생활 속 파고든 '연료전지 제품'···효율 좋고 오염없는 '청정 에너지'

연료전지는 가솔린 등 화석연료를 사용하는 내연기관보다 효율이 30~50%가량 높다. 또 순수한 상태의 물(H2O)만 배출하기 때문에 오염이 없는 청정에너지다.

한때는 값이 너무 비싸 우주선 등 특수한 용도에만 사용됐지만 연료전지 기술이 발전하면서 관련 제품들이 속속 출시를 눈 앞에 두고 있다. 미래의 일로만 느껴졌던 연료전지 제품들이 속속 우리 생활 속으로 들어오고 있는 것이다.

아파트, 도시가스로 전기·난방·온수 공급

세계 최초로 연료전지를 도입한 친환경 아파트가 한국에 건설된다. 동양건설사업은 2010년 남양주 호평지구에 들어설 파라곤 단지 내 40가구에 1㎾급 가정용 연료전지 시스템을 설치한다. 이 연료전지 시스템은 도시가스를 연료로 전기를 생산하고 난방과 온수를 공급하는 친환경 설비다.

월 평균 700㎾의 전기를 쓰는 가정의 경우 연평균 200만원의 에너지 비용을 절감할 것으로 기대되고 있다. 연 이산화탄소 배출을 약 1500㎏ 줄일 수 있어 환경보호 효과도 크다. 이는 어린 잣나무 5700그루를 심는 것과 같은 효과다.

자전거, 한 달에 한 번 충전해 매일 이용
싱가포르의 호라이즌사는 최근 수소연료전지 자전거를 시장에 내놓았다.
이 자전거는 수소 탱크에 연료를 가득 넣어주면 최고시속 16마일로 186마일을 갈 수 있다.
평지나 내리막에서는 페달을 밟으며 달리고, 오르막이나 힘이 들 때만 연료전지 동력을 이용하면 한 달에 한 번 정도 충전으로 출퇴근이 가능하다.
한 대 가격이 3000달러로 아직은 좀 비싸지만 대량생산이 되면 가격이 떨어질 것으로 기대되고 있다.

교육용 장난감, 물 분해되는 모습 보여줘
연료전지 기술이 적용된 ‘물로 가는 자동차’ 장난감도 개발됐다. 30여 개 부품으로 구성된 조립식 장난감에는 태양광 패널과 연료전지가 들어있다.
자동차 차체는 투명한 플라스틱이다. 자동차에 물을 부어 넣으면 물방울이 일어나면서 물이 수소와 산소로 전기분해되는 것이 보인다.
태양광 패널로 생산된 전기가 물을 전기분해하고 여기서 나오는 수소가스가 연료전지를 충전시킨다.
가격이 145달러로 비싸지만 태양광 발전과 물의 전기분해, 연료전지 기술을 체험할 수 있는 매우 교육적인 장난감이다.
이 제품은 과학의 원리를 이용해 교육적인 장난감을 전문적으로 생산하는 ‘템즈 앤드 코스모스’사 제품이다.
휴대폰, 리튬이온 배터리의 두 배 효율
캐나다의 연료전지 업체인 앙스트롬사는 지난해 초 모토로라와 함께 세계 최초로 연료전지 셀폰 시제품을 개발했다.
기존 셀폰과 같은 크기인 ‘모토로라 SLVR L7’은 ‘마이크로 연료전지’ 기술을 이용, 리튬이온 배터리보다 두 배 정도 높은 효율성을 보여주고 있다.
또 충전시간도 10분밖에 걸리지 않는다.
앙스트롬사의 마이크로 연료전지는 셀폰 뿐만 아니라 디지털 카메라, MP3 등 다른 휴대용 전자기기에도 적용할 수 있는 기술이다.

