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수소 연료 전지 자동차 키트, 드뎌 도착! 본문

일상/여가 & 취미

수소 연료 전지 자동차 키트, 드뎌 도착!

Tapito 2011.01.27 23:22

 

< 이게 원조! 진퉁임 >

님들 혹시 수소 연료 전지 자동차 키트라고 들어들 보셨습니까요?
미국 Horizon사에서 판매하는 건데,
국내에도 이와 비슷한 아류작(?) 짝퉁(?)들이 시판되고 있기는 하지만
어쨌든 아래 나온 것이 원조 격임. ㅇㅇ
왠지 뭔가 있어보이는 듯한 모습에 고딩시절부터 눈 여겨 보았던 것을
이번에 드뎌 지마켓에 주문을 했습니다.
가격은 무려 16만원대! 거금 좀 들였습니다요 ㅋㅋ

 

 


1. 주문했던 수소 연료전지 자동차가
경쾌한 초인종 소리와 함께 도착했습니다.

 


2. 두근두근 거리는 마음으로 개봉 시작!

 


3. 쨔잔! 드뎌 모습을 드러냈습니다.

 




4. 택배 상자에서 꺼내 인증샷! 생각보다 세트의 크기는 작았습니다요

 


5. 상자를 개봉하고 처음 대면한 것은 설명서와 CD……. 응? CD?
역쉬, 비싼 완구의 '위엄'인가?

 


6. CD는 잠시 뒤에 실행해 보기로 하고 설명서부터 읽어 보기로 했음.

 


7. 으음…… 영어의 압박 ㅠ.ㅠ

 


8. 좀 더 넘겨보면, 으음…… 도이체의 압박 ㅠ.ㅠ

 


9. 더 넘겨 보면, 으음…… 프랑쎄의 압박(…)

 


10. 친절하게도 네덜란드어로까지 제공되어 있군요.
정작 한국어는 안 나와 있군요. 제길슨 ㅗ(^_^)ㅗ;;;;
그냥 영어로 보도록 했습니다. (독해 할 수 있다… 독해 할 수 있다… 독해 할 수 있다… ^^;;)

 


11. 어쨌든 CD와 설명서를 들어내고 드디어 대면한 부속들.

 


12. 모두 꺼내서 인증샷.
왼쪽부터 시계방향대로 태양전지, 차체, 바퀴 4개, 실린더 2개, 튜브, 전선, 연료전지, 배터리 홀더가 있습니다요.
태양전지와 연료전지라! 완구지만 결코 완구 같지 않게 첨단 소재들이 들어 있군요. 후덜덜……

 


13. 쨔잔! 이것이 바로 핵심 부품이라 할 수 있는 연료전지.
이 쪽은 산소를 불어 넣으면 (+)전극이 형성되는 곳임.

 


14. 반대쪽은 수소 전극. 수소를 불어 넣으면 (-) 전극이 형성되는 곳임

 


15. 저 같은 경우는 일단 산소 측에 꽂혀 있던 튜브 한 쪽을 빼서 반으로 잘랐습니다.
16. 그리고 반대쪽(수소 측)에다 그 반쪽을 끼웠습니다.

 


17. 동봉된 마개로 튜브를 막습니다. 빨간 색은 산소, 검은 색은 수소 쪽입니다.
이 때 연료전지에는 튜브 꽂는 곳이 위/아래 해서 한 면에 2개, 총 4개가 있는데요

여기서 마개로 막는 튜브는 연료전지의 아래쪽에 꽂아야 합니다.

 


18. 이렇게 말입니다요 ㅋㅋ

 



19. 다음에는 차체를 조립합니다. 전혀 어렵지 않습니다. 일단 물 탱크 2개를 차체에 그냥 꽂으면 됩니다.
그리고 실린더 뒤에다 연료전지를 꽂습니다.
실린더 안에는 마치 부항처럼 생긴 기구가 있는데요… 그냥 들어 올리면 퐁 빠집니다 ㅋㅋ

 


20. 이렇게 말이죠… ㅎㅎ 그런 식으로 일단 부항 2개(?)를 꺼내 놓습니다.
그리고 동봉된 것들 중에 긴 튜브가 보일 텐데요. 저는 이거 반으로 잘랐습니다.

