강철의 6배, 용광로에서도 안 터진다…안전한 수소차

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    최종편집시간 : 2019년 10월 21일 06:07:55
    강철의 6배, 용광로에서도 안 터진다…안전한 수소차
    수소전기차용 연료탱크, 어떤 가혹조건에서도 폭발 않는 안전장치 마련
    현대차 ‘넥쏘’ 국제표준보다 2.25배 높은 파열압력 확보...온도감응식 압력안전징치 설치
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    등록 : 2019-05-24 14:44
    박영국 기자(24pyk@dailian.co.kr)
    수소전기차용 연료탱크, 어떤 가혹조건에서도 폭발 않는 안전장치 마련
    현대차 ‘넥쏘’ 국제표준보다 2.25배 높은 파열압력 확보...온도감응식 압력안전징치 설치


    ▲ 수소전기차의 화재 안전성 시험 장면. 외부 요인으로 차에 불이 붙어도 수소연료탱크는 폭발하지 않는다. ⓒ현대자동차

    지난 23일 강원테크노파크에서 수소탱크 폭발사고가 발생하면서 소비자들 사이에서 수소전기자동차(수소차)에 대한 안전성 우려가 일고 있다.

    하지만 수소전기차에 사용되는 수소연료탱크는 어떤 가혹조건에서도 안전을 보장할 수 있도록 각종 안전장치가 마련돼 있어 소규모 벤처공장에서 연구용으로 만들어놓은 수소탱크와는 개념이 다르다는 게 제조사와 전문가들의 공통된 의견이다.

    26일 업계에 따르면 현재 상용화된 현대자동차의 수소전기차 ‘넥쏘’에 사용되는 수소연료탱크는 수소의 투과를 최소화하는 폴리아미드 라이너 내피와 20~25mm 두께의 탄소섬유 강화 플라스틱 외피로 만들어진다.

    외피는 완충시 700bar(기압)의 압력을 유지할 수 있도록 하는 게 국제 표준이지만, 우리나라는 그보다 2.25배 높은 파열 압력을 확보하도록 규제하고 있다. 현재 상용화된 수소연료탱크는 그보다 높은 강도를 확보한 상태다.

    외피를 구성하는 탄소섬유강화 플라스틱은 같은 무게의 강철보다 강도(파열저항)는 6배, 강성(변형저항)은 4배 높다. 훨씬 가벼우면서 튼튼한 소재다.

    이에 따라 수소연료탱크를 1.8m 높이에서 떨어뜨려도 성능은 그대로 유지된다. 용광로에서도, 수십 7000m의 고압에서도 터지지 않고 안전한 상태로 남는다.

    극단적으로 수소연료탱크가 총탄에 피격되더라도 폭발하진 않는다. 총탄에 관통이 되더라도 관통된 부위를 통해 내부의 수소만 대기중으로 방출될 뿐이다. 수소는 공기보다 14배나 가벼워 누출되더라도 곧바로 대기중으로 빠르게 날아가 버린다. 다른 원인으로 차량에 화재가 발생해도 수소에 불이 붙는 경우는 없다.

    강원테크노파크 폭발사고의 경우도 수소탱크 용기가 충분한 강도를 확보하지 못해 압력을 못 버티고 폭발한 것이지, 누출된 수소로 인해 화재가 발생하지는 않은 것으로 알려졌다.

    물론 ‘수소폭탄’과도 전혀 관련이 없다. 수소폭탄은 삼중수소와 중수소 등이 1억도의 온도와 수천 기압의 압력 하에서 핵융합 반응을 일으키는 방식이지만, 차량용 연료로 사용되는 수소는 일반적인 ‘수소분자’일 뿐이다.

    설령 일반적인 상황에서는 상상하기 힘든 강한 충격이나 열이 가해져 수소연료탱크가 손상되더라도 2차 피해를 최소화할 수 있는 안전장치들이 마련돼 있다.

    ▲ 수소연료탱크. 강철보다 강도(파열저항)는 6배, 강성(변형저항)은 4배 높은 탄소섬유강화 플라스틱으로 외피가 구성돼 있다. ⓒ현대자동차

    수소전기차 넥쏘에는 3개의 수소연료탱크가 장착돼 있으며, 각각의 탱크 입구에는 온도감응식 압력안전장치(TPRD)가 설치돼 있다. 수소연료탱크가 화재상황에 노출돼서 온도가 올라가면 자동으로 열려 압력을 해소해준다.

    수소연료탱크가 손상될 위험이 있을 경우 강원테크노파크 수소탱크 폭발사고와 같이 압력에 의해 폭발하지 않도록 자동으로 수소를 분출시켜 압력을 해소해준다는 것이다.

    수소연료탱크에 대한 정부 규정도 결코 만만하지 않다. 국토교통부에서 제시하는 ‘자동차용 내압용기 안전에 대한 규정’을 통과하려면 파열과 화염, 총격 시험 등 총 14개 항목에서 안전성을 검증받아야 한다. 그밖에도 차량에 장착한 상태로 전후방 충돌시험, 혹서기 및 혹한기 시험 등 온갖 시험 과정을 거쳐야 한다.

    넥쏘에 장착된 수소연료탱크는 국내외 법규를 모두 만족시키는 것은 물론, 자체적으로 200여개 항목의 별도 테스트를 진행하며 요구 기준보다 훨씬 엄격하게 안전성과 내구성을 검증하고 있다.

    수소연료전지 관련 기술을 개발하는 현대기아환경기술연구소 한 관계자는 “우리가 만드는 수소전기차는 기존 판매되고 있는 가솔린이나 디젤, LPG 등 내연기관 엔진 기반의 자동차와 동등하거나 더 높은 수준의 안전성을 확보하고 있다”면서 수소전기차에 대한 오해를 풀어줄 것을 당부했다.[데일리안 = 박영국 기자]
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