전기차 수명은 생각보다 좋습니다. 쉐보레 볼트는 30만 km를 달렸는데도 멀쩡했고, 미국에서 렌트카로 굴리던 테슬라 모델 X는 50만 km 까지는 배터리 교체없이 운영 됐습니다.

내연기관차도 이쯤 되면 폐차하는 경우가 진짜 많은데, 내구성만 놓고 보면 크게 문제삼을 일은 없어보입니다.

그렇다면 수소전기차는 어떨까요? 전기로 모터를 돌린다는 점에선 전기차랑 같기 때문에 수소전기차도 수명이 길지 궁금해집니다. 

넥쏘 수명, 좀 짧은 거 아닌가요?

우리나라 수소전기차 하면 오래 전에는 투싼 수소전기차가 있었고, 요즘은 넥쏘가 터줏대감 노릇을 하고 있습니다.

문제는 이 차들의 심장역할을 하는 연료전지 수명이 생각보다 좋지않아, 말이 많습니다.

투싼 수소전기차는 평균적으로 8만~11만km 정도가 되니 교환해야 하는 처지이고, 극단적으로 수 만km 밖에 안 탔는데 정비소로 간 경우도 종종 있습니다.

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넥쏘는 그나마 사정이 좋지만, 보증기간이 10년 16만km를 못채우고 연료전지를 교환한 경우가 종종 있는 것으로 알려졌습니다. 일부 오너들의 주장에 따르면,

“누적 주행거리 16만km 도달 전, 누적 판매된 넥쏘 약 2만대의 스택(연료전지)교체율은 30%정도 됩니다.”
“5만km전에 스택 2번 교체한 오너들도 꽤 되고, 16만km 전에 스택교체 2번 하고 17만km 주행하고 있는 오너도 있습니다.”
“18~20년도 모델은 스택에 문제가 좀 있던 걸로 알아요, 개선 버전인 2.0 부터는 그나마 괜찮다고 하네요.”

라고 언급하기도 합니다. 

요즘 수소전기차의 기대 수명은?

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2021년 국제 수소 에너지 저널에 소개된 수소전기차 논문을 보면, 수소전기차의 평균 기대 수명을 대략 19만 km 정도로 보고 있습니다. 현재 기술로는 이정도는 버틴다고 본거죠.

참고로 현대차가 공개한 연료전지 수명을 보면 투싼 수소전기차는 10만km, 넥쏘는 16만km라고 밝혔습니다. 보통 예상 수명보다 더 오래 가는 경우가 많으니 별 다른 문제가 없다면 얼추 19만 km 정도는 무리없이 탈 수 있다는 계산이 나옵니다.

그렇다면, 수소전기차는 왜 이렇게 수명이 짧은걸까요? 

수소차 수명은 왜 이렇게 짧을까?

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수소전기차의 수명이 생각보다 짧은 이유는 연료전지의 ‘열화’문제가 가장 큽니다. 쉽게 설명하자면, 시간이 지날 수록 노화가 진행돼 성능이 떨어진다는 겁니다.

연료전지 종류를 보면 고분자 전해질 타입·인산 타입·용융탄산염 타입·고체 산화물 타입이 있습니다. 여기서 수소전기차에 들어가는건 고분자 전해질 타입입니다. PEMFC라고도 불러요. 연료전지 안으로 수소와 산소가 들어가면 거기서 촉매화학반응이 일어납니다. 이 때 전기가 만들어지는 거죠.

문제는 ‘열화’ 현상 때문에 수명이 짧아집니다. 열화란 원래 갖고 있는 성질이 점점 나빠지는걸 이야기 해요.

좀 더 살펴보면,
①막-전극 접합체의 열화현상
②전극 촉매의 열화현상
③전해질 막의 열화현상
세 가지가 가장 큰 문제로 지목됩니다.

이 중 하나라도 발생하면 성능이 계속 떨어집니다. 특히 전해질 막과 촉매에 문제가 생기는게 대부분이죠. 사람으로 치면 밥을 먹었는데 소화 기능이 떨어져서 힘을 못쓰는 상황이 되는거예요.

전해질 막은 연료전지 내부 환경이 뜨겁고 건조한 환경이 되면 무너지기 시작합니다. 그래서 수소전기차 내부엔 최적의 환경을 유지하기 위해 가습기가 달려 있어요.

근데 이거보다 더 문제는 촉매입니다. 실질적으로 이게 있어야 전기를 만들거든요. 수소전기차엔 백금이 촉매로 사용됩니다. 변형이 잘 안되는 성분이라 촉매로 쓰기 좋거든요.

하지만 촉매만으론 성능이 잘 안나오기 때문에 촉매의 효과를 높여주는 ‘담지체’라는게 필요합니다. 보통 카본 블랙이나 탄소나노튜브를 사용해서 ‘탄소 담지체’라 부르기도 하죠

문제는 연료전지를 계속 사용하다보면 이 탄소 입자들이 점점 부서집니다. 그럼 백금을 붙잡아두지 못해, 발전 성능이 점점 떨어지죠.

특히 수소전기차는 시동을 껐다 켰다를 반복하기 때문에 이 과정에서 연료전지의 열화가 가속화 되는 것으로 알려져 있습니다.

비상걸린 현대차 근황

그럼 최신 정보를 기준으로 했을 때 연료전지의 수명은 얼마나 늘어났을까요? 현대차를 기준으로 초창기 연료전지의 경우 800시간으로 매우 짧았습니다.

하지만 투싼 수소전기차로 넘어오면서 2천 시간으로 늘어났고 넥쏘는 5천 시간으로 2배이상 증가했습니다. 그리고 내년 쯤 50만 km까지 버티는 수소연료전지를 내놓을 예정입니다.

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현재 현대차는 수소전기차에 대해 승용보다 화물쪽을 좀 더 밀어주고 있습니다. 심지어 항공 모빌리티 시장에서도 수소연료전지를 밀고 있죠. 과연 수소전기차는 태생적 한계를 극복하고 전기차와 쌍벽을 이룰 수 있을까요?

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