2018년, 평창동계올림픽을
앞두고 현대의 새로운 연료전지차 ‘넥쏘’를 시승했을 때, 궁금증은 꽤 있었지만 모두 해결하지는 못했다. 당시 촉박한 일정으로
인해 기술적인 부분보다는 주행 시 전해지는 느낌에 집중했기 때문이기도 한데, 출시된 뒤 일반 고객에게
판매를 단행한 넥쏘는 이후 문제에 시달리기도 했다. 무엇보다 핵심이 되는 ‘수소 스택’의 가격이 꽤 비싼 것에 이슈가 집중됐는데, 사실 넥쏘를 유지하려면 돈이 조금 더 든다.
그 중에 하나가 바로 주기적으로 교환해야 하는 냉각수다. 넥쏘뿐만
아니라 토요타의 연료전지차 ‘미라이’도 똑 같은 문제를 안고
있는데, 냉각수 자체가 꽤 비싸다. 미라이의 경우 수소 스택에
무려 16.4ℓ의 냉각수가 들어가는데, 냉각수 자체도 연료전지차 전용을 사용해야 한다. 넥쏘는 냉각수 용량을
정확히 알려주지는 않았는데, 일반적인 엔진차보다 더 커다란 라디에이터를 사용하는 것으로 미루어 보아
미라이와 비슷하게 들어갈 것이다.
그렇다면 연료전지차 전용 냉각수는 왜 비쌀까? 절연성을 확보해야 하기
때문이다. 수소 스택은 작동 시 300V를 초과하는 고전압이
발생하는데, 냉각수의 전기 저항이 낮으면 냉각수와 라디에이터를 통해 차체로 전기가 흐르게 된다. 국내 기업인 ‘KD 파인켐’에서
만드는 연료전지차 전용 냉각수를 살펴보면, 절연성 확보를 위해 비이온성 부식 방지 첨가제를 사용해 5 μS/cm 이하의 매우 낮은 전기전도도를 가지고 있다고 설명하고 있다.
그래서 전용 냉각수를 사용할 필요가 있지만, 주기적으로 교환도 해야
한다. 사용하면서 냉각수에 이온이 녹아 절연성이 떨어지기 때문이다. 그
이온 제거를 위해 미라이의 경우 냉각수가 지나가는 자리에 ‘이온 교환기’를 장착했다. 미라이 뿐만 아니라 연료전지 기술을 갖고 있는 혼다
역시 이온 교환기를 장착하고 있으며, 절연성이 높은 전용 냉각수가 필수라고 설명하고 있다. 혼다는 현재 GM과 차세대 연료전지 시스템을 개발 중이다.
연료전지차에 있어서 냉각이 중요한 이유는 성능 저하를 막기 위함이다. 기본적으로
연료전지차는 엔진 자동차보다 더 높은 냉각 성능을 가져야 한다. 수소 스택 내부의 전해질막이 높은 열에
노출되면 성능이 저하되기 때문이다. 그래서 수소 스택 내부 온도는 85°C
이하로 유지하도록 설계되어 있다. 만약 스택 내부 온도가 이보다 올라가면, 그 때는 출력을 조절해 안전을 확보한다. 자동차는 운전자의 생각보다
더 복잡한 기계다.
전기차 전용 냉각수
흔히 오해하는 것이 ‘전기차는 그냥 사용하면 된다’이지만, 사실은 전기차도 꽤 복잡하다. 배터리가 제대로 된 성능을 내거나 최적의 충전을 진행하려면, 60°C 정도로
달구어져야 할 필요가 있다. 그래서 일반적인 전기차가 겨울에 제 성능을 발휘하지 못하고, 히트펌프를 별도로 적용해도 주행거리가 줄어드는 것이다. 그렇게 복잡한
전기차이다 보니, 아무리 교체 주기가 길다고 해도 냉각수를 주기적으로 교체할 필요가 있다.
기아 EV6의 경우 냉각수의 최초 교체 시기가 200,000km 또는 10년이며, 최초
교체 후 매 40,000km 또는 2년마다 교체하라고 되어
있다. 전기차 전용 냉각수는 연료전지차 전용 냉각수보다는 그 기준이 낮지만 절연성을 확보하고 있다. 물과 혼합해서 사용하는데, 농도가 낮으면(30% 이하) 영하의 날씨에 냉각수가 얼거나 부식될 수 있으며, 농도가 너무 높으면(70%이상) 냉각
효과가 감소한다. 잘 모르겠다면 전문 서비스센터에 의뢰하는 것이 제일 좋다.
글 | 유일한 기자