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수소자동차는 충돌시 수소탄처럼 터지게 될까?

 

이제 미세먼지는 한국사람이 견뎌야 하는 심각한 사회적 문제가 되어버렸습니다. 많은 사람들이 고민하고 심지어 일부는 미세먼지가 싫어 이민을 고민할 정도로 날이 갈수록 심해지고 있는 문제가 되어버렸죠. 문제가 심해되면서 사회적으로 친환경 에너지에 대한 관심이 높아지고 있는데 여러가지 대안중 친환경 에너지인 수소를 이용한 자동차 산업이 정부에서 추진하는 대표적인 정책이 되고 있습니다.

 

여기에는 수소가 환경에 주는 여러가지 이점이 있고 경제적으로도 큰 도움이 될 수 있기 때문에 정부에서 관심을 갖고 추진중이지만 일반적으로 수소탄의 공포스러움을 고려한다면 수소자동차 역시 사고가 날 경우 큰 위험이 있지 않을까 고민이 됩니다. 과연 수소차는 사고시 수소탄이 터지는 만큼이나 공포스러운 재앙을 불러일으킬까요?

▶사실 이런 문제는 수소차를 만들기 전부터 고민을 해왔던 것으로 어느정도 해결책을 찾은 것으로 보입니다. 현대자동차는 이에 대해 여러가지 실험을 진행했는데 그중 하나는 '자동차가 저격당하는 실험'입니다. 2016년 미국 캘리포니아주에서 진행된 이 실험은 한 스나이퍼가 지나가는 현대에서 제작한 수소자동차의 연료통을 총으로 저격을 해보는 것이었습니다. '빵'하는 소리와 함께 연료통이 저격당한 수소차는 다른 폭발로 이어지지 않았다고 합니다. 

 

 


이뿐 아니라 현대측은 넥쏘 수소탱크에 불을 지르고 섭씨 600도에서 10분간 뜨겁게 달구는 실험을 진행했습니다. 최악의 화재가 발생할 경우를 가정한 상황을 실험해본 것으로 2~3분 지나 안전밸브가 작동하며 수소가 공기중으로 확산되고 아무런 문제가 발생하지 않았다는 것을 확인할 수 있었다고 합니다. 

<(현대 자동차 실험은 아님) 연료가 유출되어 불이 붙을 경우 수소자동차와 가솔린 자동차 비교(출처: https://www.youtube.com/watch?v=IknzEAs34r0)> 

 

▶이런 실험을 통해서 어느정도 수소자동차에 대한 우려는 어느정도 해소는 되었는데 왜 수소탄의 위험보다 현격히 적을 수 밖에 없는지는 궁금할 수 밖에 없습니다. 이에 대해 많은 전문가들은 일반 사람들이 수소자동차와 수소탄이 같은 '수소'를 사용하고 있다는 오해에서 이런 궁금증이 생기게 되었다고 말하고 있습니다. 

일반 수소를 사용하는 수소자동차의 연료전지와, 중성자를 포함하는 이중수소를 사용하고 폭발을 위해 1억도의 온도와 수천 기압의 압력이 필요한 수소폭탄은 서로 다른 '수소'를 사용하고 있기에 우리가 생각하는 문제가 발생할 가능성이 크게 떨어지게 되는 것이라고 말하면서 말이죠. 

 

▶더 자세히 알아보기 위해 수소탄의 폭발 원리를 간단히 알아보겠습니다. 수소탄은 원자핵이 압축된 중(重)수소와 융합하여 폭발하는 원리로 크게 두 단계의 폭발 과정을 거치게 됩니다. 일단 수소탄 내부에 위치한 우라늄 폭탄이 폭발과 동시에 내부의 압력이 크게 상승하게 되는데, 이때 중수소가 내장된 탱크에 수천 기압이상의 압력이 가해지면 핵융합 반응을 일어나게 되고, 이때 발생하는 핵융합 에너지가 방출되는 것이 수소탄의 작동 원리이죠.  

<수소폭탄 폭발 원리(출처: 연합뉴스)>
<출처: HMG저널(https://1boon.kakao.com/HMG/5c663d6ced94d20001a70dbe)>

즉, 수소폭탄에 사용되는 수소는 중수소(중성자와 양성자 각 1개)와 삼중수소(중성자 2개와 양성자 1개)로 온도가 섭씨 1억도 이상 그리고 수천기압의 압력하에서 폭발할 수 있는 것입니다. 수소자동차에 사용되는 실온의 수소분자(H₂)는 이렇게 변화하는 일은 거의 발생하지 않기 때문에 위험도가 낮을 수 밖에 없는 것이죠.

 

▶ 설사 중수소, 삼중수소가 사용되었다 하더라도 온도가 섭씨 70도 수준에서 머무르기 때문에, ‘수소폭탄’이 되는 건 사실상 불가능하게 되는 것입니다. 뿐만 아니라 수소는 공기보다 14배 가벼워 누출 시 빠르게 공기중으로 확산되어 농도가 크게 희석되게 됩니다.

 

 

<연료 누출되면 공기중으로 빠르게 확산됨(출처: 유튜브(https://www.youtube.com/watch?v=IknzEAs34r0)>

즉, 수소의 농도가 매우 작아지기 때문에 격렬한 연소 반응이 일어날 가능성이 낮아지게 되는 것이죠. 실제로 이에 대해 미국화학공학회가 실시한 위험도 분석에서 수소의 위험도를 1로 봤을 때 가솔린의 위험도는 1.44, LPG는 1.22, 도시가스는 1.03으로 각각 나타나 수소가 다른 에너지보다 월등히 안전성이 높다는 것을 보였다고 합니다. 

 

이런 여러가지 사항을 고려해 봤을 때 수소자동차가 사고가 난다고 해도 우리가 우려하던 폭발과 같은 재앙은 일어나기 힘든걸로 보여집니다.