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제로 로드

탄소 배출 없는 교통수단으로 향하는 길은 과학이 열어줄 것이다

2020.04.22

 

운송 분야에서 탄소 배출량을 줄이는 것은 굉장히 중요한 주제다. 좀 더 시야를 넓혀 최종 단계를 예측해보면 탄소 제로 운송수단일 거다. 폭스바겐 골프 디젤 모델을 탄 턱수염 덥수룩한 괴짜가 내뱉는 이상한 소리처럼 들릴지도 모르겠다. 하지만 이미 현명하고 부유한 스타트업 대표들은 이 분야에 많은 돈을 투자하고 있다. 꼭 돈이 목적이 아니더라도 우리가 사는 지구를 위해서라도 반드시 해야 할 일이다.

 

소형/개인용 자동차

배터리 전기 구동 방식은 소형 육상 이동수단과 단거리 항공 택시 서비스를 담당한다. 배터리 부피는 줄이고 중량 에너지 밀도를 높이는 한편, 사용자들이 내연기관 동력계를 일상에서 쓰는 것처럼 편리하다고 느끼도록 충전 시간을 줄인다. 최근 IBM은 획기적인 배터리를 발표했다. 이 배터리는 니켈과 코발트가 없는 음극재를 쓰고, 발화점이 높아 급속 충전하는 동안 음극에 리튬 수지상 조직(일종의 가시)이 생겨서 합선이 일어나, 이를 막을 수 있는 전해액을 사용한다. 게다가 배터리에 쓰이는 세 가지 미공개 소재는 바닷물에서 추출할 수 있다. 반도체 배터리에 관한 연구 역시 진행 중이고, G배터리와 같은 업체들은 배터리 충전 시간을 줄이기 위해 펄스 충전과 같은 방식을 개발하고 있다.

 

대형 육상 수송/운송

무거운 짐을 장거리 운송하면 배터리 전력에 심각한 문제가 생긴다. 따라서 이런 일들은 연료전지가 담당할 수 있다. <모터트렌드>는 연료전지로 움직이는 트랙터를 판매하고 2028년까지 미국 전역에 700개의 수소 충전소 네트워크를 만들겠다는 니콜라의 야심 찬 계획에 대해 자세히 다룬 적이 있다. 토요타 프로젝트 포털과 현대 HDC-6 넵튠은 모두 연료전지 트랙터고 연료전지 생산과 기반 시설 구축에 드는 비용을 절감하는 것을 규모의 경제에 의존한다. 현재 니콜라의 트랙터 가격은 37만5000달러다. 비슷한 디젤 엔진 트랙터 값의 세 배에 이른다. 그와 같은 계획은 모두 올해 발표될 예정인 H70HF(70Mpa/1만psi 고유량) 수소충전 표준 구현에 의존한다. 이런 펌프라면 5분 충전으로 500km를 달릴 수 있을 만큼의 연료를 충전한다.

 

선박과 항공기

선박을 이용한 운송과 항공 여행과는 전력이 맞지 않기 때문에 바이오 연료를 쓰는 내연기관이 최상의 탄소 중립적인 선택이 될 것이다. 바이오디젤과 바이오 제트-A 등 파생 제품을 사용한다는 뜻이다. 미국은 연간 바이오디젤 생산량이 세계 최고인 68억ℓ로, 그중 대부분은 지질(식물성 기름 또는 동물성 지방)을 알코올로 화학 반응시켜 얻는다. 물론 생산 과정부터 운송수단을 움직일 때까지 배출하는 탄소량이 전혀 없다고 할 수 없고, 미국의 경작지 전부를 생산에 활용하더라도 연료 수요를 완전히 대체하지 못한다. 하지만 미국 에너지 부서의 추정에 따르면 파이프에서 재배된 조류 바이오디젤을 활용하면 필요한 땅을 경기도와 강원도, 서울특별시와 6대 광역시를 합친 면적 정도로 줄일 수 있다. 안타깝게도 현재엔 이런 조류 세포로부터 지질을 분리하는 데 필요한 에너지가 그것에 함유된 에너지보다 더 클 수 있다. 하지만 유타주립대학 연구원들은 최근 조류 폐기물에 재사용할 수 있는 용매를 쏴 지질이 용매에 달라붙도록 만들어 쉽게 분리할 수 있는 혼합 추출기를 시연했다. 연구가 진행 중인 만큼 이런 장애물들이 극복 가능하다는 사실은 어느 정도 입증된 것이다.

 

탄소 중립 에너지

후쿠시마 원전 사고 이후 세계적인 반핵 분위기 속에서, 이와 같은 발전을 가능하게 만들 무탄소 에너지를 어디에서 얻을 수 있을지 초조해하는 사람들도 있다. 수소 옹호론자들은 잉여 풍력과 태양광 발전을 활용해 물을 산소와 수소로 가수분해하는 방법을 지지하고 있다. 한편, 빌 게이츠가 투자한 스타트업 기업 헬리오젠은 최근 모하비사막에 태양광 거울 집단시설을 세웠다. 컴퓨터로 정렬하는 조절식 거울들이 특징인 이 시설은 최대 2700℃의 열을 발생시키기 때문에 충분한 태양에너지를 집중시킬 수 있다는 것이 업체의 주장이다(2500℃에 이르면 전기 없이도 물에서 수소와 산소가 분리된다). 이는 일반적인 태양광 거울 집단시설보다 1000℃ 이상 높은 온도로, 철을 생산할 수 있을 만큼 뜨겁다. 뜻이 있는 곳에 길이 있다고 했다. 폭넓은 엔지니어링 노하우를 활용하기에 충분한 의지를 기대한다.

 

 

 

 

모터트렌드, 자동차, 자동차 연료, 탄소

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CREDIT

EDITOR : Frank MarkusPHOTO : Quarta_(일러스트레이션)

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