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전기경제
전기차 다음은 수소차, 어디까지 왔나
충전시간 단 5분, 전기차 한계 극복
에너지 효율 ↑ 유해물질 배출 ↓
수소로 전기 만들어 발전소 역할까지
정부, 2022년 수소충전소100기 구축
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현대차가 2013년 첫 양산을 시작한 투싼ix 퓨얼셀
국내 자동차 산업이 기로에 섰다. 내수·수출·생산은 7∼8년 전 수준으로 회귀했고, 자동차 생산 기준 상위 10개국 중 유일하게 2년 연속 생산량이 감소했다. 자동차 후진국에서 글로벌 빅5까지 올랐지만 지금은 세계 6위 자리를 지키는 것도 버거운 상황이다.

자동차 산업이 국내 경제의 한축을 담당하고 있는 만큼 정부도 자동차 산업을 다시 살리는 데 적극적이다. 특히 기존의 내연기관차를 잇는 친환경차, 자율주행차에 주목하고 있다. 새로운 시장을 선점해 다시 한번 자동차 강국의 면모를 과시하겠다는 것. 그중에서도 수소전기차는 다른 경쟁국에 비해 기술력이 앞서는 만큼 시장을 주도할 가능성이 높다. 전기차는 이미 경쟁이 치열해지는 양상이고, 기술적으로도 차별화가 쉽지 않지만 수소전기차는 한국이 주축이다.

◆전기차에 이어 수소전기차 주목해야
현재 수소전기차는 시범운행 단계에 불과하다. 현대차가 2013년 출시한 수소전기차 투싼ix의 가격이 8500만원에 이르고, 수소를 충전할 수 있는 충전소도 절대적으로 부족한 탓이다. 정부가 수소전기차 구매보조금으로 4250만원을 지급하고 있지만 그럼에도 동급 차량보다 두배나 가격이 비싸다.

지금으로선 수소전기차가 그림의 떡이나 마찬가지지만 현대차가 신규 수소전기차를 올해 안으로 출시하고, 정부도 수소충전소 구축에 나선 만큼 단기간에 급성장할 가능성도 있다. 전기차의 경우에도 비싼 가격과 충전소 부족이라는 한계를 극복하고 3년여만에 보급대수가 2만5000대를 넘어선 바 있다. 전기차가 증가하고 있지만 충전시간이 오래걸리는 근본적인 문제를 해결하기가 쉽지 않아 결국엔 수소전기차가 자리를 대체할 것이라는 분석도 나온다.

수소전기차는 수소탱크에 수소를 저장했다가 연료전지에서 화학반응을 일으켜 만든 전기로 차를 움직인다. 내연기관차의 엔진에 해당하는 연료전지는 에너지 효율이 높고, 소음이나 유해물질 배출이 적다는 게 장점이다.

수소전기차는 충전하는 데 5분밖에 걸리지 않고, 주행거리는 400~500km에 이른다. 특히 수소전기차는 배기가스를 배출하지 않고 물만 배출하기 때문에 전기차보다 더 친환경적이다.

이산화탄소를 감소시키는 효과도 있어 도로 위의 공기청정기라 불리기도 한다. 수소전기차 100만대를 운행할 경우 연간 210만t의 이산화탄소 감소 효과가 있는데, 이는 30년생 소나무 3억 2000만 그루를 심은 것과 맞먹는다.

수소전기차는 수소로 전기를 만드는 원리로 움직이기 때문에 발전소 역할도 할 수 있다. 현대자동차에 따르면 수소전기차 10만대가 보급되면 원자력 발전소 1기 분량의 전력을 생산할 수 있다. 약 33만 가구(3kW 가정용 발전기 기준)가 사용할 수 있는 전력량이다. 전기차는 전기를 저장할 순 있어도 생산은 못하기 때문에 비상시 전력공급 측면에선 수소전기차가 유용하다.

정부와 현대차가 수소전기차에 주목하는 또 다른 이유는 국내뿐 아니라 해외 시장까지 넘보고 있기 때문이다. 글로벌 컨설팅 업체 맥킨지가 최근 발표한 ’수소 경제 사회 구현을 위한 로드맵’에 따르면 오는 2050년 수소와 관련된 시장 가치는 연간 2조5000억달러에 달할 것으로 전망된다. 수소에너지를 활용해 전력 생산과 저장, 운송, 건물, 산업 원료 등 전후방 산업이 발전할 것이라는 분석도 덧붙였다.

또 2050년 수소에너지가 전체 에너지 수요량의 18%를 담당하고, 이를 바탕으로 이산화탄소가 매년 60억t 가량 감축될 것이라고 밝혔다. 수송 분야에서도 수소에너지의 활용이 증가할 것으로 내다봤다. 수송 분야에서만 전체 수소에너지의 28%를 사용하고, 수소전기차가 증가하면 승용차는 4억대, 트럭은 1500~2000만대, 버스는 500만대에 달할 것으로 추산했다.

환경부도 2015년 12월 관계부처 합동으로 ‘수소차 보급 및 시장 활성화 계획(수소차 로드맵)’에 이어 2016년 6월 ‘미세먼지 관리 특별대책’을 발표하고, 2022년까지 수소전기차 1만5000대, 수소충전소 100기를 구축한다고 밝혔다.

◆현대차의 ‘넥쏘’ 시장 판도 바꿀까
올해 출시를 앞두고 있는 현대차의 차세대 수소전기차 ‘넥쏘’는 시장의 판도를 바꾸는 계기가 될 것으로 전망된다. 첫 양산모델인 투싼ix에 비해 가격은 인하하고, 성능은 향상됐기 때문이다.