 


21. 반으로 자른 것을 각각의 부항(?)에다 꽂습니다.
22. 그리고 다시 두 부항(?)을 원래의 실린더 안에 꽂습니다.
이제 부항과 연결된 튜브를 연료전지의 위쪽 구멍에 끼웁니다.
여기서 중요한 것은 산소 탱크 쪽 튜브는 연료전지의 산소 쪽과, 수소도 마찬가지로 수소끼리와 연결해야 한다는 거죠.

 



23. 그리고 바퀴 4개를 끼우기만 하면~
자! 이제 조립은 거의 다 되었습니다. 전체적인 모습은 이렇습니다.

 


24. 네…… 생각보다 좀 심플하죠? 레저용이 아니기 때문에 RC자동차와 같은 그런 멋진 모양은 아닙니다.
하지만 RC 자동차에 여기 부품들 가져다가 튜닝해서 쓴다면 꽤나 걸작이 나오지 않을까요? ㅋㅋ

 


25. 모터는 이렇게 생겼습니다.
나름 전조등이라고 발광 다이오드가 붙어 있기는 하네요 ㅎㅎ

 


26. 실린더와 부항(?)의 모습

 


27. 앞 모습

 


28. 튜브와 연결된 연료전지.

 


29. 연료전지를 좀 더 디테일하게 찍어 보았습니다.
금속 망으로 된 두 개의 극 사이로 뿌연 빛깔의 한천 비슷한 것이 끼워져 있는데요
매뉴얼을 보면 그것이 PEM(Proton Exchange Membrane)이라고 합니다.
번역하면 양자 교환 막 쯤 되려나요? -_-;;
양자 역학은 배워 본 적이 없어서 그냥 패쓰하렵니다 ㅈㅅ

 


30. 위에서 내려다 본 모양입니다. 그럼 이제 작동시키는 일만 남았습니다.
그러기 위해서는 같이 첨부된 배터리 홀더나 태양 전지 (상황에 따라 둘 중 하나)가 필요합니다.
이걸로 물을 전기 분해 해서 산소와 수소 기체를 충분히 얻은 다음에 연료전지에 공급하는 방식입니다.
방이 환하다거나 바깥 날씨가 화창하다면 태양전지만으로도 충분할 것 같습니다.
(역시 배터리가 필요 없는 비싼 완구의 위엄 ㄷㄷ)

 


31. 태양전지가 잘 작동 하는지 테스트해 봤습니다.
32. 방 안에서 측정 했더니 1.25볼트 정도 나옵니다. 햇볕에다 두고 재면 더 높은 전압이 나오겠죠?


33. 그럼 이제 연료전지 내부에 물을 채워 넣습니다.
이 때 중요한 것은 반드시
'증류수'를 써야 한다는 것입니다.
수돗물 안 됩니다. 생수도 더더욱 안 됩니다. 정제수하고 혼동하면 안 됩니다.
반드시 증류수를 쓰셔야 합니다!

수돗물이나 생수의 경우 무기물(흔히 말하는 '몸에 좋은 미네랄')이 들어 있는데,
이거 들어가면 연료전지 내부에 '부식'을 일으켜서 망가지게 됩니다.
증류수는 직접 만들어서 쓰시거나 (주전자로 물 끓일 때 나오는 김을 모아 식히는 식으로)
인터넷에서 18리터에 20000원 정도의 가격으로 판매합니다.

 


34. 주사기를 짧은 튜브에 꽂고 증류수를 주입합니다. 긴 튜브로 넘쳐서 흘러 나올 때까지 주입 한 다음 마개로 막으면 됩니다.
매뉴얼에는 연료 전지 내부에 반만 차게 하라고 되어 있기는 하지만
막상 해 보니 내부에 차 있는 공기 때문에 순수한 산소와 수소를 공급할 수 없어서 출력이 좀 약하더군요
35. 반대쪽 면도 마찬가지로 긴 튜브까지 증류수를 가득 채웁니다.

