압축 공기의 힘으로 자동차를 움직인다면 이상하게 생각될 수 도 있으나 사실은 꽤 이전부터 검토되었던 아이디어 였습니다. 사실 과거엔 압축 공기를 이용한 어뢰도 만들던 시절이 있었기에 압축공기를 추진체로 사용한 아이디어 자체는 그다지 신기한 것은 아닙니다. 1920 년대부터 이런 아이디어들이 있어왔지만 우리가 실제로 압축 공기를 이용해서 다니는 자동차를 보기 힘든 건 물론 여러가지 단점이 있기 때문이죠.
그럼에도 압축공기 자동차는 (Compressed Air Car) 종종 그 프로토타입들이 등장하곤 했습니다. 일단 오염된 배기 가스를 내놓지 않기 때문에 보다 친환경적이라는 인상을 줄 뿐 아니라 생산 단가도 저렴합니다. 또 기복이 있긴 하지만 아무튼 계속해서 상승 추세인 석유 보다 저렴하게 유지가 가능한 자동차이기도 합니다. 마지막으로 가정에서 공기 압축 펌프를 구입한다면 전기를 이용해 자동차에 공기를 충전할 수 있어 굳이 주유소나 혹은 충전소에 갈 필요가 줄어듭니다.
몇몇 회사들이 압축 공기 자동차에 관심을 보여 왔는데 그 중에는 인도의 메이커인 타타 (Tata Motors) 가 있습니다. 타타는 프랑스 개발사인 MDI (Motor Developement International) 과 라이센스 계약을 맺고 실제 양산이 가능한 압축 공기 자동차를 개발하고 있으며 이미 프로토타입을 시험중에 있습니다. 타타 모터스는 개발이 순조롭다면 미래에 압축 공기 자동차를 양산할 계획을 가지고 있다고 합니다.
하지만 압축 공기 자동차에는 사실 큰 단점들도 존재합니다. 대표적인 단점들로는 다음과 같은 것들이 있습니다.
- 낮은 에너지 저장 밀도 : 고압의 압축공기, 예를 들어 30 MPa (4500 psi, 혹은 300 bar 참고로 300 bar 면 약 300 기압) 의 정도 고압 압축 공기의 에너지 저장 밀도는 1 리터당 50 Wh 수준에 불과합니다. 납축전지의 60 - 75 Wh/l 나 리튬 이온 배터리의 250 - 620 Wh/I 에 비해 낮은 것은 물론이고 리터당 9411 Wh 의 에너지 저장이 가능한 가솔린에 비해 현저히 낮은 수치인데 이를 쉽게 말하면 가까운 거리까지 이동하기 위해서는 아주 큰 압축 공기 탱크가 필요하다는 것입니다.
- 샤를의 법칙 : 공기가 팽창하면 샤를의 법칙에 의해 그 온도는 크게 떨어지게 됩니다. 이렇게 떨어진 온도로 인해 엔진이나 기타 부품들이 손상을 입을 수 있으며 특히 공기중 들어있는 수증기 때문에 미세한 얼음이나 서리가 끼어 엔진에 꽤 문제를 일으킬 수 있습니다. 따라서 열 교환기가 필요해집니다.
- 짧은 주행 거리 : 낮은 에너지 밀도로 인해 압축 공기통이 크더라도 저장할 수 있는 에너지가 적어 주행 거리는 짧은 편입니다.
- 온실가스 배출 : 공기 자체는 연소되지 않고 온실가스도 배출하지 않습니다. 그러나 중요한 점은 압축 공기는 에너지를 저장하는 수단이지 에너지 그 자체가 아니라는 점입니다. 대개 공기를 압축하는데 전기를 사용하게 되는데 오늘날 전기의 대부분은 화석 연료를 이용해서 생산됩니다.
현재까지 공기를 압축해서 에너지를 저장하는 방식이 과연 배터리 보다 더 에너지 효율적인지에 대해서는 의문이 제기될 수 밖에 없습니다. 만약 아주 에너지 효율적인 공기 압축방식 및 공기 엔진을 개발하지 않는다면 에너지의 저장 - 사용 순간에 많은 에너지가 소모될 수 밖에 없으며 경우에 따라서는 가솔린 엔진보다 더 비효율적이고 온실가스를 많이 배출하는 엔진이 될 수 있습니다.
- 안전 문제 : 고압의 압축 공기를 사용하는 만큼 만약 충돌 사고시에 문제가 되지 않겠는지에 대해서 가장 논란이 될 수 밖에 없습니다. MDI 측은 상당히 안전한 압축 공기 자동차를 개발했다고 주장하고 있으나 진짜 양산 차가 안전성을 담보할 수 있는지는 좀 더 두고봐야 알 수 있을 것 같습니다.
압축 공기를 이용한 자동차는 재미있는 아이디어긴 한데 과연 실용적인 아이디어가 될 지는 확실치 않다고 할 수 있습니다. 진짜 타타 모터스에서 압축 공기 자동차를 상용화 할 수 있을 지 궁금해 지는 대목입니다.
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