수소전기차 원리

프롤로그

 지난번에 수소폭탄 원리에 대해서 포스팅을 하면서 언급했던 수소전기차의 원리에 대해서 드디어 영상을 만들어냈다.

 이걸 만들어야 하나 말아야 하나 예전엔 계속 고민했었지만, 수소전기차가 있는 여러 컨텐츠에 달리는 댓글들이 가끔 좀 가관이라 만들 필요성을 더욱 느끼게 되었다. (수소 폭탄이네 어쩌네 이런, 까는 게 문제가 아니라 좀 알고 깠으면 좋겠다는 취지에서)

 근데 이번에 영상 만들면서 (기술적으로) 새로운 것들을 좀 많이 해대며 진을 좀 빼서 그런지 글쓰기가 너무 귀차ㄴㅎ...

 일단 바로 영상부터 집어 넣어야겠다.

영상 속에 내용이 다 있긴 한데 포스트를 보게 되는 사람들 중에는 영상을 볼 만한 상황이 되지 않는 경우도 있는 것 같아서 내용이 중복되긴 하겠지만 글로 풀어보겠다.

화학 에너지에서 전기 에너지

 화학 에너지에서 운동 에너지까지 가는 데 있어서 첫 번째 과정은 화학에서 전기이다. 이 부분은 연료 전지가 담당한다.

 수소가 백금을 만나면, 백금이 촉매로 작용해서 쉽게 수소 이온(H+)과 전자(e-)로 나눠진다. 산소도 역시 백금이 촉매로 작용해서 화학반응을 일으키게 되는데 이 둘을 전선과 전해질막으로 연결시켜서 순환시킨 것이 연료 전지이다. 전선으로는 전자가 이동하고 전해질막으로는 수소이온이 이동한다.

 수소와 산소를 이용해서 전자의 흐름, 즉 전기를 얻어낸다.

직류에서 교류

 연료전지에서 얻는 전자의 흐름은 일방통행, 직류이다. 물론 직류로도 모터를 돌릴 수 있지만 모터 내에 접촉이 됐다가 떨어졌다가를 반복해야 하는 브러쉬라는 부품이 필요해서 내구성이 좋지 않다. 브러쉬리스 직류모터가 있긴 한데 이건 사실 교류 모터라고 보면 되지 싶다.

 일정한 하나의 직류 전압으로 부드러운 교류를 만드는 원리는 크게 두 가지로 볼 수 있다.

 스위치로 표현하긴 했는데 물리적인 스위치로는 한계가 있다 전기적인 반도체를 이용해서 훨씬 빠르고 정확하게 제어를 한다. 이 부분에서 트랜지스터, 다이오드 등 반도체가 쓰이게 되는데 간단하게 트랜지스터는 전기적 스위치, 다이오드는 전기계의 판막(?) 정도로 이해하면 될 듯하다. 그냥 전선으로만 연결되어 있다면 경우에 따라서 순류로 흐르다가 역류로 흐를 수도 있지만 다이오드가 거기에 껴 있을 경우 한쪽 방향으로만 흐르고 반대쪽 방향으로는 흐르지 않게 할 수 있다. 얘네를 회로로 잘 구성해서 하나의 직류 전압으로 세 가지 교류 전압을 얻는다.

전기에너지에서 회전운동에너지

 전류 주변에 자기장이 생기게 된다. 전선을 말아줄 경우 자석과 같이 역할 할 수 있으며 전류의 흐름에 따라 자력의 세기에 변화를 줄 수도,  극을 바꿀 수도 있으므로 이를 이용해서 회전 운동에너지를 얻는다.

회전운동에너지에서 운동에너지

 이 부분은 모든 자동차 공통으로 지면을 밀면서 마찰력으로 추진하게 된다.

에필로그

 위에서 본격적으로 시작하기 전에 말했던 대로, 영상에 진을 좀 빼서 그런지 글이 역시나 후려친 감이 있는 것 같다. 사실 영상에 다 있는 걸 굳이 포스트로 다시 쓰는 이유는, 예전에는 영상에 넣으면 너무 방대해질 것 같아서 흥미가 떨어질 것 같은 내용을 글로 좀 더 자세히 풀기 위해서 였던 것도 있었다. 하지만 진 빠진 상태에서는 요 동네(글동네)분들에게도 영상을 통해서 수소전기차 원리에 대해서 파악했으면 하는 마음과 (다른 분야는 몰라도 과학은 영상이 상당히 효율적이라 생각하기 때문에) 또 다른 하나는 수소전기차에 대해서 뱉어놓은 말이 있어서 나 스스로 이것만큼은 올려야 편할 것 같은 이유에서가 있었다. 아무튼 글도 이렇게 마무리 되어 가는 것 같고 오랜 기간동안 내 뇌 어딘가에 자리잡고 있던 응어리를 털어낸 것 같아 홀가분한 마음이 있다. 이제 또 그 홀가분한 마음으로 새로운 주제를 찾아봐야겠다.