수소차의 온실가스 절감 효과와 환경적 기여

수소차는 운행 중 이산화탄소(CO₂)를 배출하지 않는 무공해 차량으로, 온실가스 절감에 중요한 역할을 할 수 있는 친환경 이동수단입니다. 그러나 수소차의 온실가스 배출 절감 효과를 정확히 평가하기 위해서는 수소 생산 과정부터 차량 운행, 그리고 폐기 단계까지의 전 과정을 분석해야 합니다. 이번 글에서는 수소차가 온실가스 절감에 기여할 수 있는 핵심 요인과 현재 한계점을 함께 살펴보겠습니다.

 

 

1. 수소차의 온실가스 배출 특성

수소차는 연료전지를 통해 수소와 산소를 화학 반응시켜 전기를 생성하고, 이를 동력으로 사용합니다. 이 과정에서 배출되는 것은 물(H₂O)뿐으로, 주행 중 이산화탄소나 기타 유해 물질이 전혀 배출되지 않는다는 점이 가장 큰 강점입니다.

1) 주행 단계

내연기관 차량은 연료를 연소시켜 에너지를 생성하며, 이 과정에서 이산화탄소(CO₂), 질소산화물(NOx), 미세먼지 등 다양한 유해 물질이 배출됩니다. 반면, 수소차는 주행 중 물만 배출되므로 운행 단계에서 완벽한 무공해 차량으로 평가받습니다.

2) 수소 생산 과정의 영향

수소차의 온실가스 배출 절감 효과를 정확히 평가하기 위해서는 수소 생산 과정에서 발생하는 탄소 배출량을 고려해야 합니다. 현재 상업적으로 사용되는 수소는 대부분 화석연료 기반으로 생산되는 그레이 수소로, 이 과정에서 상당한 양의 이산화탄소가 배출됩니다.

예를 들어, 천연가스를 개질(SMR)하여 수소를 생산할 경우, 1kg의 수소를 생산하는 데 약 9kg의 이산화탄소가 배출됩니다. 이는 재생에너지를 활용한 그린수소 생산이 대중화되지 않는 한, 수소차의 온실가스 절감 효과를 제한할 수 있는 요인으로 작용합니다.

2. 수소차의 온실가스 절감 효과 분석

1) 라이프사이클 온실가스 배출량

수소차의 온실가스 절감 효과를 평가하기 위해서는 Well-to-Wheel 분석, 즉 "연료 생산부터 차량 운행까지의 전 과정"을 포함한 라이프사이클 접근법이 필요합니다.

• 내연기관 차량: 휘발유와 디젤 차량은 연료 연소 과정에서 이산화탄소를 직접 배출하며, 평균적으로 1km 주행당 약 200~250g의 CO₂가 배출됩니다.
• 전기차: 전기차는 충전 전력의 탄소 집약도에 따라 다르며, 석탄 기반 전력을 사용할 경우 1km당 약 100~150g의 CO₂가 배출되지만, 재생에너지 기반 전력을 사용할 경우 탄소 배출이 거의 없습니다.
• 수소차: 현재 그레이 수소를 사용할 경우, 1km당 약 120~150g의 CO₂가 배출되며, 이는 전기차와 유사한 수준입니다. 그러나 그린수소를 사용할 경우 탄소 배출이 "0"에 가까워지며, 진정한 무탄소 이동수단이 될 수 있습니다.

2) 재생에너지 기반 그린수소의 잠재력

태양광, 풍력, 수력 등 재생에너지를 활용한 전기분해 방식으로 수소를 생산할 경우, 수소 생산 과정에서 발생하는 탄소 배출을 완전히 없앨 수 있습니다. 그린수소를 사용하면 수소차는 전 과정에서 완전한 탄소중립을 실현할 수 있으며, 내연기관 차량에 비해 100%의 온실가스 절감 효과를 기대할 수 있습니다.

3) 대형 차량에서의 효과

수소차는 승용차뿐만 아니라 수소버스, 수소트럭과 같은 대형 차량에서도 활용 가능성이 높습니다. 대형 차량은 내연기관 차량에 비해 연료 소비량이 많아 더 많은 탄소를 배출합니다. 수소차를 대형 물류 차량에 도입하면 전체 교통 부문에서의 탄소 배출을 크게 줄일 수 있습니다.

3. 수소차의 환경적 기여

1) 대기오염 개선

수소차는 주행 중 이산화탄소뿐만 아니라 질소산화물(NOx), 미세먼지와 같은 대기오염 물질을 배출하지 않습니다. 이는 도심 지역의 대기 질 개선에 크게 기여할 수 있으며, 특히 미세먼지 문제가 심각한 대도시에서 수소차의 도입은 긍정적인 영향을 미칠 것입니다.

2) 에너지 저장 및 분산형 에너지 시스템 구축

수소는 에너지 저장 매체로서의 가능성도 가지고 있습니다. 재생에너지가 과잉 생산될 때 이를 수소로 변환해 저장하고, 필요할 때 다시 활용할 수 있는 시스템을 구축하면 에너지 활용의 효율성을 높이고, 화석연료 의존도를 낮출 수 있습니다. 이는 장기적으로 탄소중립 사회로 가는 중요한 기반을 제공합니다.

3) 산업 및 경제적 기여

수소차와 관련된 산업의 성장은 새로운 일자리 창출과 경제적 성장을 촉진할 수 있습니다. 연료전지 개발, 수소탱크 제조, 충전소 설치와 같은 분야에서의 기술 발전은 지속 가능한 산업 생태계를 구축하는 데 기여할 것입니다.

결론

수소차는 주행 중 탄소 배출이 전혀 없는 무공해 차량으로, 온실가스 절감과 대기오염 개선에 중요한 역할을 할 수 있습니다. 특히, 그린수소가 상용화되면 수소차는 전 과정에서 완전한 탄소중립을 실현하며, 내연기관 차량과 전기차를 대체할 수 있는 강력한 대안이 될 것입니다.

앞으로 수소차가 대중화되기 위해서는 재생에너지를 활용한 수소 생산 확대와 기술적, 경제적 문제를 해결하기 위한 지속적인 노력이 필요합니다. 이를 통해 수소차는 지속 가능한 미래를 위한 핵심 이동수단으로 자리 잡을 것입니다.