수소차와 배터리 전기차의 환경 영향 비교 (생산, 사용, 폐기)

수소차와 배터리 전기차는 모두 친환경 이동수단으로 주목받고 있습니다. 하지만 이 두 차량은 생산, 사용, 폐기 과정에서 환경에 미치는 영향이 다릅니다. 이번 글에서는 수소차와 배터리 전기차의 생산, 사용, 폐기 단계에서의 환경 영향을 비교 분석하며, 각각의 장단점을 살펴보겠습니다.

 

 

 

1. 생산 과정에서의 환경 영향

수소차와 배터리 전기차는 생산 단계에서 환경에 미치는 영향이 다릅니다.

수소차의 생산 과정

• 수소차는 연료전지 스택, 고압 수소탱크, 전기모터를 중심으로 구성됩니다.
• 연료전지 스택은 수소를 전기로 변환하는 장치로, 제조 과정에서 플래티넘(백금)과 같은 귀금속이 사용됩니다. 이 금속의 채굴과 정제 과정에서 상당한 에너지와 탄소배출이 발생합니다.
• 고압 수소탱크는 탄소섬유와 복합소재로 제작되며, 기존 강철 연료탱크보다 복잡한 공정을 거치므로 제조 시 더 많은 에너지가 소모됩니다.
• 현재 상업용 수소의 대부분은 천연가스를 개질하여 생산되며, 이 과정에서 이산화탄소(CO₂)가 배출됩니다.

배터리 전기차의 생산 과정

• 배터리 전기차는 차량의 주요 부품인 대형 리튬이온 배터리를 생산하는 과정에서 큰 환경 영향을 미칩니다.
• 배터리의 핵심 소재인 리튬, 코발트, 니켈은 채굴 과정에서 생태계 훼손과 막대한 에너지 소모를 유발합니다.
• 국제에너지기구(IEA)에 따르면, 전기차는 내연기관 차량에 비해 생산 과정에서 약 1.5배 더 많은 탄소를 배출합니다. 이는 주로 배터리 생산과 관련된 문제입니다.
• 특히, 코발트 채굴은 인권 문제와 환경 파괴 논란이 있으며, 이를 해결하기 위한 지속 가능한 공급망 구축이 요구되고 있습니다.

생산 단계의 종합 비교

• 수소차는 연료전지와 고압 수소탱크 제조로 인해 높은 에너지 소비와 탄소배출이 발생합니다.
• 배터리 전기차는 리튬이온 배터리 생산이 환경에 큰 영향을 미치며, 배터리 소재의 채굴과 공급망 문제도 부각되고 있습니다.
• 두 차량 모두 생산 단계에서 내연기관 차량보다 더 많은 환경 부담을 주지만, 사용 단계에서 이를 상쇄할 가능성이 큽니다.

2. 사용 과정에서의 환경 영향

수소차의 사용 과정

• 수소차는 연료전지를 통해 수소와 산소를 반응시켜 전기를 생산하며, 주행 중 배출되는 것은 물(H₂O) 뿐입니다.
• 수소차는 주행 중 이산화탄소(CO₂) 배출이 전혀 없는 무공해 차량입니다.
• 현재 상업적으로 유통되는 수소의 대부분은 화석연료 기반으로 생산되기 때문에, 간접적으로는 탄소 배출이 발생합니다.
• 반면, 태양광이나 풍력 에너지를 활용한 그린수소가 대중화될 경우, 수소차는 완벽한 탄소중립 차량이 될 수 있습니다.
• 수소차의 에너지 전환 효율은 약 40~60%로, 배터리 전기차보다는 다소 낮습니다.

배터리 전기차의 사용 과정

• 배터리 전기차는 충전한 전력을 전기모터로 바로 사용하며, 운행 중 직접적인 탄소배출이 없습니다.
• 전기차의 에너지 전환 효율은 약 80~90%로, 수소차에 비해 높은 편입니다.
• 다만, 전력 생산 과정에서 탄소 배출이 발생할 수 있습니다.
• 전력 생산이 석탄, 천연가스 등 화석연료에 의존한다면 전기차의 간접 탄소 배출량은 증가합니다.
• 반면, 태양광, 풍력, 수력 등 재생에너지를 사용하면 전기차는 완전히 무탄소 차량으로 운행 가능합니다.

사용 단계의 종합 비교

• 수소차와 배터리 전기차 모두 주행 중에는 직접적인 탄소 배출이 없습니다.
• 수소차는 화석연료 기반 수소가 아닌 재생에너지 기반 그린수소가 도입될 경우 환경적 이점이 커집니다.
• 배터리 전기차는 높은 에너지 효율성을 바탕으로 현재 사용 단계에서 더 나은 환경 영향을 보이고 있습니다.

3. 폐기 및 재활용 과정에서의 환경 영향

수소차의 폐기 및 재활용

• 수소차의 연료전지 스택에는 플래티넘(백금)이 포함되어 있어, 재활용 가능성이 높습니다.
• 고압 수소탱크는 복합소재로 제작되어 재활용이 어렵지만, 연구가 진행되며 점진적으로 개선되고 있습니다.
• 연료전지 시스템의 내구성은 약 10~15년으로, 이후 교체 과정에서 추가적인 비용과 폐기물이 발생할 수 있습니다.

배터리 전기차의 폐기 및 재활용

• 배터리 전기차의 가장 큰 문제는 리튬이온 배터리 폐기입니다.
• 현재 리튬이온 배터리의 재활용률은 약 50~60%로, 배터리 소재의 상당 부분이 재활용되지 못하고 폐기되고 있습니다.
• 배터리 재활용 과정에서는 에너지 소모와 독성 물질의 유출 위험이 존재합니다.
• 그러나 폐기된 배터리를 에너지 저장 시스템(ESS)으로 재활용하거나, 재활용 기술을 개선하려는 노력이 지속되고 있습니다.

폐기 단계의 종합 비교

• 수소차는 연료전지의 일부 자원을 재활용할 수 있어 비교적 폐기 과정에서의 환경 영향이 낮습니다.
• 배터리 전기차는 폐기 과정에서 재활용 기술 발전이 요구되며, 배터리 폐기물 문제가 중요한 과제로 남아 있습니다.

결론

• 생산 단계: 배터리 전기차는 배터리 생산으로 인한 탄소배출이 높으며, 수소차는 연료전지와 고압 수소탱크 생산에서 에너지 소모가 큽니다.
• 사용 단계: 배터리 전기차는 높은 에너지 효율성과 함께 환경 영향을 줄이고 있으며, 수소차는 그린수소 도입 시 더 큰 잠재력을 보유합니다.
• 폐기 단계: 수소차는 연료전지의 일부 자원을 재활용할 수 있는 반면, 배터리 전기차는 리튬이온 배터리의 폐기 및 재활용 문제가 남아 있습니다.

결론적으로, 두 차량 모두 장단점이 있으며, 재생에너지 활용과 기술 발전을 통해 환경 영향을 최소화할 수 있습니다. 수소차와 배터리 전기차는 지속 가능한 이동수단으로써, 지구 환경 보호를 위해 각자의 역할을 수행하고 있습니다.