적인가요?
편의성은 제쳐두고 실제로는 어느 쪽이 더 효율적일까요? 이는 답변하기 복잡한 질문입니다. 효율성에는 많은 요소가 관련됩니다. EV와 내연기관(ICE) 차량을 비교할 때 과학은 매우 명확합니다. 배터리 생산으로 인해 EV 생산은 내연기관 자동차보다 효율성이 떨어지지만, EV는 단 몇 년 만에 내연기관 자동차를 따라잡고 능가합니다 .
하지만 EV와 FCEV에 관한 데이터는 적고, 둘 다 실제로 자체적으로 온실가스를 배출하지 않는다는 점을 고려하면 더 복잡한 데이터 포인트를 비교할 수밖에 없습니다. 이는 차량 생산과 연료 생산(및 운송)이라는 두 가지 주요 버킷으로 분류됩니다.
일반적으로 EV 생산보다 FCEV 생산과 관련된 배출량이 적습니다. 이는 EV 구성 요소 중 하나인 배터리 때문입니다. EV 배터리는 제조업체가 복잡할 뿐만 아니라 일반적으로 채굴하고 운송해야 하는 희귀 금속을 사용합니다. 일부 FCEV에는 배터리도 있지만 그 크기는 그리 크지 않으며 생산에 따른 배출량도 많지 않습니다.
그러나 현재로서는 EV에 연료를 공급하는 것이 더 효율적입니다. 전기 자동차는 완전히 깨끗할 수도 있고 상대적으로 더러울 수도 있지만, 미국의 전력망은 시간이 지남에 따라 더욱 깨끗해지고 있으며 많은 운전자가 태양광 발전을 통해 충전하고 있습니다. 미국에서는 수소 연료의 95%가 천연가스를 사용하여 생성되는데, 이러한 수소 생산 방식은 CO2 배출을 초래하므로 환경에 더 나쁜 영향을 미칩니다.
FCEV가 주류로 자리 잡게 된다면 수소 생산도 더욱 깨끗해질 것입니다. 예를 들어, 수소를 생산하는 또 다른 방법은 전기분해라고 하는데, 이는 물에 전류를 흐르게 하는 것과 관련이 있으며 자체적으로 배출물을 생성하지는 않습니다. 그러나 이것이 완벽하지는 않습니다. 전기분해를 위한 전기 생산에는 온실가스 배출이 포함될 수 있으며, 전기를 사용하여 수소를 생성하는 것이 반드시 효율적이라고는 할 수 없습니다. 단지 전기를 사용하여 자동차를 충전하는 것뿐입니다.
마지막으로 일부 식물 재료는 일부 쓰레기와 마찬가지로 수소를 생산할 수 있으며, 매립지와 폐수를 사용하여 수소를 생산하는 파일럿 프로젝트가 시작되었지만 아직 초기 단계입니다.
소유 비용은 어떻습니까?
이것은 해결하기가 약간 복잡한 또 다른 문제입니다. 현재 수소 연료는 엄청나게 비싸지만, 이는 주로 FCEV가 너무 적고 결과적으로 소비자를 위한 수소 연료 생산이 매우 제한되어 있다는 사실과 관련이 있습니다. 탱크를 채우는 데는 수백 달러의 비용이 들 수 있습니다. 이는 자동차를 충전하는 것보다 훨씬 비쌉니다. 하지만 FCEV가 더욱 주류로 자리잡게 된다면 상황은 바뀔 것입니다.
EV는 유지비가 매우 저렴합니다. EV에는 엔진이 없으며 움직이는 부분은 전기 모터로 구동되는 차축과 바퀴뿐입니다. 오일 교환이나 엔진 유지 관리가 필요하지 않습니다. 가끔 타이어 교체만 하면 됩니다. 수명 주기의 깊숙한 곳에서 적어도 10년 정도 지나면 배터리를 교체해야 한다는 사실을 알게 될 수도 있습니다. 이는 비용이 많이 듭니다. 그러나 이는 실제로 대부분의 EV 소유자가 수행해야 하는 유일한 주요 유지 관리 형태입니다. 심지어 차량을 소유한 지 수년이 지난 후에도 마찬가지입니다.
FCEV는 ICE 차량 및 BEV와 다르게 작동합니다. 그들은 특수 탱크에 수소 연료를 저장한 다음 수소와 산소를 결합하여 자동차의 전기 모터에 동력을 공급하는 반응을 생성합니다. 여기에는 여전히 ICE 차량보다 움직이는 부품이 적고 단순성이 더 높으며 결과적으로 휘발유 자동차보다 유지 관리가 훨씬 덜 필요하지만 BEV보다 움직이는 부품이 많아 유지 관리 비용이 더 높을 수 있습니다. .
