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수소전기차

현대자동차그룹은 2013년 세계 최초로 수소전기차 양산에 성공한 이후 수소전기차의 대중화에 전력 투구하고 있습니다.
작은 물방울로 시작된 수소전기차 프로젝트가 이제 새로운 시대의 거대한 물결이 되어 세상을 놀라게 하고 있습니다.

수소전기차의 쉼터가 되어줄 수소충전소

세계 각국은 오래 전부터 에너지 절감과 친환경 에너지 사용을 위한 정책을 펼치고 있습니다.
그 중에서도 수소는 오랫동안 화석에너지를 대체할 친환경 에너지로 손꼽혔습니다.
그리고 수소를 가장 발 빠르게 적용하고 있는 분야가 수소전기차입니다. 친환경적인 에너지 제조 과정과 뛰어난 안전성으로
주목 받고 있는 수소에너지, 현대자동차그룹이 직접 투자하고 구축하는 친환경 수소 충전소를 소개합니다.
현대자동차그룹 안성 수소충전소 'H 스테이션' 이미지

현대자동차그룹 안성 수소충전소 ‘H 스테이션’

수소충전소의 종류

수소충전소는 수소 수급방식(자체 수소 생산 여부)에 따라 Off-site 방식과 On-site 방식으로 분류됩니다.
현재 국내에 구축된 수소충전소는 대부분 튜브트레일러 방식(Off-site)이며, 향후 구축될 대용량 수소버스 충전소에는 On-site 방식이 적용될 예정입니다.

수소충전소의 종류 설명 테이블 - 구분, 생산 및 공급 방식
구분 생산 및 공급 방식
Off-site 수소충전소
(외부로부터 수소 공급)
공장에서 생산된 수소를 파이프라인, 튜브트레일러 등으로 수소 공급
On-site 수소충전소
(자체적으로 수소 생산)
충전소 내에서 천연가스 추출(개질), 수전해 등 통해 수소 생산

수소충전소의 구성 및 충전 과정

튜브트레일러 방식 수소충전소를 기준으로 볼 때, 수소충전소는 CNG 충전소와 유사하게 압축기, 저장용기, 냉동기/칠러, 충전기로 구성되어 있습니다. CNG 충전소와는 충전 과정에서 발생하는 수소의 온도 상승을 방지 위한 냉각설비가 추가된 점이 다릅니다.

1단계 수소 공급:튜브 트레일러, 2단계 수소 압축 : 압축기, 3단계 수소 저장 : 고압·중압 수소 저장용기, 4단계 냉각/충전 : 냉동기·칠러,디스펜서(충전기) - 수소충전소의 구성 및 충전 과정 설명 이미지

수소충전소의 1일 최대 충전 대수

현대자동차그룹이 구축하는 수소충전소는 현재 14시간 운영 기준으로 하루 최대 넥쏘 70대 충전을 할 수 있습니다.(5kg/대 충전)
다만 고압(900Bar) 저장탱크가 적용되지 않은 수소충전소의 경우, 연속으로 많은 차량을 충전하면,수소가 압축기를 거쳐 고압을 유지하기까지 추가적인 시간이 소요될 수 있습니다.
향후 수소충전소 설비 기준 상향(1,200kg/day(24hr) 이상)을 통해 수소전기차 충전 가능 대수가 증가될 것으로 예상됩니다.

  • 현대자동차그룹 수소충전소 사양 : 25kg/hr (10시간 운영 시 250kg/day, 24시간 운영 시 600kg/day 충전)
  • 넥쏘 수소저장 용량 : 6.33kg (보통 4~5kg 정도 충전함)
수소차 넥쏘 이미지

수소버스의 충전 시간

현재 수소충전소의 충전 능력으로는 버스 1대당 약 30분 가량 소요되는데 이는 현재 수소충전소가 승용차 충전에 적합하도록 설계되어 있기 때문입니다.(수소버스 충전과 압력 회복시간까지 고려하면 총 50분 소요, 즉 수소버스 충전 후 다음 충전까지 50분 대기)
향후 수소버스 개발이 완료되어 보급이 본격화 된다면 상용차량용 수소충전 프로토콜(최대3.6~7.2kg/min)이 개발되고 이를 반영한 충전설비가 도입되어 충전 시간은 15분 이내로 단축될 것으로 예상합니다.

  • 양재충전소 사양 : 넥쏘 14대/일 (5.4kg/대, 700기압 충전), 충전속도 약 1kg/min
  • 2018년부터 수소버스 2대가 서울과 울산에서 실증사업으로 운행되고 있음.
    서울에서 운행되는 수소버스 경우, 양재수소충전소에서 충전하고 있으며, 해당 충전소는 승용차 전용으로 수소버스 1대 충전소 30분 가량 소요.
  • 현대자동차그룹 수소버스 수소저장 용량 : 33kg (700기압 기준)
수소버스 이미지

수소충전소의 안전성

수소충전소에 적용되는 주요 설비의 부품은 국내·외 인증을 받은 것을 사용합니다. 각 국가별 설치 기준에 따라 수소가스 검지기, 불꽃(화염) 검지기, 온도/압력센서 및 인터록(Interlock) 안전장치를 충전소에 적용하고 있으며 이를 통해 수소충전소의 안전을 확보하고 있습니다.
국내 수소충전소 설치는 고압가스안전관리법에 따라 한국가스안전공사의 안전검사를 받고 관할 행정관청의 승인을 받아 설치되고 있으며 안전관리기준은 일본과 유사한 수준입니다. 전세계 충전소는 현재 약 370기 운영 중인데, 프랑스의 경우 에펠탑 인근에 수소충전소가 설치돼 있고 일본도 도쿄타워 옆과 건물 밀집지역에 위치해 있는 등 국제적으로 충전소의 안전성은 입증된 것으로 볼 수 있습니다.

수소차의 연료로 사용되는 수소와, 수소폭탄에 사용(1억 도의 온도 하에서 가능) 되는 중수소, 삼중수소의 양성자, 중성자, 전자 관계 설명 이미지

검증 마친 수소충선소의 안전성

각 국가별 수소충전 보급 로드맵

  • 일본, 중국 수소충전 보급 로드맵 이미지
  • 한국 수소충전 보급 로그맵 이미지

일본과 중국도 수소 사회로 가기 위한 계획을 갖고 있습니다. 일본은 2014년 ‘연료전지 전략 로드맵(~2040)’ 발표를 통해 2020년 도쿄올림픽을 기점으로 수소 사회 진입을 목표로 하고 있습니다. 중국은 수소차를 미래 산업으로 지정해 2020년까지 5,000대, 2025년까지 5만 대, 2030년까지 100만 대를 보급하고, 수소충전소도 2020년까지 100개소, 2025년까지 300개소, 2030년까지 1,000개소를 구축한다는 목표를 세웠습니다

우리나라의 수소자동차와 수소충전소 보급 현황은 어떻게 될까요? 국내 수소차는 2018년 기준으로 약 18,000대 (내수 약 9,000대)가 보급되어 있으며, 그에 따른 수소충전소 설치 확대가 필요한 시점입니다. 정부는 2022년까지 수소충전소 310곳을 구축할 계획을 갖고 있고, 환경부는 2018년 기준으로 14개소가 설립되어 있으며, 연내 10개소 추가 건설 중 입니다.

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