수소폭탄과 반응원리 달라
현대차, 안전인증 27개 획득
휘발유·LPG, 수소보다 위험
[천지일보=김정필 기자] 지난 1월 정부가 ‘수소경제 로드맵’을 발표한 가운데 수소전기차에 대한 관심이 증가하고 있다. 국내에서는 현대자동차가 2013년 2월 세계 최초로 수소전기차 ‘투싼 ix35’를 양산하고 지난해 3월 2세대 수소전기차 ‘넥쏘’를 출시하면서 업계를 이끌어 가는 모양새다. 한국자동차산업협회(KAMA)의 ‘2018년도 자동차 신규등록 현황분석’에 따르면 지난해 신규등록된 수소차는 현대차 ‘넥쏘’를 포함해 731대다. 전년도(83대)에 비해 780.7% 성장해 정부의 연간 보급목표인 659대를 초과했다. 수소차의 보급이 확대되고 있지만 일각에서는 안전성에 대해 우려의 목소리를 내고 있다. 수소차에 대한 오해와 진실을 팩트체크 해봤다.
◆ 수소차? 수소전기차? 수소연료전지차?
일반적으로 말하는 ‘수소차’의 정확한 이름은 수소연료전지자동차(FECV, Fuel Cell Electric Vehicle)다. 이것을 줄여서 ‘수소전기차’ 혹은 ‘수소차’라고 부른다. 수소차는 탱크에 저장된 수소와 공기 중의 산소가 화학 반응으로 연료전지 시스템에서 전기를 생성해 모터를 돌려 움직이는 구조다.
◆수소전기차, 교통사고 나면 폭발할까?
소비자들의 가장 큰 걱정은 주행 중 교통사고가 났을 때의 안전성이다. 우려되는 부분은 크게 두 가지다. 연료전지 노출에 의한 감전 위험과 수소 탱크 파열에 의한 화재나 폭발 위험이다.
업계에 따르면 수소차의 연료인 수소는 수소폭탄에 사용되는 중수소·삼중수소와 다르며 자연상태에서 수소는 중수소·삼중수소가 될 수 없다.
수소폭탄과 수소차에 쓰이는 반응 원리도 화학적으로 다르다. 수소폭탄은 수소의 원자핵이 융합해 헬륨의 원자핵을 만들 때 방출되는 에너지를 파괴용으로 사용한 것이다. 그러나 수소차는 산소와 수소가 단순한 화학반응을 일으켜 폭발이 발생하지 않는다. 또 수소폭탄은 폭발 때 1억도 이상 되는 온도가 필요하지만 수소차의 운전 온도는 70도 정도다.
현대차에 따르면 넥쏘는 내압용기(수소저장탱크)를 포함한 수소차의 최적 설계를 통해 수소, 고전압, 전기안정성 부문에서 안전 인증을 획득했다. 차량은 정면·후방·측면 충돌, 고전압안정성, 수소누출안전성 등 13개 항목에서, 수소저장탱크는 파열시험, 극한반복가압시험, 화염시험, 총격시험, 낙하시험 등 총 14개 항목에서 인증을 받았다.
수소저장탱크의 경우 운송 중 낙하에 의한 충격손상시험과 예리한 칼날 손상에 따른 복합재 결함내구시험을 1만 2000회를 거쳤다. 화염시험에서는 화재 시 파열 없이 수소를 배출하는 검사를 통과했고 관통시험에서는 총격 손상에 대한 보증을 받았다.
수소저장탱크는 합금실린더에 철보다 10배 이상 강한 탄소섬유를 감아 만든다. 표면 두께가 약 10㎝에 달해 극한의 상황에서도 찢어질 뿐 터지지 않는다. 오히려 충격이 전해지면 탑재된 센서가 반응해 수소 방출을 차단하거나 공기 중으로 내보낸다. 이런 구조로 수소저장탱크는 수심 7000m 압력에서도 안전하고 에펠탑 무게와 비슷한 7300t의 하중에도 견딜 수 있다.
미국화학공학회에 따르면 자연발화온도나 연료 독성의 측면에서 수소는 가솔린(휘발유)이나 액화석유가스(LPG), 도시가스(메탄)보다 안전도가 높다. 수소의 위험도를 1로 했을 때 휘발유 1.44, LPG 1.22, 도시가스 1.03으로 나타났다. 종합적으로 평가하면 휘발유와 LPG의 위험도가 수소보다 각각 44%, 22% 높다는 결과다.
현대차 RVPM센터 박병철 상무는 “수소탱크 안전성을 검증하기 위해 총격시험, 파열시험 등을 포함한 수소탱크 안전 인증 시험을 모두 실시해 합격했다”며 “수소차 최초로 국내, 유럽, 미국 지역 신차안전도 평가에서 최고 등급을 획득할 수 있도록 개발했다”고 설명했다.