 


36. 그 다음에 실린더에도 물을 채웁니다. 부항처럼 생긴 기구 안에도 물이 가득 차게 해야 합니다.
수면이 눈금에 0에 도달하도록 물을 부으세요.
37. 반대쪽 탱크도 이렇게 물을 채워 주세요.

 


38. 실린더와 긴 튜브, 연료전지 내부 모두 물이 가득 들어 차 있습니다.

 


39. 다음에는 수소와 산소를 얻을 차례입니다.
여기에서 같이 제공된 태양전지와 배터리 홀더가 필요합니다.
태양전지와 연료전지를 극성을 맞춰서 끼우기만 하면 연료전지 내부에서 증류수가 전기분해되어
수소와 산소가 생성되며 실린더 내부 부항처럼 생긴 기구에 포집됩니다.
만일 광량이 충분하지 않아 기체가 포집되지 않는다면 배터리를 이용해 전압을 공급할 수 있습니다.
그러고보니 여기서 연료전지는 전압을 얻을 수도 있지만, 역으로 전압을 가했을 때 전기분해 반응도 일어나는군요.

 


40. 배터리 홀더의 나사를 풀고 커버를 엽니다.
41. AA 전지 2개를 끼운 후에 커버를 닫고 다시 나사를 조입니다.

 


42. 극성에 맞추어 연료전지에 꽂고
43. 스위치를 ON하면 전기분해가 시작됩니다.

 


44. 1분도 채 안되어 실린더 내부에 많은 기체가 포집되었습니다.
수소 쪽은 10만큼 수면이 올랐고, 산소 쪽은 5만큼 수면이 올랐습니다.
2:1의 비율이라…… 화학 공부하신 분(특히 수능 화학)이라면 지겹도록 공부하셨을 부분.
죄송하지만 좀 골치아프게 해 드리자면 역시나 이런 반응이죠 ^^;;

 

(+)극: 2H₂O → O₂ + 4H+ + 4e-
(-)극: 4H₂O + 4e- → 2H₂ + 4OH-
전체 반응식: 2H₂O → O₂ + 2H₂

 

충전: 2H₂O + 에너지 → O₂ + 2H₂
방전: O₂ + 2H₂ → 2H₂O + 에너지

 

즉, 물 2몰(2분자)을 전기로 때리면 수소 2몰(2분자)과 산소 1몰(1분자)로 쪼개지기 때문에
저렇게 양쪽 수면 높이에 차이가 생깁니다요.

 

45. 그 다음 배터리와 연결된 전극을 연료전지로부터 빼고, 모터와 연결된 전극을 여기에 연결하면
드디어 작동됩니다!

 

 46. 네… 속도가 좀 그렇죠? ㅋㅋ 아무래도 상업용 연료 전지와는 성능 차이가 있겠죠.

 

 47. 연료전지가 작동하면서 포집되었던 기체가 서서히 소모되는 과정입니다.
연료 전지 내부에서 다시 물이 되는 거죠.
한 번 포집 해 놓으면 생각보다는 오래 갑니다. (한 2분 정도?)

  


48. 기체를 다 소모하고 다시 눈금이 0 근처로 간 모습입니다.

 


48. 다시 전기분해 한 다음 연료전지의 전압을 측정 해 보았습니다.
온도는 섭씨 25도 실온(이라 추정됨-_-;;), 1기압(이겠죠 뭐…)일 때 1.5볼트 나옵니다.

 


49. 쓰지 않을 때에는 아까와 같은 방법으로 주사기를 이용해서
연료 전지 내부를 한번 증류수로 씻어 낸 다음에
연료전지에 증류수 반 정도를 채우고 그림과 같이 긴 튜브를 막습니다.
그 이유는 아까 말했던 한천처럼 생긴 PEM이 건조에 취약하기 때문에
건조되어서는 안 된다고 매뉴얼에 나와 있기 때문입니다.

 

이로써 예전부터 갖고 싶었던 수소 연료 전지 자동차 키트를 드디어 한번 갖고 놀아 봤습니다. ㅋㅋ
가격이 다소 비싸기는 했지만 결코 돈이 아깝지 않는 굉장한 물건임에는 틀림 없군요 ^^
읽어주셔서 감사합니다. (_ _) 꾸벅~

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