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13. 친환경 자동차 수소 연료전지 자동차

자동차 학습/친환경 자동차

by 자동차 역사가 2015. 12. 11. 22:31

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친환경 자동차 수소 연료전지 자동차

친환경 자동차의 가장 선진적인 자동차는 아무래도 수소 연료 전지 자동차라고 할 수 있습니다. 친환경 자동차에는 하이브리드 전기 자동차(HEV, Hybrid Electric Car), PHEV(Plug-in Electric Car), 순수 전기 자동차(EV, Electric Vehicle) 등이 있습니다. 우리나라는 현대 자동차 경쟁력 있는 투싼(Tucson) 수소 연료 전지 자동차를 2015년에 양산을 시작하였습니다.

수소연료 전지 자동차(FCV; Fuel Cell Vehicle) 개념

연료 전지 자동차는 수소를 연료로 하는 연료 전지에서 생산되는 전기로 구동되는 전기 자동차의 일종이다. 연료 전지는 수소와 산소를 화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생하는 발전 장치로 수소를 연료로 사용한다. 


연료 전지 자동차(FCV; Fuel Electric Vehicle) 사용 연료

연료 전지 자동차의 연료로는 수소, 메타올, 가솔리, 천연 가스도 연료로 사용된다. 이런 종류의 연료를 사용하기 위해서는 연료로부터 수소를 생산하기 위한 별도의 연료변환기가 필요하다.


수소연료 전지 자동차(FCV; Fuel Electric Vehicle)의 장점

수소 연료전지 자동차는 하이브리드 전기 자동차(HEV, Hybrid Electric Vehicle)을 넘는 연료효율, 가솔린 자동차 수준의 연료 공급 용이성, 전기자동차와 동일한 수준의 정숙성, 배기가스가 거의 발생하지 않는 차세대 친환경 연료로 미래의 유력한 친환경 자동차이다.


수소연료 전지 자동차(FCV; Fuel Electric Vehicle)의 구동 원리

에너지로 변화하는 과정도 단순해서 1차로 수소저장 탱크에 모인 수소는 연료전지로 옮겨져 수소이온과 전자로 나뉘고, 그 중 수소이온은 공기 중 산소와 반응해 물이 됩니다. 이 화학반응에서 만들어지는 전기에너지가 인버터를 거쳐 모터로 전달되면 이 힘이 타이어로 전달돼 자동차가 구동됩니다.


수소 연료전지 자동차(FCV; Fuel Electric Vehicle) 구동 단계

 1단계: 탱크에 저장된 수소가 연료 전지 스택으로 공급됩니다.

 2단계: 유입된 산소가 연료 전지 스택으로 공급됩니다.

 3단계: 연료 전지 안에서 산소와 수소가 반응을 일으켜 전기를 생산합니다.

 4단계: 발생된 전기가 모터와 배터리로 공급됩니다.

 5단계: 물이 배출 됩니다.


그림1. 수소 연료 전지 자동차 구조


수소연료 전지 자동차(FCV; Fuel Electric Vehicle) 구성 부품

수소연료 전지차는 일반적인 자동차 엔진 대신, 연료전지 스택과 모터 제어기, 배터리, 수소탱크 등을 갖추고 있습니다. 이들은 각각 충전된 수소와 산소를 반응시켜 전기를 생산하고(연료전지 스택), 전기로 구동력을 발생시키며(모터 제어기 등 전기동력 부품), 고압의 수소를 안전하게 저장/공급하고(수소탱크), 보조에너지를 저장/공급하는(배터리) 역할을 합니다. 다른 친환경 자동차와 마찬가지로 감속 시에는 운동에너지로 모터를 구동시켜 배터리를 충전하는 회생제동 기능도 갖추고 있습니다.

이상으로 현재까지 개발된 수소 연료 전지 자동차에 대하여 알아 보았습니다. 다른 친환경 자동차에 알고 싶으면 아래 링크를 참조 바랍니다.


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