도시 이동성의 혁신: 수소 연료 전지 전기 파워트레인 차량이 새로운 표준을 제시하다

소개

수소 연료 전지 전기 자동차()는 기존 차량에 비해 여러 장점을 가지고 도시 모빌리티 분야에 진출하고 있습니다. 도시 모빌리티는 상업용 및 개인용 애플리케이션 모두에서 다양한 차량의 기존 동력 전달에 크게 의존합니다. 휘발유 및 디젤 차량에 대한 연료 보급을 위한 기존 인프라를 통해 차량 구매자는 오랫동안 해당 범주의 운송 수단을 선택해 왔습니다. 낮은 초기 비용, 쉬운 유지 보수, 예비 부품의 용이한 가용성 등 다양한 기타 중요한 요소도 기존 연료 차량의 높은 채택을 도왔습니다. 그러나 이산화탄소 배출이 없는 청정 모빌리티 차량의 채택으로 소비자의 행동이 변화하면서 수소 연료 전지 전기 자동차의 급속한 확장에 중요한 요인이 되었습니다.

그림 1: 전기 자동차 대 수소 연료 전지 전기 자동차

수소 연료 전지는 탄소 배출 기반 연료에 대한 더 깨끗한 대안을 제공할 뿐만 아니라 대부분의 경우 정제된 형태로 배기관을 통해 물만 배출합니다. 수소 연료는 승용차 및 상용차, 트랙터, 트럭, 항공기 등과 같은 다양한 차량에 사용되었습니다. 이러한 중요한 변화는 기존 차량을 연료 전지 전기로 작동하도록 개조하거나 수소 연료로 작동하는 새로운 차량을 완전히 구축하는 등 차량 제조업체의 두 가지 개별 접근 방식으로 유도되었습니다.

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수소 차량에서 널리 퍼진 또 다른 중요한 요인은 탄소 배출량을 줄이고 제조업체와 구매자 간의 채택을 가속화하기 위한 필수 지원 정책을 시행하려는 정부의 관심이 높아지고 있다는 것입니다. 수소 연료 전지 차량은 다양한 정부 주도로 기존 연료에서 수소 연료 전지 전기 자동차로의 급속한 전환을 개선하기 위한 길을 열어주면서 오랫동안 발전해 왔으며, 성장이 가속화되었습니다. 이러한 수소 전기 자동차는 또한 전기, 휘발유 및 디젤 차량이 직면한 광범위한 문제를 해결합니다.

FCEV 인프라의 글로벌 확장

전 세계의 민간 기업과 정부는 친환경 운송 방식을 수용하기 위해 수소 연료 보급소를 통해 인프라 개발에 광범위하게 투자하고 있습니다. 독일, 프랑스, 이탈리아, 영국, 중국, 미국 등 많은 국가가 다양한 지역에서 증가하는 해당 차량의 수를 수용하기 위해 많은 수의 수소 연료 보급소를 설립하는 데 앞장서고 있습니다.

FCEV에는 향후 몇 년 동안 구매자 사이에서 채택을 더욱 촉진할 것으로 예상되는 많은 장점이 있습니다.

더 긴 주행 거리: 수소 연료 전지의 도움으로 차량 제조업체는 휘발유 및 디젤에 비해 수소의 에너지 밀도가 더 높기 때문에 더 긴 주행 거리를 달성할 수 있습니다. 수소 증기의 무게도 다른 연료원에 비해 가벼워 차량의 무게를 줄일 뿐만 아니라 더 적은 저장 용량으로 차량의 주행 거리를 늘릴 수 있습니다.

그림 2: 차량 연료의 상대 증기 밀도(비교)

빠른 연료 보급 및 낮은 배출량:전 세계 정부의 주요 초점 중 하나는 운송으로 인한 탄소 배출량을 줄이는 것으로, 이는 상당한 변화를 가져왔습니다. 운송 산업이 전기 자동차로 빠르게 전환되고 있지만 새로운 구매자가 직면하는 주요 단점은 여전히 존재합니다. 예를 들어 충전 시간이 더 오래 걸리고 급속 충전기의 가용성이 낮습니다. 수소 연료 차량의 도움으로 수소 충전은 기존 연료 충전과 유사하므로 이러한 단점을 쉽게 해결할 수 있습니다. 수소 연료 전지 차량은 한 번 충전으로 최대 300마일까지 주행할 수 있지만 전기 자동차는 일반적으로 한 번 충전으로 80~100마일 사이의 주행 거리를 갖습니다.

전 세계 새로운 수소 연료 스테이션의 증폭

공공 및 민간 부문 모두에서 채택한 유익한 정책과 함께 수소 연료 차량의 더 쉬운 채택을 위해 고려된 또 다른 핵심 요소입니다. 북미, 유럽 및 아시아 태평양 지역에서 급속한 확장이 관찰되었으며, 정부는 지속 가능한 방식으로 운송을 관리하는 데 큰 관심을 보였습니다.

그림 3: 국가별 총 수소 스테이션(2022년 9월 기준)

수소 충전 스테이션의 존재가 FCEV 차량의 더 쉬운 채택에 직접적으로 기여하므로 시장 성장의 추세는 관련 수치를 통해 쉽게 해석할 수 있습니다.

