수소는 디젤을 대체할까? 전기자동차(EV)로는 실현 불가? 수소연료전지차( FCV) 보급이 확실한 이유

차세대 자동차는 전기 자동차뿐이잖아!?
연료전지차가 꼭 필요한 이유는? 곧 2020년 12월 수소연료전지차(FCV)의 신형 MIRAI가 나온다.

차세대차의 필두라고 하면, 전기 자동차(EV)라고 하는 이미지가 강하고, 실제 각 메이커로부터 잇달아 신형 EV가 발표되고 있다.

그 한편으로 좀처럼 보급의 기미가 없는 것처럼도 보이는 FCV이지만, 실은 EV에서는 실현할 수 없는 FCV만이 가능한 장점이 있다고 한다.

FCV의 보급이 확실히 전망되는 이유는?
이제부터 쿠니자와 미츠히로씨가 해설한다.

■ FCV에 기대되는 역할은 차세대 디젤 엔진

곧 출시될 도요타의 FCV(수소연료전지차) 신형차 MIRAI
연료전지차 얘기만 나오면 항상 전기를 그대로 사용되어 지는게 효율 좋겠지라는 의견이 나온다. 맞는말이다

연료전지의 "연료"가 되는 수소를 만드는 방법은 많이 있지만, 현재는 태양광이나 풍력 등의 자연에너지로 만든 전기만을 사용하게 된다고 생각한다.

그렇다면 수소 등을 사용하지 말고 그대로 전기만을 쓰는 자동차용으로 내면 된다는 것.

효율을 생각하면 압도적으로 '전기를 그대로 사용한다'가 효율적이다.

물을 전기분해해서 수소로 만드는 것만 생각하면 결코 효율이 나쁘지는 않지만, 만든 수소를 800기압으로 압축하는 데 엄청난 에너지를 사용하게 된다.

전기 자동차용 현지 기술도 머지않아 발전된다.

20년쯤 지나면 한번 충전으로 500km 달릴 수 있는 승용차가 지금의 하이브리드 차와 동등한 가격이 된다고 생각한다.

그렇게 되면 MIRAI 같은 연료전지차는 의미가 없어진다.

나도 20년 지나면 연료전지를 탑재하는 승용차는 없어질 것이라고 예상하고 있다.

그럼, 왜 연료 전지가 차세대 에너지로서 중시되고 있는 것일까?

간단하게 말하면 디젤 엔진의 대체 파워 유닛입니다.
버스나 트럭 등을 생각해 주었으면 한다.

■ EV로는 실현할 수 없는 FCV의 장점은?

차체의 바닥 밑에 보이는 노란 통이 수소 탱크. 수소의 충전 시간은 충전 시간에 비하면 현격히 빠르다.

버스도 트럭도 기본적으로 종일 운항된다.
그러나 주행에 사용하는 에너지라면 승용차와 비교가 안 될 정도로 크다.

대형 트럭을 1시간 거리삼아 90km 정도 달리면 대략 150kWh 정도를 사용한다.

10시간 이동하게 된다면, 일본차에서 가장 많은 전지를 탑재하고 있는 닛산 리프e+의 30배 가까운 용량이 필요 합니다.

물론 도중에 급속 충전하게 됩니다.그렇지만 리프 e+의 10배의 전지도 꽤 시간이 필요.

지금의 3배 정도의 성능을 가진 급속 충전기도 1시간 이상 시간이 지연되어 버린다.

또 대형 트럭이나 버스의 평균 사용 주행거리는 승용차 보다 압도적으로 길다.

평균 50만km으로 열화가 진행되는 급속 충전을 반복하는 것은 50만km로는 어렵다고 생각한다.

이러한 사용법을 자랑으로 하는 것이 연료 전지입니다.

수소 충전에 걸리는 시간은 경유 급유 시간보다 짧다.

연속적으로 운용하는 것도 용이하다.
지속적으로 1000km를 이동하는것은 무난하게 가능 해진다.

장거리 버스나 관광버스 등도 충전하려면 운항시간 내에 1시간 이상의 시간이 필요하지만 수소충전이라면 화장실 휴식시간만으로 종료된다.

■ 가솔린 엔진을 전기로.디젤은 연료전지로.

장거리를 종일 가동하며 주행하는 트럭이나 버스를 대체하기 위해 FCV는 EV가 조달할 수 없는 역할이 기대되고 있다(사진=도요타와 히노가 공동 개발하는 연료전지 대형 트럭).

디젤 엔진보다 압도적으로 가볍고 콤팩트한
신형 MIRAI에 들어가는 연료전지는 무게 32kg에 174마력을 발생한다.

2개를 달면 348마력으로 대형 트럭용 디젤엔진과 맞먹는다.

3개를 탑재하면 522마력으로 대형 트레일러 헤드나 고속버스 등의 파워 유닛으로 사용할 수 있다.
3개 써도 96kg!

동등의 출력을 디젤 엔진으로 내려고 하는 경우에는
1200 kg정도 되어 버린다.

공기펌프나 인버터, 모터, 수소탱크의 중량 모두를 합쳐도 3분의 1 정도의 무게에서 끝난다.

게다가, 배기가스를 내보내지 않을 뿐만 아니라, 아주 조용.

엔진 사이즈도 콤팩트해졌기 때문에 운전석을 낮게 위치시키는 방법도 있습니다.

그 밖에 국가 단위로 카본 뉴트럴을 목표로 한다면, 어선 등 소형 선박용이나 건설 기계, 철도용 차량등도 지구 온난화 가스를 내지 않도록 하지 않으면 안 된다.

이 또한 전지라면 대량으로 탑재하지 않으면 안되며 파워 유닛의 대체는 연료 전지 밖에 없다고 생각해도 좋을 것이다.

즉 「가솔린 엔진을 전기로.디젤은 연료 전지로」대체 하자는 것입니다.

■ 신형 MIRAI가 담당하는 FCV의 비용 절감과 보급으로 가는 길

신형 MIRAI는 연간 4만대 정도면 생산 가능하다.대량 생산할 수 있다면 비용을 크게 줄일 수 있다.

 

그런데 여기서 트럭이나 버스 생산대수는 승용차와 비교해 압도적으로 적다는 문제가 있다.

연간 50만대 규모. 바로 전체 대수를 연료전지로 바꾸면 되지만 서서히 진행된다면 처음에는 조금밖에 팔리지 않아서 대량생산이 불가능하다.

그러면 연료 전지의 코스트 다운은 어렵고, 언제까지 시간이 지나도 보급할 수 없게 되어 버린다.

승용차라면 처음부터 생산규모가 커진다.
신형 MIRAI는 연간 4만대 정도면 만들 수 있다.
이 정도의 규모가 된다면 코스트 다운이 크게 진행된다.

수년내에 연료 전지는 디젤 엔진과 동등한 가격까지 코스트 다운 된다고 생각한다.

디젤 엔진의 대체로서 채용하려는 케이스도 증가할 것이다.

아울러 MIRAI 같은 대형 승용차를 전기그대로 600km 달리려면 현 기술 수준으로는 배터리를 700kg 정도 달아야 한다.

그렇다는건 연료 전지가 가볍고 코스트적으로도 승부할 수 있다는 것이다.

전기자동차보다 연료전지차가 더 쌀뿐만아니라,
신형 MIRAI를 많이 팔면 연료 전지의 코스트 다운이 되어, 디젤 대체가 진행된다.

　일본자동차의 MIRAI는 MIRAI가 맡고 있는건가?


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