수소차와 배터리 전기차의 환경 영향 비교(생산, 사용, 폐기)

수소차와 배터리 전기차는 모두 친환경 이동수단으로 주목받고 있습니다. 그러나 이들 차량은 생산 과정에서부터 사용, 폐기에 이르기까지 환경에 미치는 영향에서 큰 차이를 보입니다. 이번 글에서는 수소차와 배터리 전기차의 생산, 사용, 폐기 단계에서의 환경 영향을 비교하여, 각각의 장단점을 분석하고 더 나은 선택지를 찾는 데 도움을 드리고자 합니다.

 

 

1. 생산 과정에서의 환경 영향

수소차와 배터리 전기차는 친환경 차량으로 분류되지만, 생산 단계에서부터 환경에 미치는 영향은 다릅니다.

수소차 생산

수소차는 연료전지 시스템을 기반으로 제작되며, 주요 구성 요소로는 수소탱크, 연료전지 스택, 전기모터가 있습니다.

• 연료전지 스택의 핵심인 플래티넘(백금)은 귀금속으로, 채굴 및 정제 과정에서 상당한 에너지를 소비합니다.
• 수소탱크는 고강도 탄소섬유와 복합소재로 제작되며, 이 과정에서 탄소배출량이 발생합니다.
• 현재 상업적으로 사용되는 수소의 약 95%는 천연가스를 개질하는 방식으로 생산되는데, 이 과정에서 CO₂가 발생합니다.
• 이러한 이유로, 수소차 생산 과정에서 발생하는 탄소배출량은 기존 내연기관 차량이나 배터리 전기차보다 약간 높은 편입니다.

배터리 전기차 생산

배터리 전기차는 대용량 리튬이온 배터리를 기반으로 구동되며, 배터리 생산 과정에서 상당한 탄소배출량이 발생합니다.

• 배터리의 주요 원료인 리튬, 코발트, 니켈 등의 광물은 채굴 과정에서 환경을 심각하게 훼손할 가능성이 있습니다.
• 특히 코발트는 채굴 과정에서 노동 착취 문제와 생태계 파괴를 유발할 수 있습니다.
• 국제에너지기구(IEA)에 따르면, 배터리 전기차는 내연기관 차량에 비해 생산 단계에서 약 1.5배 많은 탄소배출이 발생합니다.
• 그러나 재생 가능 에너지를 활용해 배터리를 생산하면 탄소배출을 줄일 수 있는 여지가 있습니다.

생산 단계 비교 요약

• 수소차는 연료전지와 수소탱크 제작으로 인해 환경 부담이 있으며, 전기차는 배터리 생산이 가장 큰 환경적 약점으로 작용합니다.
• 두 차량 모두 초기 생산 과정에서 내연기관 차량보다 높은 탄소배출량을 기록하지만, 사용 단계에서 이를 상쇄할 가능성이 높습니다.

 

2. 사용 단계에서의 환경 영향

사용 단계에서는 수소차와 전기차 모두 운행 중 탄소배출이 거의 없다는 점에서 친환경적입니다. 하지만 에너지의 생산 및 사용 효율 측면에서 차이가 존재합니다.

수소차 사용

수소차는 주행 중 CO₂를 배출하지 않으며, 부산물로 물(H₂O)만 배출합니다.

연료전지에서 수소와 산소가 반응해 전기를 생성하는 과정은 매우 깨끗하지만, 현재 상업용 수소의 대부분은 천연가스를 개질해 생산되므로 이 과정에서 간접적인 탄소배출이 발생합니다.

이를 해결하기 위해 재생에너지 기반의 그린수소(태양광, 풍력으로 전기 분해하여 생산된 수소)가 주목받고 있습니다.

그린수소가 보편화되면 수소차는 완벽한 무탄소 차량으로 자리 잡을 가능성이 큽니다.

수소차의 에너지 전환 효율은 약 40~60%로, 전기차보다 다소 낮은 편입니다.

