미세먼지 폭격...수소차에 주목하라?

미세먼지가 갈수록 심각해지고 있습니다.

경보 문자가 하루라도 안오면

이상할 정도입니다.

이에 사회 각 분야에서

친환경 이슈가 중요해지고 있으며,

자동차 업계에서는 미세먼지 등의

매연 배출이 없는 '수소차'에 대한

관심과 수요가 늘고 있는데요,

이런 가운데 현대자동차(이하 현대차)의

다소 엽기적인(?)

수소차 마케팅이 화제입니다.

(현대차의 2세대 수소차 '넥쏘' ⓒ현대차)

먹는 물까지 만드는

궁극의 친환경성?

현대차는 작년 3월

2세대 수소차 '넥쏘(NEXO)'를 출시했는데요,

지난 1월 현대차가

곧 수소차 넥쏘가 만든 생수를

편의점에서 판매한다는 보도가 나왔습니다.

보도 이후 현대차에서는

아직 확정된 사항이 아니라고

입장을 다시 밝혔는데요,

차에서 나온 물을 생수로 판매하는 게

다소 엽기적이고 꺼림칙하긴 하지만 

아이디어 하나는 톡톡 튑니다.

현대차가 수소차에서 만들어진

생수를 판매한다는 것은,

그만큼 수소차가 '궁극의 친환경성'을 지닌

미래 지향적 모델이라는 

강한 메시지를 남긴 셈인데요,

수소차의 구조가 어떻길래

달릴 때마다 매연이 아니라

물이 생성되는 걸까요?

수소차와 전기차의 차이?

수소차를 정확히 표현하면

'수소전기차'입니다. 

본 바탕은 전기차라는 것이죠. 

그럼 일반 전기차와

차이가 무엇이냐고요? 

전기차는 전기를 배터리에 

직접 충전해서 달리지만, 

수소전기차는 수소를 충전한 후

화학 반응을 통해 전기를 발생시켜 달립니다.

전기차는 전기를

한꺼번에 많이 충전해야 하기 때문에

배터리 용량이 중요하지만, 

수소차는 수소를 통해

어떻게 전기를 잘 발생시키느냐가 핵심입니다.

수소차 핵심은 '연료전지시스템'

전기를 얼마나 잘 만드냐가

수소차에서 가장 중요하기 때문에,

수소차에 핵심 모듈 중에서

'연료전지시스템'의

원가(전체의 43~66%)가 가장 많이 듭니다. 

연료전지시스템은

'연료전지스택'과 '운전장치(또는 주변장치)'로

구분되는데요,

모델마다 다르지만 연료전지스택 원가가 

연료전지시스템 원가의 

66~78%를 차지하고 있습니다. 

스택은 실제 수소가 산소와 만나 

화학 반응을 일으켜

전기를 생산하는 발전기입니다. 

운전장치는 다시

연료공급시스템, 공기공급시스템,

열관리시스템으로 구성됩니다. 

수소차에서

생수는 어떻게 생성될까?

이 연료전지시스템에서

전기가 생성되는 원리는 다음과 같습니다. 

먼저 연료공급시스템에서

연료전지스택에 수소를 공급합니다.

수소는

연료전지스택의 음극(-)을 통해 주입되고

촉매와 반응해

'수소이온'과 '전자'로 분리됩니다.

이때 전자는 외부회로를 거쳐

모터를 구동시키는 전류를 생성하고,

수소이온은 고분자전해질(PEM,

Polymer Electrolyte Membrane) 막을 통과해

양극(+)으로 향하고 그곳에서

산소와 결합해 물이 생성됩니다.

현대차의 파격 마케팅인 '넥쏘 워터'는

이렇게 생산되는 것으로,

주변 공기를 빨아들여 전기를 만들고

물만 배출하기 때문에

미세먼지를 제거해줄 것이라

기대하는 이도 많습니다.

(수소차에서 물이 만들어지는 원리 ⓒ현대차)

투자 관점에서 중요한

연료전지스택 부품들

말이 나온 김에 연료전지스택의 부품을

하나하나 살펴보겠습니다.

투자 관점에서 어떤 부품이 중요한지,

그리고 해당 부품을 생산하는 업체가 어디인지

알고 있다면 나쁠 것이 없습니다. 

기체확산층(GDL, Gas Diffusion Layer)은

말 그대로 연료공급시스템에서 주입된 수소와

공기공급시스템을 통해 유입된 산소를

연료전지스택 내에

고르게 확산시켜주는 부품입니다. 

수소와 산소가 만나 생성된

물을 배출시키는 역할도 합니다. 

이밖에 전기적 화학반응에 의해 생성된 

열 제거, 전자가 흐르는

통로 제공 등의 역할도 담당합니다.

(ⓒ현대차)

GDL을 통해 유입된 기체는

전극(음극과 양극)에 도달합니다.

음극(Cathode)과 양극(Anode)은

PEM을 중앙에 놓고 양 사이드에 있습니다. 

음극은

수소가 주입되기 때문에 연료극, 

양극은 산소가 주입되기 때문에 

공기극이라고도 합니다. 

양쪽의 극엔 화학적 반응을 통해 

기체를 분리시키는 

촉매(Catalyst)가 발라져 있습니다. 

현재 촉매로 사용되고 있는 소재는 

백금(Pt, Platinum)입니다. 

백금은 자신은 변하지 않고 다른 물질에

화학 반응을 유발하는 성질을 갖고 있습니다.

(ⓒ현대차)

참고로 음극, 양극, 그리고 그 사이에 위치한

PEM을 붙여 하나의 셀을 이루는데 

이것을 막전극접합체(MEA:

Membrane Electricity Assembly)라고 부릅니다. 

하나의 MEA는

약 0.7V의 전기를 발생시키며,

수백 개의 MEA를 접합해야만 

수소차 모터를 구동시킬 수 있는 

전기를 생성할 수 있습니다. 

현재 현대차 2세대 수소차에는 

MEA가 440개나 접합돼있다고 합니다. 

스택(Stack)의 사전적 의미는

'무더기, 많음, 다량'인데

MEA 수백 개를 묶어놨다고 해서 

연료전지스택이라고 부르는 것입니다.

마지막 용어는 가스켓(Gasket)인데요,

가스켓은 MEA와 분리판 사이에서

산소와 수소의 누출을 방지하는 역할을 합니다. 

(연료전지스택 구성 부품 ⓒnptel)

진짜 돈 되는 곳은?

앞서 언급했듯이 연료전지시스템은

전체 수소차 원가의

43~66%를 차지하는 핵심 모듈입니다.

현재 현대차의 넥쏘는

8,000만 원을 호가하는 비싼 차량인데 

모두 연료전지시스템