기사 내용:
- 약간의 역사
- 수소 엔진의 특징
- 수소 모터의 주요 장단점
- 수소 내연 기관이 장착된 가장 인기 있는 자동차
"수소는 미래의 연료입니다." - 이 메시지와 함께 수소 ICE가 운송 및 항공 산업에 도입되고 있습니다.
수소가 다른 모든 대체 에너지 소스 중에서 선두 위치를 차지하는 것은 우연이 아닙니다. 가능한 한 환경 친화적이며 재생 가능한 자원을 보유하고 있으며 가솔린 및 디젤에서 작동하는 기존 엔진과 비교할 때 효율성이 가장 높습니다.
그러나 부인할 수 없는 장점 외에도 수소 엔진에는 아직 거대하게 만들고 "유해한" 가솔린 및 디젤 엔진을 완전히 대체할 수 없는 여러 가지 단점이 있습니다.
약간의 역사
인류는 아주 최근에 환경 보존의 필요성에 대해 생각하기 시작했지만 과학자들은 훨씬 더 일찍 기존의 내연 기관을 교체하는 것에 대해 생각하기 시작했습니다.
그래서 프랑스 태생인 과학자 François Isaac de Rivaz의 손으로 1806년 최초의 수소 엔진이 제조되었습니다. 1841년 영국은 수소 엔진 제조에 대한 최초의 특허 계약을 받았고 1852년 독일 과학자들은 공기-수소 혼합물로 작동하는 내연 기관을 만들 수 있습니다.
그러나 수소 엔진 도입 계획은 1870년 이후 널리 보급된 가솔린 엔진으로 인해 무산되었습니다.
그들은 포위된 레닌그라드에서 1941년에야 수소를 대체 연료로 다시 기억했습니다. 그런 다음 소련 기술자 B. Shelishch는 공기 수소 "칵테일"을 사용하여 탄막 풍선을 발사했습니다.
그런 다음 1970년대에 세계적인 연료 위기가 문을 두드릴 때까지 수소는 다시 잊혀졌습니다. 70년대 후반에 BMW 자동차 제조업체는 수소로 작동하는 첫 번째 자동차를 출시했고, 미국 제너럴 모터스(GM)와 포드, 일본 혼다 등을 비롯한 다른 회사들이 그 예를 따랐습니다.
그러나 위기가 진정되자마자 에너지원으로서의 수소에 대한 관심은 다시 사그라들었다. 그리고 수십 년이 지난 지금 인류는 환경 운동가들의 활동뿐만 아니라 연료 가격의 상승에 의해 촉진된 존재의 존재를 다시 기억했습니다.
수소 엔진의 특징
구조적으로 수소 엔진은 표준 내연 기관과 크게 다르지 않습니다. 또한 피스톤, 연소실 및 커넥팅 로드 크랭크 메커니즘이 포함되어 있습니다. 그래서 차이점은 무엇입니까?
사실 수소 엔진은 연료 혼합물과 후속 연소를 공급하는 다른 방법을 사용합니다. 또한 수소의 연소는 석유 기반 연료의 경우보다 훨씬 적은 시간이 소요됩니다. 그 차이는 미미하고, 언뜻 보기에는 기존의 ICE를 수소로 변환하는 것이 어렵지 않은 것처럼 보일 수 있지만, 그렇지 않습니다.
수소 엔진 사용과 관련된 여러 가지 문제:
- 수소는 구하기 어렵습니다. 그것이 물에 포함되어 있고 실제로 순수한 형태로 표현되지는 않지만 세계에서 가장 널리 퍼진 화학 원소로 정당하게 간주된다는 것은 비밀이 아닙니다. 즉, 자동차에는 물을 분해하고 수소를 생성하는 역할을 하는 전해조인 특수 폐쇄형 설비가 장착되어 있어야 합니다. 그러나 실제로 이러한 설치는 제조가 어렵고 최종 비용에 큰 영향을 미칩니다.
- 높은 압축 온도로 인해 수소는 발전소의 다양한 금속 원소 및 엔진 오일과 쉽게 반응합니다.