일반적으로 FCEV는 소유 비용이 더 비쌉니다. 수소는 전기보다 훨씬 비싸며 이는 곧 바뀔 것 같지 않습니다. FCEV에는 주의가 필요한 움직이는 부품이 더 많지만, BEV에는 결국 교체해야 할 큰 배터리가 있습니다. 그러나 BEV는 더 낮은 연료비로 이를 보완합니다.
호주의 가정용 충전소 공급업체인 Evergreen Electrical 의 공동 창립자이자 이사인 Troy Fox는 “수소는 생산 비용이 많이 들고 저장이 어렵고 인프라도 거의 없습니다.”라고 말했습니다. "물론, FCEV는 장거리 급유가 필요한 트럭 운송과 같은 분야에서 틈새 시장을 개척할 수 있지만, 우리 대부분에게는 BEV가 더 합리적입니다."
예측
Toyota는 수소 차량에 많은 투자를 했을지 모르지만 다른 모든 주요 자동차 제조업체는 BEV에 다른 투자를 했습니다. 최종 결과는? FCEV가 객관적으로 더 우수하더라도 여전히 심각한 오르막길을 앞두고 있을 것입니다. 사실, Toyota는 그 이유를 보여주는 완벽한 예입니다. 수소에 큰 투자를 한 후 회사는 EV 개발에 대한 투자를 매우 꺼렸고 그 결과 2000년대 중반 가장 혁신적인 자동차 제조업체는 오늘날까지도 여전히 EV 개발에서 크게 뒤쳐져 있습니다.
다른 사람들은 그러한 결정을 내려야 하는 것을 원하지 않습니다. 이미 EV의 생산 및 개발, 여전히 빠르게 성장하는 EV 충전소의 설립, 전체 패키지의 마케팅에 수십억 달러가 지출되었기 때문에 FCEV로의 전환은 매우 복잡할 것입니다. 충전소가 다 있나요? 그것들은 철거되거나 다른 것으로 변환될 것입니다. 예, Electrify America는 그런 일을 원하지 않을 것입니다.
따라서 FCEV가 단기간에 주류가 될 것이라고는 생각하지 않습니다. 이는 닭과 달걀의 상황이기도 합니다. 자동차 제조업체가 새로운 수소 차량을 제작합니까, 아니면 연료를 공급하는 데 필요한 인프라를 지원합니까? 이는 EV에도 문제가 되었습니다. 그러나 인프라와 새로운 모델에 대한 공이 굴러가면서 이 문제는 완전히 해결되는 과정에 있습니다. 그리고 고속 충전소가 없더라도 고객은 최소한 집에서 충전할 수 있었습니다. 그리고 EV 충전이 점점 더 빨라지고 EV 주행 거리가 점점 길어지고 있다는 사실이 있습니다.
그러나 개인용 FCEV가 조만간 널리 채택될 것이라고는 생각하지 않지만, 다른 시장에는 수소 발전의 여지가 더 많을 것입니다. 예를 들어, 수소 연료의 밀도는 세미트럭에 대한 강력한 옵션이 됩니다.
Landi는 “상업용 차량, 특히 중형 및 대형 차량의 경우 배터리 무게(및 공간)가 문제가 될 수 있습니다.”라고 덧붙였습니다.
더욱 흥미진진한데요? 에어버스 같은 곳에서는 2035년까지 수소 동력 항공기를 만들겠다는 목표를 발표하고 수소 연료의 생성, 운송, 전달을 위한 생태계까지 준비하고 있는 항공 분야에 수소 연료를 사용할 전망입니다.
그리고 정부도 개입하고 있습니다. 이는 FCEV에 대한 공을 굴리는 데 도움이 될 수 있습니다. Garside는 “수소 자동차는 지속 가능성 경쟁에서 더디게 출발했습니다.”라고 말했습니다. “2023년에 연방 정부는 수소 생산과 연구를 장려하기 위해 70억 달러의 보조금을 할당했습니다. 이번 Investing in America 이니셔티브의 목표는 전국에 7개의 지역 청정 수소 허브를 만드는 것입니다.”
이 모든 것이 바뀔 수 있습니다. 흥미롭게도 최근 BMW와 토요타는 수소차 개발을 목표로 동맹을 맺었고, BMW는 자사의 첫 FCEV가 2028년에 출시될 것이라고 밝혔습니다. 하지만 해당 차량이 실제로 어디든 갈 수 있을지는 지켜봐야 합니다. 내 예측은 새로운 개인용 수소 차량이 실제로 판매되지 않을 것이며 BMW가 실제로 Toyota와 많은 주의를 기울여 협력하고 있으며 아마도 대형 연료 전지 차량 개발을 위한 노력의 일환일 것이라고 예상합니다.
제가 FCEV에 반대하는 것처럼 들린다면, 저는 사실 그렇지 않습니다. 그러나 나는 내 자신이 현실적이라고 생각하며 EV에 수십억 달러를 투자한 후에도 곧 또 다른 큰 변화가 일어날 것이라고 생각하지 않습니다.