이러한 채택은 주로 많은 차량 제조업체가 새로운 시대 기술에 대한 관심을 얻기 위해 새로운 FCEV 모델을 출시하고 있는 아시아 태평양 국가에서 볼 수 있습니다. 예를 들어,

· BMW는 Toyota와 공동으로 개발한 새로운 모델 iX5를 출시한다고 발표했습니다. 이 차량의 구동 시스템은 연료 전지를 사용하여 탄소 섬유 강화 플라스틱으로 만들어진 두 개의 700bar 탱크에 저장된 수소를 전기로 변환합니다.

· 2020년 11월에 Ineos Grenadier 수소 FCEV는 Ineos Motor가 현대자동차와 협력하여 발표한 새로운 차량입니다.

· 2021년 프랑크푸르트 모터쇼에서 현대자동차는 2023년형 현대 넥쏘의 새로운 모델을 공개한다고 발표했습니다. 이 모델은 수소 연료를 사용하여 완전히 작동할 수 있어 소비자가 더 저렴하게 사용할 수 있습니다.

트럭, 상용차, 건설 장비, 농업 장비 등과 같은 다양한 다른 차량도 FCEV를 사용하기 시작했습니다.

과제

배터리 전기 자동차(BEV)와의 치열한 경쟁

연료 전지 자동차의 상용화는 BEV와 같은 다른 대체재가 직면한 치열한 경쟁으로 인해 아직 초기 단계에 있습니다. 가장 큰 대체재인 배터리 전기 자동차는 배터리 충전을 위한 크게 개선된 생태계가 이미 중국, 미국 등 많은 국가에 배치되어 있기 때문에 지속 가능한 차량 범주에서 전반적인 수요를 지배하고 있습니다.

그림 4: 2022년 현재 미국 시장에서 BEV와 FCEV를 판매하는 브랜드

FCV의 대규모 채택을 방해하는 높은 가격

연료 전지 전기 자동차는 채택 초기 단계에 있으며 많은 지역에서 제조 생태계가 아직 완전히 구축되지 않았기 때문에 많은 국가가 원자재 수입에 광범위하게 의존하고 있으며 이는 원자재 획득 비용을 높입니다. 이는 결과적으로 차량 최종 비용의 전체 가격에 영향을 미치고 많은 구매자가 동일한 차량을 선택하지 못하도록 제한합니다.

보관 및 운송 문제

보관 및 운송은 수소 연료 전지 자동차 시장의 주요 과제 중 일부입니다. 수소는 차량 연료 탱크에 충전하기 위해 극저온에서 보관하고 가압해야 합니다. 또한 탱크의 수소는 액체 수소를 냉각하기 위해 지속적인 전력 공급이 필요한 특수 보관 기술이 필요하며 이는 연료 비용을 증가시킵니다. 액체 수소 연료에 의해 가해지는 높은 압력을 유지하기 위한 특수 탱크의 필요성은 차량 산업에서 앞으로 해결해야 할 또 다른 주요 과제입니다.

시장 분석

UnivDatos Market Insights에 따르면 아시아 태평양은 현재 수소 연료 전지 자동차 시장에서 가장 큰 시장 점유율을 차지하고 있으며, 그 뒤를 북미 지역이 따르고 있으며, 이는 정부와 차량 제조업체가 이 지역의 지속 가능성에 높은 관심을 기울이고 있기 때문입니다. 또한 배터리 전기 자동차 이외의 옵션을 다양화하는 것은 향후 몇 년 동안 채택이 더 높을 것으로 예상되는 또 다른 이유입니다. 또한 주요 시장 참가자의 존재와 이 지역의 기술 발전도 시장 성장을 촉진합니다.

또한 보고서에 따르면 유럽은 탄소 배출량 감소에 대한 관심이 높아짐에 따라 수소 연료 전지 자동차 시장에서 상당한 성장을 보일 것으로 예상됩니다. 지속 가능한 운송에 초점을 맞추기 위해 잘 모색된 정부 정책과 기후 변화 협약 준수도 이 지역의 시장 성장에 기여합니다.

Toyota, BMW, BYD, Hyundai, Honda 등과 같은 FCV 시장에서 주요 차량 제조업체가 등장하면서 시장은 향후 몇 년 동안 주요 상승세를 기록할 것으로 예상됩니다. 또한 이러한 성장은 수소 연료 스테이션 및 기타 관련 인프라 개선을 목표로 하는 정부 정책을 통해 더욱 지원될 것으로 예상됩니다.

결론

결론적으로 수소 연료 전지 자동차는 운송 방식을 혁신했습니다. 이러한 차량은 연장된 주행 거리와 쉬운 연료 보급을 제공하며 애프터마켓 수리 비용을 더욱 줄이는 더 적은 이동 부품을 제공합니다. 이러한 기능은 배터리 전기 자동차가 충전 시간이 더 오래 걸리고 연료 보급 시간이 짧은 수소가 장거리 여행에 더 적합하기 때문에 초기 채택 단계에서 소비자의 주행 거리 불안을 더욱 완화할 것입니다. 그러나 시장은 여전히 초기 단계에 있으며 광범위한 연구 개발 활동을 통해 지원되며 이는 차량 및 연료 비용을 줄여 향후 채택을 용이하게 하는 데 도움이 될 것입니다. 전반적으로 지속적인 연구 개발을 통해 발전이 이루어짐에 따라 수소 연료 전지 자동차에서 더 많은 발전이 이루어질 것으로 예상할 수 있으며, 이는 개인이 향후 지속 가능한 운송 방식을 더욱 쉽게 사용할 수 있도록 합니다.