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(2021-GT-DC-06) 탄소제로배출 기술, 수소연소엔진(H2-ICE)
거점 아메리카 > 미국(워싱턴) > 미국
기술분류 에너지·자원 > 온실가스처리
등록일 2021.09.08
세부내용

□ 전 세계 많은 규제 기관들이 점차 대형 트럭 배기가스 배출 규정을 강화하고 있으며, 산업 내 대형차량 탈 탄소화 추세로 이어지고 있음

 

 

 차량 동력을 제공하는 제로배출 기술에는 1) 배터리전기자동차(BEV), 2) 수소연료전지 차량(FCEVs), 3) 수소내연기관(H2-ICEs), 4) 바이오연료 또는 합성연료 내연기관이 있음

 

 ○ 4가지 제로배출 기술의 장·단점에 따라 차량 유형마다 적합성이 달라짐

 

 

바이오/합성연료

내연기관

수소 내연기관

(H2-ICEs)

수소연료전지 (FCEVs)

배터리 전기차

(BEV)

배출 (Emissions)

이산화탄소 집약도

(CO2 Intensity)

바이오매스/CO2

공급원에 따라 다름

녹색/청색수소 사용 시

제로배출 또는 최소화

녹색/청색수소 사용 시

제로배출 또는 최소화

그리드믹스에 따라 달라짐 / 재생가능전력 사용 시 제로배출

대기질

(Air quality)

디젤연소와 유사한 질소산화물(NOx) 및 미립자 물질 배출

선택적환원촉매(SCR) 후처리기술 적용 시 심각한 NOx 배출 없음

제로 배출

제로 배출

총 비용 (Total Cost of Ownership, TCO)

Well-to-wheel*

효율성

~20%

재생가능 H2 생산 시 ~30%

재생가능 H2 생산 시 ~35%

전송 및 충전 손실에 따라 75~85%+

Powertrain

자본 지출

일반 연소엔진 차량 지출과 유사

디젤 ICE 유사 설비 투자 & H2 탱크 필요

연료전지 높은 설비 투자 / BEV 보다 확장가능

대용량 배터리 경우 높은 설비 투자

제약

(공간/탑재량)

기존 연소엔진과 같은 크기와 무게

기존 차량과 같은 크기의 엔진이지만,

H2 탱크 공간 필요

연료전지 및 H2 탱크 공간 필요

연소엔진 보다 무거움

/ 사용에 따라 탑재량

제약 있음

재급유 및

재충전 시간

탱크 크기에 따라

15분미만

탱크 크기에 따라 15-30분미만

탱크 크기에 따라 15-30분미만

3시간 이상

(고속충전 기능 있음)

인프라 비용

기존 인프라 사용가능

H2 배급 및 연료 보급 인프라 필요

H2 배급 및 연료 보급 인프라 필요

충전 인프라 및 그리드 업그레이드 필요

 

 

 결과적으로 수소 내연기관(H2-ICE) 기술이 광산업 덤프트럭을 포함한 대형 차량 운행 환경에서 실행 가능한 최적의 파워트레인 옵션이 될 수 있음

 

 

 오늘날 자동차 OEM, 부품 공급업체 및 신생기업에서 배터리 및 연료전지와 함께 미래 파워트레인 포트폴리오에 점차 수소연소(H2-ICE)를 고려하고 있음

 

  ○ 연소엔진에 대한 낮은 설비투자 요구사항, 수소가격 감소, ()부하에서 H2-ICE에 의해 달성되는 상대적으로 높은 효율성은 수소 연소가 TCO-경쟁 솔루션이 될 수 있는 조건이 됨 (그림 4)

  ○ 현대의 엔지니어링 노하우/작업 활용과 자동차 산업의 기존 공급망 및 생산 능력 활용 가능

  ○ H2-ICE의 장점으로는 낮은 페이로드 페널티 및 공간 요구사항, BEV 트럭에 비해 빠른 급유 시간, 낮은 비용, 열 및 진동에 대한 높은 내성이 있음

 

 

 미래 파워트레인 포트폴리오에 수소 연소엔진(H2-ICE)을 추가하는 것은 복잡한 기술 개발을 요하지만 이는 앞으로 충분한 가치가 있음

 

 

 

 

 

 

기술 적용범위/응용분야

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