넥쏘, 세계 최고 수준의 소소전기차 안전 기술력은?
- 차한잔/차이야기
- 2019. 2. 20. 07:30
넥쏘 수소전기차 충돌 테스트 차량 국내 최초 전시
매일 609km 주행시에도 123년 동안 사용 가능한 수소연료탱크 내구성 확보
충격에도 안전엔 수소탱크, 충돌테스트 영상 공개
현대자동차가 수소전기차의 충돌 테스트 시험 차량과 테스트 장면, 수소연료탱크 안전도 시험 영상 등을 공개한 것은 이번이 처음이라고 합니다. 이번 전시에서 가혹한 조건의 충돌 테스트를 거친 넥쏘 수소전기차 실물과 전면, 측면, 후면 충돌 테스트 영상을 공개했으며 수소연료탱크의 내부 구조를 볼 수 있는 전시물 등도 마련했습니다.
전시된 넥쏘 수소전기차는 미국의 비영리 자동차 안전연구기관인 고속도로안전보험협회(IIHS)기준으로 실시한 측면 대차 충돌 테스트 차량입니다. 이 테스트는 대형 픽업 트럭이 측면부를 시속 50km로 충돌하는 상황을 가정한 가장 가혹한 조건으로, 넥쏘는 승객 상해, 머리보호, 차량 변형에 있어 모두 GOOD 등급을 받았습니다.
기존 양산차 개발 충돌시험 항목에 더해 수소밸브 부위 직접 충돌, 후진 시 수소연료탱크 하부 타격시험 및 화재 안전성 평가 등 악조건하의 수소연료탱크 안전성을 재차 점검했으며, 전방 충돌 성능을 획기적으로 보강한 전방구조물 및 수소연료탱크 보호를 위한 차체 구조물 적용으로 테스트 기준 이상으로 충돌안전성을 높였습니다.
아울러 초고장력 강판 적용으로 고강도 차체를 구현하는 한편, 보행자와 충돌 시 후드를 자동으로 상승시켜 보행자에게 가해지는 충격을 최소화하는 ‘액티브 후드 시스템’도 적용해 최고 수준의 안전성을 확보했죠.
수소전기차라고 위험하다는 고정관념이 있습니다. 하지만 수소폭탄에는 중수소와 삼중수소가 사용되며, 수소전기차는 수소분자가 사용되어 작동하는 원리가 다릅니다.
수소전기차에 사용하는 수소는 우리가 일반적으로 말하는 ‘수소 분자’입니다. 수소전기차는 수소 분자를 압축해 700bar 정도의 압력으로 탱크에 저장 후 낮은 압력으로 전환해 연료전지로 보내 전기화학 반응으로 전기를 만드는 방식으로 수소탱크용기의 저장 압력이 높은 부분에 대해서는 충분히 고려해 설계 및 검증을 거쳤으므로 안전성은 일반 내연기관, CNG(Compressed Natural Gas, 압축천연가스) 차량과 비슷합니다.
그러나 수소폭탄에는 중수소와 삼중수소가 사용된다고 합니다. 중수소와 삼중수소는 엄청난 에너지가 필요해 자연 상태에서 존재하기 어렵죠. 만약 공기 중에 중수소와 삼중수소가 있다 해도 우리가 생각하는 수소폭탄의 폭발력을 내려면 1억도 이상의 엄청난 온도와 수천 기압의 압력이 필요합니다. 수소폭탄이 터지는 핵융합 환경을 만들려면 먼저 원자폭탄을 터뜨려 온도를 1억도 이상으로 올려야만 가능한데 수소전기차는 단지 산소와 수소를 결합시켜 전기를 생산할 뿐입니다.
법규상 수소연료탱크의 최대 사용 한도는 15년(유럽 20년), 충전 횟수 4,000회(유럽 5,000회)입니다. 하지만 현대자동차가 사용하는 수소연료탱크는 법적 요구사항을 훨씬 뛰어넘는 안전성과 내구성을 갖추고 있다고 설명했습니다.
실제 현대자동차 연구소는 수소연료탱크를 충전하는 시험 과정을 45,000회 가량 거쳤다고 합니다. 낙하 시험이나 혹한·혹서 모사 시험 등 가혹한 환경에서의 테스트 뒤에도 15,000회 가량 충전을 진행, 운송 중 낙하에 의한 충격 손상 시험, 예리한 칼날 손상에 따른 복합재 인공 결함 탱크의 내구 시험을 12,000회씩 진행하여 수소연료탱크의 내구성을 충분히 검증했습니다.
45,000회 충전 내구성은 700bar로 1일 1회 충전한다고 가정할 경우 하루 최대 주행거리 609km로 최대 123년 동안 사용 가능한 수치입니다.
이밖에도 수소가 차량 내 누출되면 위험하지 않을까?라는 생각을 하게 됩니다. 하지만 수소는 공기보다 14배 정도 가벼워 누출 시 공기 중으로 빠르게 날아가기 때문에 화재가 발생해도 누출된 수소에 불이 붙는 경우는 사실상 없습니다.
수소연료탱크, 연료 공급 시스템, 연료전지스택에는 실시간으로 수소 누출 여부를 모니터링하는 수소 누출 감지 센서가 장착되어 있습니다. 만약 주행 중 수소 누출 혹은 외부 충돌에 의한 배관 수소누출을 감지할 경우, 운전석 전면 디스플레이를 통해 운전자에게 경고하고, 수소연료탱크 밸브를 차단해 수소 공급을 중지하고 수소 대량 누출에 의한 사고를 사전에 막죠.
만약 화재로 수소연료탱크 주변 온도가 과도하게 올라가면 안전밸브를 통해 수소연료탱크 내부의 수소 가스를 신속하게 강제 방출하기 때문에 수소가 가득찬 탱크가 폭발하는 일은 없다고 합니다.
심지어 차가 완전히 불타버린다 해도 수소연료탱크 외부 표면에 내화재를 적용했기 때문에 수소연료탱크는 폭발하지 않습니다. 사실상 모든 종류의 자동차 중 화재나 폭발 위험성 측면에서 가장 안전하게 만들어진 셈입니다.