- 가열된 매니폴드와 접촉하여 소량의 수소가 누출되어도 화재가 발생할 수 있습니다. 그렇기 때문에 오늘날 수소 모터를 만들 때 흡기 매니폴드와 배기 매니폴드 사이의 거리가 멀어 화재 위험이 줄어들기 때문에 회전 발전소만 사용됩니다.
그럼에도 불구하고 회전식 설치뿐만 아니라 피스톤 메커니즘을 사용하는 엔진에서도 현재까지 대부분의 문제가 해결되어 수소가 가솔린/디젤의 가장 유망한 대체품으로 남아 있습니다.
수소 모터의 주요 장단점
수소 엔진의 주요 장점은 다음과 같습니다.
- 수증기는 연소의 산물이기 때문에 높은 수준의 환경 친화적입니다. 수소가 타면 엔진 오일도 타지 만 유독 한 배기 가스의 양은 가솔린이나 "무거운"연료를 태울 때보다 몇 배 적습니다.
- 디젤 또는 가솔린 연료로 작동하는 기존 발전소보다 몇 배 높은 고효율;
- 상대적인 구조적 단순성뿐만 아니라 비싸고 신뢰할 수 없는 연료 공급 시스템의 부재도 위험합니다.
- 무소음.
여러 가지 중요한 장점에도 불구하고 수소 모터에는 다음과 같은 단점이 있습니다.
- 순수한 수소를 얻기 위한 높은 가격과 복잡성;
- 수소로 연료를 보급할 수 있는 주유소의 미개발 기반 시설;
- 수소 연료의 운송 및 사용에 대한 국제 표준의 부재;
- 높은 연료 구성 요소 및 수소 엔진 유지 보수 비용;
- 수소 연료의 저장과 관련된 어려움. 과학자들은 가연성 수소를 저장하기 위한 탱크 제조에 사용해야 하는 재료에 관해 아직 공통 분모에 도달하지 못했습니다.
- 현재 널리 퍼져있는 가솔린 및 디젤 엔진보다 눈에 띄게 무거운 수소 엔진의 존재로 인해 자동차의 총 질량이 증가합니다.
또한, 수소 실린더는 정기적으로 검사 및 인증을 받아야 하며 이는 자격을 갖춘 면허가 있는 기술자만 수행할 수 있습니다.
수소 내연 기관이 장착된 가장 인기 있는 자동차
사진에서: Riversimple Rasa
과학자들이 수소 모터 사용과 관련된 현재 문제에 대해 계속해서 수수께끼를 내고 있음에도 불구하고 수소 연료 자동차의 수는 계속해서 증가하고 있습니다. 가장 유명한 수소 동력 자동차는 다음과 같습니다.
- Toyota Mirai FCV - 자동차는 2013년에 처음 데뷔했지만 2015년에만 판매되었습니다. 사용 가능한 실린더는 약 500km의 "범위"를 제공했습니다.
- 2000년에 선보인 컨셉 버전인 BMW 750hL. 자동차에는 300km의 거리를 커버하기에 충분한 예비 수소 탱크가 장착되어 있습니다.
- Honda Clarity는 클래식 연료 대신 수소를 사용하는 또 다른 자동차입니다. 이 모델의 주요 장점은 멋진 외관과 수소차 기준으로 589km의 파워 리저브가 있다는 인상적인 것입니다.
- Riversimple Rasa는 원래 영국에서 온 소형 수소차입니다. 주요 특징은 가벼운 무게(500kg 조금 넘음)와 인상적인 파워 리저브(약 500km)였습니다.
또한 제조업체는 Audi H-tron Quattro, 수소 Mercedes GLC, Nikola Motor의 Nikola One 트럭, Pininfarina 디자인 하우스의 H2 Speed 슈퍼카 등 많은 수소 컨셉트 자동차를 계속 선보이고 있습니다.
결론
많은 단점에도 불구하고 수소는 향후 30~40년 동안 가장 유망한 청정 에너지원이 될 수 있습니다. 우리는 수소를 생산하기 위한 효과적인 방법을 찾고 최종 소비자에게 전달하기 위한 기반 시설을 개발하기만 하면 됩니다. 그러면 인류는 연료뿐만 아니라 환경 위기에 대해서도 영원히 잊게 될 것입니다.
