레오모터스, 세계 최초 볼타입 아연공기연료전지 개발
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글 : 채영석(webmaster@global-autonews.com)|
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승인 2010-09-29 01:06:12 |
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등소평은 ‘중동에 석유가 있다면 중국에는 희토류 금속이 있다.’라고 말했다. 지구촌 자동차회사들은 탈 석유를 부르짖으며 새로운 파워트레인 개발에 많은 힘을 쏟고 있다. ‘탈 석유’는 중동과 미국 러시아 등에 집중되어 있는 석유 자원으로부터의 해방과 지구 온난화 방지라는 두 가지 큰 이슈에 대한 표현이다. 에너지 안보와 환경 문제의 해결을 위해서는 더 이상 석유를 사용해서는 안된다는 것이다.
글/채영석(글로벌오토뉴스 국장)
환경 문제에만 국한한다면 모든 나라에 공통된 내용일 수 있다. 하지만 에너지 안보라는 측면에서 본다면 꼭 그렇지 않을 수도 있다. 1980년대 중반에 석유 잔존 분량 30년이라고 하면서 석유가격을 올렸던 나라들은 겉으로는 환경을 부르짖고 있지만 내심은 다를 수가 있다.
그럼에도 불구하고 나라를 불문하고 수소를 비롯한 신재생 에너지의 개발과 전기차를 비롯한 각종 전동화 기술 개발에 열을 올리는 자세를 보이고 있다. 그런데 아이러니하게도 수소를 사용한 연료전지 시스템과 전기차에 가장 적극적인 자세를 보였던 것은 미국의 디트로이트 빅3였다. 하지만 실제로 두 부문 모두에서 기술력을 축적하고 있는 것은 독일과 일본 메이커들이다.
21세기 접어 들며 금방이라도 수소시대가 올 것 같았던 분위기가 이제는 20~30년 후의 일로 치부되고 있다. 수소는 연료전지 시스템과 수소 엔진을 사용하는 쪽으로 개발해 왔다. 수소 생산과정에서 다량의 이산화탄소를 배출한다는 단점과 백금 등 귀금속을 사용해야 하는 스택 문제로 전진하지 못하고 있다.
그래서 전기차에 더 적극적인 자세를 보이고 있다. 하지만 항속거리와 충전시간 등 배터리 기술이 뚜렷한 발전을 못하고 있다. 또한 리튬 이온 배터리의 주 원료인 리튬의 매장량도 한계가 있다. 때문에 이 역시 대도시를 중심으로 한 시티 커뮤터로서의 역할에 국한될 것이라는데 동의하고 개발하고 있다.
결국은 당장에는 뚜렷한 대안이 없이 노력만 하고 있다고 할 수 있다. 그래서 일부에서는 과연 석유를 사용하지 않는 자동차를 개발할 의지가 있느냐 하는 소리까지 나오고 있다.
레오모터스가 이번에 공개한 아연공기연료전지 시스템은 그래서 의미가 있다. 아연을 원료로 사용한다면 석유로부터 자유로워질 수 있고 Well to Tire 개념의 완전무공해도 실현할 수 있기 때문이다.
아연공기연료전지는 새로운 것이 아니다. 문제는 용량의 한계로 자동차에 사용할 수 있다는 생각을 하지 못해왔다. 레오모터스가 개발한 아연공기연료전지가 기존의 시스템들과 가장 큰 차이는 플레이트 등이 아닌 볼 형태의 아연을 사용한다는 점이다.
아연도 금속이기 때문에 뒤처리 문제 등 난재가 있었으나 볼 자동공급 시스템과 배출 및 전해액 순환공급장치 등 여러 분야에 2개의 특허를 등록했고 18개의 특허를 출원했다고 한다.
아연 연료공기전지란 간단한 원리이다. 수소와 산소가 화학반응을 통해 전기를 발생한다는 것과 같다. 아연과 산소가 화학반응을 통해 전기를 생산한다.
