수소차의 폐기 및 재활용 기술

수소차는 친환경 자동차로서 주행 중 탄소 배출이 전혀 없는 무공해 차량으로 평가받고 있지만, 차량의 수명 종료 후 폐기 및 재활용 과정에서도 지속 가능한 방식이 요구됩니다. 특히, 수소차의 핵심 부품인 연료전지 스택, 고압 수소탱크, 그리고 전기모터 등의 폐기 및 재활용 문제는 환경적, 경제적 관점에서 매우 중요합니다. 이번 글에서는 수소차의 폐기 과정과 이를 개선하기 위한 재활용 기술에 대해 살펴보겠습니다.

 

 

 

1. 수소차 폐기 과정에서의 주요 문제

수소차는 내연기관 차량과 달리 연료전지 스택, 고압 수소탱크와 같은 특수 부품을 포함하고 있어, 폐기 과정에서도 기존 차량과는 다른 문제를 마주하게 됩니다.

1) 연료전지 스택의 폐기

수소차의 연료전지 스택은 주로 백금(Platinum)과 같은 고가의 희소 금속으로 구성되어 있습니다. 백금은 촉매 역할을 하며, 연료전지 내에서 수소와 산소의 화학반응을 촉진합니다. 하지만 백금의 희소성과 높은 비용으로 인해 폐기 과정에서 이를 재활용하는 것이 매우 중요합니다.

문제는 연료전지 스택의 복잡한 구조로 인해 백금을 추출하고 재활용하는 과정에서 높은 기술적, 경제적 비용이 발생한다는 점입니다. 재활용 과정이 비효율적일 경우, 백금의 고비용은 수소차의 경제성을 저하시킬 수 있습니다.

2) 고압 수소탱크의 폐기

고압 수소탱크는 탄소섬유 복합소재로 제작되어 내구성과 안전성이 뛰어나지만, 재활용이 어려운 소재 중 하나로 분류됩니다. 기존 금속 기반 탱크와 달리, 탄소섬유는 소각이나 재가공 과정에서 환경에 유해한 물질을 방출할 가능성이 있으며, 이를 해결하기 위한 재활용 기술이 아직 초기 단계에 머물러 있습니다.

3) 기타 부품

수소차의 전기모터와 배터리도 폐기 과정에서 문제를 일으킬 수 있습니다. 전기모터는 재활용 가능성이 높지만, 배터리 내 리튬, 니켈, 코발트와 같은 소재는 재활용률이 아직 낮아 환경적 부담을 가중시킬 수 있습니다.

2. 수소차 부품의 재활용 기술

1) 연료전지 스택의 백금 재활용

연료전지 스택에서 백금을 추출하고 재활용하는 기술은 현재 많은 연구와 개발이 진행 중입니다. 주요 기술로는 다음과 같은 방법이 있습니다.

• 화학적 침출 기술: 연료전지 스택을 화학 용액에 침전시켜 백금을 분리하는 방식입니다. 이 기술은 높은 재활용 효율을 보이지만, 처리 비용과 폐수 문제를 해결해야 합니다.
• 전기화학적 추출 기술: 전기 반응을 통해 백금을 선택적으로 추출하는 방식으로, 고순도의 백금을 얻을 수 있습니다. 이 기술은 백금 손실을 최소화할 수 있다는 장점이 있습니다.
• 기계적 분쇄 및 선별: 연료전지 스택을 기계적으로 분쇄한 후 백금을 포함한 금속 성분을 분리하는 방식으로, 처리 공정이 비교적 간단하지만 효율성이 낮을 수 있습니다.

재활용된 백금은 새로운 연료전지 스택 제조에 재사용될 수 있어 수소차 생산 비용을 줄이고, 자원 낭비를 방지할 수 있습니다.

2) 고압 수소탱크의 재활용

탄소섬유 기반 고압 수소탱크의 재활용은 현재 기술적 도전 과제 중 하나입니다. 이를 해결하기 위한 주요 연구는 다음과 같습니다.

• 열분해 기술: 고온 환경에서 탄소섬유를 분해하여 재사용 가능한 섬유를 회수하는 방식입니다. 이 기술은 기존 탄소섬유의 물성을 일부 유지할 수 있습니다.
• 기계적 분쇄: 고압 탱크를 분쇄하여 복합소재를 분리하고, 이를 산업용 재료로 재사용하는 기술입니다. 하지만 재활용 소재의 품질 저하가 단점으로 지적됩니다.

고압 수소탱크의 재활용 기술이 상용화되면, 폐기물 관리 비용을 줄이고 환경적 영향을 최소화할 수 있습니다.

3) 기타 부품 재활용

전기모터와 배터리는 기존 전기차 재활용 기술을 적용할 수 있습니다. 특히, 배터리 내 금속 성분은 추출 후 에너지 저장 장치(ESS)나 재생 배터리로 재사용할 수 있는 가능성이 있습니다.

3. 수소차 폐기 및 재활용의 미래 방향

수소차의 폐기와 재활용은 지속 가능한 이동수단으로 자리 잡기 위한 필수적인 과제입니다. 앞으로의 연구와 개발은 다음과 같은 방향으로 진행될 것입니다.

• 폐기물 최소화를 위한 디자인: 부품을 재활용하기 쉽게 설계하여 폐기 과정에서의 자원 낭비를 줄이는 접근법이 필요합니다.
• 재활용 공정의 자동화: 연료전지 스택과 고압 수소탱크의 재활용 공정을 자동화하여 비용과 시간을 절감할 수 있습니다.
• 정부와 기업 간 협력: 재활용 기술 개발을 촉진하기 위해 정부의 지원과 기업의 연구개발 투자가 필수적입니다.

결론

수소차는 주행 중 탄소 배출이 없는 친환경 차량으로 각광받고 있지만, 폐기 및 재활용 과정에서도 지속 가능한 접근이 필요합니다. 연료전지 스택의 백금 재활용, 고압 수소탱크의 재활용 기술 개발, 기타 부품의 재활용 방안이 상용화된다면 수소차는 생산에서 폐기에 이르기까지 완벽한 친환경 차량으로 거듭날 수 있을 것입니다.

지속 가능한 수소차 생태계를 구축하기 위해 정부와 기업, 연구기관의 협력이 강화되고, 새로운 기술이 지속적으로 개발되기를 기대합니다.