수소충전에 대하여

아마 수소 자동차 하면 가장 많이 접하는 소식이 충전소에 대한 이야기일 것이다. 지금까지 내연기관 자동차만이 존재해왔고 그래서 주유소에 대한 인프라는 잘 구축되어왔다. 하지만 새로운 에너지원을 사용하는 자동차가 등장하자 가장 문제가 되었던 점이 바로 충전 인프라였다. 전기 충전소의 경우 수소 자동차에 비해 어렵지 않게 설치가 가능했다. 하지만 수소충전소는 엄청난 금액과 공사기간 그리고 기술이 필요하다. 

현재 이 콘텐츠를 작성하고 있는 기준으로 충전기는 전국에 92곳이 존재한다. 필자가 넥쏘를 구매했을 당시(2019년) 25개가 있었던 것에 비하면 정말 많이 늘어났다. 경험을 바탕으로 수소 충전소와 애로사항에 대한 이야기를 하고자 한다.

현재 거주하고 있는 도시에는 한 곳의 수소충전소가 존재한다. 필자의 집에서 5분 거리에 있기에 정말 편하게 충전하고 있다. 최근 지역 내에 넥쏘가 점차 많이 보이고 있긴 하지만 아직까지 충전소에서 충전을 하기 위해 오랫동안 기다려 본 적은 없다. 또한 고장이 나서 충전을 못 해본 경험은 없다. 그렇다면 현재 넥쏘 오너들 중에 수소충전소 때문에 스트레스를 받으며 불만을 토로하는 이유는 대체 무엇일까?

필자의 경우 상황이 좋은 케이스이다. 현재 이용하고 있는 수소충전소가 감당해야 하는 수소차의 대수가 많지 않고 이런 이유와 최신 시설임에 고장이 나지 않는 것으로 보인다. 서울의 경우 한 곳의 수소충전소에서 감당해야 하는 수소차의 대수가 많다. 그렇기에 많은 수소차가 모이고 대기시간도 오래 걸리며 고장도 자주 나는 것이다. 이렇게 되면 수소가 모자라 충전소에 갔으나 충전을 못 하고 돌아가거나 1시간 넘게 기다리며 충전을 하는 경우가 발생하는 것이다. 이것은 단순히 서울에 있는 수소충전소에 문제가 아닌 충전소다 감당 대수가 많은 충전소라면 다 그렇다. 해결법은 더 많은 충전소가 만들어지는 것인데 공사기간도 길고 한 곳당 약 40억 원의 건설비가 들어가기에 쉽게 쉽게 만들 수가 없다.

여기서 한 가지 의문을 가질 수도 있을 것이다. 수소충전소가 단순히 차가 많아서 오래 걸리는 것인가? 그리고 왜 고장이 자주 나는 것인가이다. 
넥쏘에 수소를 주입할 때는 당연히 기체 상태로 들어간다. 하지만 대기압인 1기압의 상태로 들어가는 것이 아니라 많은 양을 넣기 위해 700bar의 압력으로 압축한 수소가 들어간다. 수소 트레일러를 통해 수소를 운송하여 충전소는 수소를 공급받는데, 운송하는 과정에서는 200bar의 압력으로 운송하고 충전소에 도착해 충전소에서 압축이 이루어진다. 그렇기에 충전소에는 많은 설비가 들어가 건설 가격이 비싸고 그만큼 고장이 날만 한 요소들이 정말 많아지는 것이다. 또한  충전소에서 압축시킨 압축 수소가 모두 동이 나면 충전소 내부 설비에서는 남은 수소를 다시 압축하는 과정을 거쳐야 한다. 그렇기에 충전소에 차가 많아진다면 어떤 차주는 충전소에서 수소를 압축하는 시간 약 15~20분의 시간을 기다려야 한다. 이러면서 충전소에는 점점 대기 차량이 많아지고 대기 시간 또한 길어지는 것이다.

여담으로 수소충전은 어떻게 멈추는지에 대해서 이야기하고자 한다. 보통 주유 건의 경우를 가볍게 설명하자면 기름이 탱크의 끝에 도달하면 주유 건으로 기름이 빨려 들어가며 다이어프램 스프링을 밀어 주유 건의 동작을 멈추는 방식이다. 수소차의 경우는 2가지로 나뉜다. 
첫째는 가득 찼을 때다. 700bar의 압력으로 수소탱크에 수소를 밀어 넣다 보면 수소탱크의 압력이 700bar가 될 것이고 호스의 압력과 탱크의 압력이 같아지면 멈추는 방식이다. 두 번째는 탱크의 온도이다. 차량과 충전소는 실시간으로 신호를 주고받으며 정보를 교환한다. 자동차는 탱크의 온도를 측정하는데 그 이유는 탱크의 온도가 상승하기 때문이다. 기본적인 이과적 지식을 더하자면 이상기체 상태 방정식에 의하면  'PV=nRT'에서 압력인 P가 증가하면 온도인 T는 자연스럽게 증가한다. 이러한 이유로 탱크의 온도가 상승하는데 안전범위 내까지만 온도 상승을 허락하기에 특정 온도가 되면 충전이 자동으로 중단된다. 이로 인해 충전소에서는 수소를 압축한 후 주입 시 상승할 온도를 고려하여 영하 40도에서 보관하여 차량에 주입한다.

만약 정상적으로 대기 차량 없이  수소를 충전하게 되면 얼마나 걸릴나? 약 5분이면 충분하다. 5~10분 이면 완전히 충전되고 카드 결제까지 하는 것 같다. 주유와 비슷한 시간이 소요되어 정말 편하게 약 600km를 주행할 수 있다. 
결론적으로 넥쏘를 구매하기 위해선 충전소에 대한 파악이 우선이다. 단순히 자신의 집 주변에 혹은 출퇴근 길에 충전소가 있다고 해서 무턱대고 넥쏘를 구매하는 것은 큰 불편을 초래할 수도 있다. 최소한 2개의 충전소를 이용할 수 있을지 그리고 충전소에는 많은 차량들이 몰리지는 않는지를 눈여겨봐야 한다.

일상적인 주행을 벗어나 여행과 같은 장거리를 떠나게 되면 아직까지 충전소를 알아보고 떠나야 한다. 가고자 하는 곳에 충전소가 있어도 고장이나 수리 등으로 충전을 못 할 수도 있기에 최소한 3곳 정도는 파악을 해놔야 한다. 다행히 넥쏘의 주행거리가 한 번 충전으로 약 600km 정도 주행할 수 있기에 웬만한 곳은 한 번 충전으로 갈 수 있지만 돌아오는 길까지는 힘들 수도 있다. 충전소가 한 곳 밖에 없다면, 운이 좋지 않다면 돌아오는데 조금 고생을 할 수도 있겠다. 

여기까지 수소차를 3년간 타면서 얻은 충전 경험과 지식에 대하여 이야기했다. 언제든지 댓글을 통해 질문해 준다면 콘텐츠로 혹은 직접 답하겠다.

 

Kilowhat from CARPRESS