Anode : Zn +2OH -> ZnO + H2O + 2e E0=1.21V
Cathode : 1/2O2 + H2O + 2e -> 2OH E0=0.40V
-------------------------------------------------
Overall Reaction : Zn +1/2O2 ->ZnO E0=1.62V
레오모터스는 아연공기연료전지의 장점을 아래와 같이 설명한다.
1.지속적인 발전능력
2.높은 출력 ㅁ리도, 높은 에너지 밀도
3.풍부한 매장량, 낮은 가격
4.안전, Zero Emission
5.Longer Shelf Life
6.재상가능한 물질(아연)
7.화석연료 의존성 감소
여기에 정부 차원에서는 석유에 부과하던 세감을 아연에 부과해 세수 확보 차원에서도 문제가 없다는 점을 들고 있다.
레오모터스가 이번에 공개한 것은 1kW급의 아연공기연료전지 시스템. 이미 프로토 타입 개발을 통해 실증을 해 보인 것으로 미국 디트로이트 EV 관련 행사에 소개되기도 있다. 국내에서는 전자부품연구원에 의뢰해 공인 성적 인증서를 발급받았다.
레오모터스는 아연 1kg으로 125km를 주행할 수 있다고 한다. 1kg의 아연은 현 시점에서의 가격이 4,200원으로 같은 거리를 주행할 때 필요한 휘발류 가격은 1,500cc급 소형차를 기준으로 1,8000원 가량이 소모되므로 경제성에서도 충분히 실용성이 있다고 주장하고 있다.
다만 레오모터스가 개발하고 있는 아연공기연료전지시스템은 주 동력원이 아닌 보조 동력원이다. 예를 들어 40kW의 배터리를 10kW 용량으로 줄이고 그만큼을 아연공기연료전지 시스템을 통해 발전을 하며 주행하도록 한다는 것이다. 아연공기연료전지시스템이 가속시 순간출력 발생에 한계가 있기 때문이다.
레오모터스는 이를 바탕으로 올해 3kW용량의 2륜차를 시작으로 2011년에는 15kW 용량의 소형 승용차, 2012년에는 30kW 용량의 버스와 트럭을 개발한다는 계획이다.
전기차를 비롯한 새로운 파워트레인 시스템은 경제성과 내구성, 편리성, 항속거리, 신뢰성 등의 문제로 자동차에 적용에 어려움이 있다고 말한다. 하지만 지금까지 그 누구도 생각하지 못했던 새로운 개념으로 앞으로 자동차 이외에도 많은 분야에 적용이 가능해 발전 가능성은 높다고 밝혔다.
글/채영석(글로벌오토뉴스 국장)
환경 문제에만 국한한다면 모든 나라에 공통된 내용일 수 있다. 하지만 에너지 안보라는 측면에서 본다면 꼭 그렇지 않을 수도 있다. 1980년대 중반에 석유 잔존 분량 30년이라고 하면서 석유가격을 올렸던 나라들은 겉으로는 환경을 부르짖고 있지만 내심은 다를 수가 있다.
그럼에도 불구하고 나라를 불문하고 수소를 비롯한 신재생 에너지의 개발과 전기차를 비롯한 각종 전동화 기술 개발에 열을 올리는 자세를 보이고 있다. 그런데 아이러니하게도 수소를 사용한 연료전지 시스템과 전기차에 가장 적극적인 자세를 보였던 것은 미국의 디트로이트 빅3였다. 하지만 실제로 두 부문 모두에서 기술력을 축적하고 있는 것은 독일과 일본 메이커들이다.
21세기 접어 들며 금방이라도 수소시대가 올 것 같았던 분위기가 이제는 20~30년 후의 일로 치부되고 있다. 수소는 연료전지 시스템과 수소 엔진을 사용하는 쪽으로 개발해 왔다. 수소 생산과정에서 다량의 이산화탄소를 배출한다는 단점과 백금 등 귀금속을 사용해야 하는 스택 문제로 전진하지 못하고 있다.
그래서 전기차에 더 적극적인 자세를 보이고 있다. 하지만 항속거리와 충전시간 등 배터리 기술이 뚜렷한 발전을 못하고 있다. 또한 리튬 이온 배터리의 주 원료인 리튬의 매장량도 한계가 있다. 때문에 이 역시 대도시를 중심으로 한 시티 커뮤터로서의 역할에 국한될 것이라는데 동의하고 개발하고 있다.