넥쏘의 명칭은 덴마크의 섬에서 따왔다. ‘첨단 기술‘이라는 뜻의 넥쏘는 고대 게르만어로 ‘물의 정령’, 라틴어와 스페인어로는 ‘결합’을 뜻한다. 물 외에 오염물질을 배출하지 않는 수소전기차의 장점을 보여주는 작명이다.

넥쏘의 1회 충전 주행거리는 609km로, 현재까지 글로벌 시장에 출시한 수소전기차 중 가장 주행거리가 길다. 넥쏘의 복합연비는 96.2km/kg(17인치 타이어 기준)이다. 현대차는 최대 항속거리를 위해 고효율 차세대 수소연료전지시스템을 개발했다.

특히 수소탱크의 수소 저장밀도와 저장용량을 증대시켜 기존보다 더 많은 수소량을 사용할 수 있도록 했다. 덕분에 넥쏘는 지난 2013년 출시한 첫 수소전기차 투싼ix의 복합연비 77.1km/kg보다 개선했다. 넥쏘의 수소연료탱크 용량도 6.33kg으로 투싼(5.63kg)보다 소폭 증가했다.

현대차는 수소전기차 판매 확대를 위해 수소충전소를 전국에 구축할 계획이다. 최근 여주휴게소에 직접 수소충전소를 투자·구축했다. 여주휴게소를 시작으로 향후 정부 및 지역자치단체, 민간 에너지 업체와 함께 전국적인 충전소 인프라를 갖춰나가는 한편, 자체적으로 운영 중인 수소충전소 일부를 민간에 개방할 예정이다.

현대차는 수소전기차 전용 정비망을 강화, 전국 22개의 직영센터에서 수소전기차 전담 정비를 실시하고, 수소연료전지 부품의 품질 보증기간을 기존 5년 10만km에서 10년 16만km까지 확대 운영할 계획이다. 정부의 친환경차 보급 계획에 발맞춰 2022년까지 수소전기차 누계판매 1만대를 달성하겠다는 목표다.

◆비싼 수소층전소 확대가 관건
내연기관차를 타려면 주유소가 곳곳에 있어야 하듯이, 수소전기차를 타려면 수소스테이션이 필요하다. LPG, CNG 충전소와 유사하고, 안정적으로 차량에 수소를 공급할 수 있는 설비다.

수소스테이션은 수소공급방식에 따라 Off-site(중앙공급방식), On-site(현지공급방식) 두가지 방식으로 구분할 수 있다. 중앙공급방식은 일정지역에서 대량으로 생산한 수소를 수소충전소까지 파이프라인 혹은 튜브트레일러로 수소스테이션까지 운반하는 방식이다. 국내 대표적인 석유화학단지가 있는 울산이 수소 생산지역 중 하나다, 중앙공급방식은 수소생산 비용은 저렴하지만, 수소를 옮기는 데 드는 운송비용이 만만치 않다.

현지공급방식은 수소충전소에서 천연가스, LPG 등을 개질하거나 물을 전기분해하는 수전해 방식으로 수소를 생산한다. 수소생산지역과 거리가 먼 곳까지 수소를 이송하는 비용을 줄일 수 있다는 장점이 있지만 수소를 생산하는 개질 장치와 수전해 장치가 비싸다. 국내에서는 부생수소를 이용하는 중앙공급방식이 주를 이룬다.

수소산업협회에 따르면 국내에 구축하거나 구축 중인 수소스테이션은 총 27기다. 하지만 이 중 현재 운영 중인 곳은 10기에 불과하다. 수소스테이션을 구축해도 이용률이 워낙 저조하고, 운영비용이 비싼 탓이다.

이 때문에 최근에는 이동식 수소충전소도 등장했다. 하이리움산업은 시간당 수소전기차 4대를 충전할 수 있는 액화수소 기반의 이동형 수소충전소를 개발했다. 5t 트럭에 고압의 액화펌프로 압축한 수소 저장탱크를 싣고 다니며 충전이 필요한 수소차에 수소를 공급할 수 있다.

수소스테이션이 확대되기 위해선 수소 연관 기술 개발을 함께 추진해야 한다. 국내 수소스테이션 시스템 제작기술은 미국, 일본 등에 비해 뒤지지만 수준급 CNG 충전소 기술을 보유하고 있기 때문에 빠른 속도로 따라잡을 수 있다는 평가다.

정부도 이를 인식하고 수소차 산업 육성을 위해 다양한 지원책을 마련하고 있다. 특히 수소차와 수소스테이션 관련 핵심기술 개발도 지원한다. 2020년까치 수소차 연비를 10% 높이는 동시에 수소버스를 개발하고 실증해 2026년부터 보급키로 했다. 수소 측정센서, 저장용기 등 충전소 주요부품의 국산화율을 80%대로 높여 충전소 설치비용도 절감할 계획이다.

충전스테이션 설치기간을 10개월에서 5개월로 단축시키고, 부지 면적도 1000㎡에서 500㎡로 줄일 수 있도록 충전소 압축·저장·충전설비 모듈화 기술도 개발한다.
창원시에 구축한 수소충전소
작성 : 2018년 02월 22일(목) 14:45
게시 : 2018년 02월 23일(금) 10:27


위대용 기자 wee@electimes.com        위대용 기자의 다른 기사 보기

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