휴대용 연료전지, 시간당 전기 270W 생산
휴대용 연료전지 충전기는 시간당 270W의 전기를 생산한다. 출력은 110V이며 5V짜리 포트도 있다. 소모 전력 50W 이내의 전기기구를 사용할 수 있다.
주로 노트북이나 셀폰 등 휴대용 전자제품 충전에 사용되며 여행·레저용으로 적합하다.
가격은 약 655달러로 충전용 수소 카트리지는 개당 30달러 정도다. 한 번 충전하면 약 30일간 사용할 수 있다.

청소기, 전깃줄 없이 메고 다니고 흡입력 강해
청소기를 사용할 때마다 느끼는 불편함 두 가지가 있다. 하나는 전선이다. 청소기를 밀고 다니다 보면 전깃줄이 소파나 식탁의자에 자주 걸린다.
또 줄이 짧아서 플러그를 옮겨 꽂아야 한다. 두 번째는 청소기가 여기저기 부딪치거나 문턱에 걸리는 일이다.
배터리 방식의 청소기를 써 보지만 흡입력이 전기청소기에 비하면 턱없이 모자라다.
연료전지 청소기는 이런 불편함을 한 번에 해결해 준다.
미국 디자인 회사 ‘컨티넘’이 고안한 연료전지 청소기는 에탄올을 연료로 이용하며 전깃줄이 없다.
청소기 몸체를 배낭처럼 메고 다니도록 디자인돼 사용하기가 매우 편리하다. 또 전력 효율성이 높아 흡입력도 강하다.
아직은 실용화되지 않은 컨셉트 제품이다.

무인항공기…5kg짜리, 500km 날 수 있어
소형 무인항공기(UAV) 분야에서도 연료전지는 놀라운 성능을 발휘한다.
10㎏ 미만의 소형 UAV는 항공촬영과 지도 제작을 비롯한 산업용과 교육·놀이를 위한 레저용, 정보수집을 위한 군수용 등으로 사용된다.
주로 전기모터를 사용하는데 현재 개발된 배터리 성능으로는 비행시간이 1~2시간에 불과하다.
그러나 연료전지를 사용하면 비행시간을 획기적으로 늘릴 수 있다. 2005년 UCLA와 오클라호마 주립대, 싱가포르의 테마섹 폴리테크닉사가 공동으로 수소 연료전지 UAV 개발 프로젝트팀을 출범했다.
이 팀이 개발한 무게 5㎏의 연료전지 UAV는 2006년 가을 실험비행에서 수소연료탱크의 25%만 사용하고도 125㎞를 날았다. 수소연료를 모두 사용할 경우 16시간 동안 무려 500㎞를 날 수 있다는 계산이 나온다.

자동차, 미 대륙 횡단 행사 열고 ‘힘 자랑’
가장 관심이 가는 분야는 역시 자동차다. 연료전지 자동차는 이미 기술이 개발됐고 시제품도 나와 있다.
지난해 여름 미국에서 세계 유수의 자동차 메이커들이 참여한 가운데 연료전지 자동차의 미 대륙 횡단 행사인 ‘수소연료전지차 로드 투어’가 열렸다.
연방 에너지부와 캘리포니아 연료전지 파트너십 주관으로 열린 이 행사에는 현대, 기아를 비롯해 BMW·다임러·폴크스바겐·GM·도요타·혼다·닛산 등 전 세계 유명 자동차 회사들이 참가해 자체 개발한 연료전지차의 기술력을 겨뤘다.
8월 11일 동부 메인주의 포틀랜드시에서 출발한 차량들은 뉴욕·워싱턴DC·애틀란타·라스베이거스 등 18개 주, 31개 시를 지나 23일 최종 목적지인 LA에 도착했다.
총 4535마일 구간 중 수소 충전을 할 수 없는 2050마일을 제외한 2485마일을 모두 완주했다. 연료전지 차량의 선두주자는 일본의 혼다 자동차다. 혼다는 한 번 충전으로 385마일 주행이 가능한 수소연료전지차 FCX클래러티의 양산에 들어갔다.
그러나 수소연료전지차는 충전을 위한 기반시설 설치 비용이 많이 들어 2012년은 돼야 본격적으로 도입이 될 것으로 보인다.
주기중 기자