배터리 전기차 사용

• 배터리 전기차는 충전한 전력을 직접 사용해 전기모터를 구동하기 때문에 에너지 전환 효율이 80~90%로 매우 높습니다.
• 하지만 전력을 생산하는 과정에서 발생하는 탄소배출이 문제입니다.
• 석탄, 가스 등 화석연료를 기반으로 한 전력에서 충전할 경우, 전기차 역시 간접적인 탄소배출이 발생합니다.
• 반면, 재생에너지를 통해 충전할 경우 전기차는 완벽한 무탄소 차량으로 운행이 가능합니다.
• 전기차는 주행 중 배터리의 방전·충전을 반복하면서 배터리 효율이 점차 저하될 수 있습니다.

사용 단계 비교 요약

• 수소차와 전기차 모두 사용 단계에서 직접적인 탄소배출이 없다는 점에서 친환경적입니다.
• 에너지 전환 효율에서는 전기차가 우위를 가지지만, 수소차는 그린수소가 대중화될 경우 더 큰 잠재력을 보유합니다.

 

3. 폐기 및 재활용 단계에서의 환경 영향

폐기 및 재활용 단계에서는 연료전지와 배터리라는 주요 부품의 차이로 인해 두 차량의 환경 영향이 달라집니다.

수소차 폐기

• 수소차의 연료전지 스택은 플래티넘(백금)을 포함하고 있으며, 이 귀금속은 재활용이 가능합니다.
• 수소탱크는 탄소섬유와 복합소재로 제작되어 있어, 현재로서는 재활용 기술이 초기 단계에 머물러 있습니다.
• 하지만 수소차의 주요 부품은 내구성이 높아 10~15년 이상 사용이 가능하며, 폐기 이후에도 연료전지 스택의 재활용을 통해 환경 부담을 줄일 수 있습니다.

배터리 전기차 폐기

• 배터리 전기차는 배터리가 차량 환경 영향의 대부분을 차지하며, 이는 폐기 단계에서도 중요한 요인으로 작용합니다.
• 리튬이온 배터리는 재활용률이 약 50~60%에 불과하며, 배터리 분리·재활용 과정에서 상당한 에너지와 비용이 소요됩니다.
• 그러나 배터리를 재사용하는 ESS(Energy Storage System) 기술이 발전하면서 폐기 배터리를 재활용해 에너지 저장 장치로 활용하는 사례가 늘어나고 있습니다.

폐기 단계 비교 요약

• 수소차는 연료전지의 일부 자원을 재활용할 수 있는 반면, 배터리 전기차는 배터리 재활용이 여전히 도전 과제로 남아 있습니다.
• 두 차량 모두 폐기 및 재활용 기술의 발전이 필요하며, 이를 통해 환경 영향을 최소화할 수 있습니다.

 

결론

수소차와 배터리 전기차는 생산, 사용, 폐기 각 단계에서 환경에 다른 영향을 미칩니다.

• 생산 단계: 배터리 전기차는 배터리 생산으로 인한 탄소배출이 높으며, 수소차는 연료전지 제작과 수소 생산의 영향을 받습니다.
• 사용 단계: 수소차는 그린수소가 대중화될 경우 잠재력이 크며, 전기차는 높은 에너지 효율을 바탕으로 친환경적인 장점을 가집니다.
• 폐기 단계: 두 차량 모두 재활용 기술의 발전이 필요하지만, 수소차는 플래티넘 등의 재활용 가능성이 상대적으로 높습니다.

두 차량은 각자의 장단점을 가지고 있으며, 재생에너지 확대와 기술 발전에 따라 환경 영향을 더욱 줄일 수 있을 것입니다. 사용자로서의 선택은 충전 인프라, 주행 패턴, 환경 가치관에 따라 달라질 수 있지만, 두 차량 모두 친환경 이동수단으로써 미래의 지속 가능성을 지향합니다.