결국은 당장에는 뚜렷한 대안이 없이 노력만 하고 있다고 할 수 있다. 그래서 일부에서는 과연 석유를 사용하지 않는 자동차를 개발할 의지가 있느냐 하는 소리까지 나오고 있다.
레오모터스가 이번에 공개한 아연공기연료전지 시스템은 그래서 의미가 있다. 아연을 원료로 사용한다면 석유로부터 자유로워질 수 있고 Well to Tire 개념의 완전무공해도 실현할 수 있기 때문이다.
아연공기연료전지는 새로운 것이 아니다. 문제는 용량의 한계로 자동차에 사용할 수 있다는 생각을 하지 못해왔다. 레오모터스가 개발한 아연공기연료전지가 기존의 시스템들과 가장 큰 차이는 플레이트 등이 아닌 볼 형태의 아연을 사용한다는 점이다.
아연도 금속이기 때문에 뒤처리 문제 등 난재가 있었으나 볼 자동공급 시스템과 배출 및 전해액 순환공급장치 등 여러 분야에 2개의 특허를 등록했고 18개의 특허를 출원했다고 한다.
아연 연료공기전지란 간단한 원리이다. 수소와 산소가 화학반응을 통해 전기를 발생한다는 것과 같다. 아연과 산소가 화학반응을 통해 전기를 생산한다.
Anode : Zn +2OH -> ZnO + H2O + 2e E0=1.21V
Cathode : 1/2O2 + H2O + 2e -> 2OH E0=0.40V
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Overall Reaction : Zn +1/2O2 ->ZnO E0=1.62V
레오모터스는 아연공기연료전지의 장점을 아래와 같이 설명한다.
1.지속적인 발전능력
2.높은 출력 ㅁ리도, 높은 에너지 밀도
3.풍부한 매장량, 낮은 가격
4.안전, Zero Emission
5.Longer Shelf Life
6.재상가능한 물질(아연)
7.화석연료 의존성 감소
여기에 정부 차원에서는 석유에 부과하던 세감을 아연에 부과해 세수 확보 차원에서도 문제가 없다는 점을 들고 있다.
레오모터스가 이번에 공개한 것은 1kW급의 아연공기연료전지 시스템. 이미 프로토 타입 개발을 통해 실증을 해 보인 것으로 미국 디트로이트 EV 관련 행사에 소개되기도 있다. 국내에서는 전자부품연구원에 의뢰해 공인 성적 인증서를 발급받았다.
레오모터스는 아연 1kg으로 125km를 주행할 수 있다고 한다. 1kg의 아연은 현 시점에서의 가격이 4,200원으로 같은 거리를 주행할 때 필요한 휘발류 가격은 1,500cc급 소형차를 기준으로 1,8000원 가량이 소모되므로 경제성에서도 충분히 실용성이 있다고 주장하고 있다.
다만 레오모터스가 개발하고 있는 아연공기연료전지시스템은 주 동력원이 아닌 보조 동력원이다. 예를 들어 40kW의 배터리를 10kW 용량으로 줄이고 그만큼을 아연공기연료전지 시스템을 통해 발전을 하며 주행하도록 한다는 것이다. 아연공기연료전지시스템이 가속시 순간출력 발생에 한계가 있기 때문이다.
레오모터스는 이를 바탕으로 올해 3kW용량의 2륜차를 시작으로 2011년에는 15kW 용량의 소형 승용차, 2012년에는 30kW 용량의 버스와 트럭을 개발한다는 계획이다.
전기차를 비롯한 새로운 파워트레인 시스템은 경제성과 내구성, 편리성, 항속거리, 신뢰성 등의 문제로 자동차에 적용에 어려움이 있다고 말한다. 하지만 지금까지 그 누구도 생각하지 못했던 새로운 개념으로 앞으로 자동차 이외에도 많은 분야에 적용이 가능해 발전 가능성은 높다고 밝혔다.
