[5월 특집] 전세계 수소사회 로드맵 전망
[5월 특집] 전세계 수소사회 로드맵 전망
  • 진경남 기자
  • 승인 2018.05.15
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우리나라 2030년까지 63만대 수소전기차 보급
미국, 유럽 등 수소사회 진입 위해 다양한 실증 진행
광주의 동곡 수소충전소
광주의 동곡 수소충전소

[투데이에너지 진경남 기자] 대한민국의 수소에너지산업은 다른 선진국과 비교해도 크게 뒤처지지 않는 편이다. 현대자동차의 ‘넥쏘’의 경우 주요부품의 99%를 국산화에 성공했고 정부는 미세먼지 관리 특별대책 중 하나로 2020년까지 수소전기차 1만대, 수소충전소 100대 보급을 목표로 로드맵을 진행 중이다.

하지만 이런 노력에도 선진국들이 수소사회 진입과 수소에너지업계의 주도권을 잡기 위해 노력하는 것에 비하면 우리나라는 기술에 비해 장기적인 로드맵이 부족하다는 비판이 나올 때도 있다. 이에 이번 기획에서 우리나라가 수소사회에 얼마나 진행됐는지 다른 선진국은 수소사회 진입을 위해 어떻게 로드맵을 수립하고 진행하는지 들여다보고자 한다. /편집자 주

세계가 수소에 주목하고 있다. 환경보존의 중요성이 부각되면서 지난 2015년 12월 제21차 파리 기후변화협약 당사국총회(COP21)에서 신(新)기후변화협약체제인 ‘파리협정(Paris Agreement)’이 채택됐다. 2016년 11월부터 공식 발효된 파리협약은 오는 2020년 이후부터 적용해 195개 모든 당사국은 감축목표를 자율적으로 설정하고 지구기온 상승을 2℃보다 더 낮은 1.5℃ 이하로 제한하는 내용을 담고 있다.

우리나라는 2030년까지 37%의 온실가스 감축(안)을 제시해야 하며 2020년부터 5년마다 보고서 제출 및 평가를 진행해야 한다.

국내에서는 지난 2016년 6월 미세먼지 관리 특별대책, 2017년 9월에는 미세먼지 관리 종합대책을 마련하는 등 미세먼지 저감을 위해 여러 대책이 나오고 있다. 이런 환경규제 강화에 따라 기존 화력에너지 대신 환경오염을 하지 않는 신재생에너지의 중요성이 주목되고 있으며 수소 역시 그 중요성이 크게 부각되고 있는 산업 중 하나다.

또한 지난해 다보스포럼에서 수소위원회가 신설됐으며 국제에너지기구는 2030년에는 세계 자동차 시장에서 수소전기차가 1.8%를 차지하고 2050년에는 17.7%를 차지할 것이라고 전망하면서 전세계적으로도 수소에너지산업은 크게 주목하고 있다.

■왜 ‘수소’인가

수소에너지가 주목을 받고 있는 이유는 단연 친환경적이기 때문이다. 우선 우리나라가 온실가스 목표를 이루기 위해서는 신재생에너지 비율을 늘려야한다.

특히 2050년까지 평균온도를 2℃로 제한하는 2℃ 시나리오(2DS)를 만족하려면 2050년까지 신재생에너지 전력생산이 63%를 차지해야 한다. 수소는 이런 상황에서 전력을 포함한 미래 에너지의 유연성을 높이는 역할을 할 수 있을 것으로 예측된다.

전세계에서 수소는 천연가스 개질이 48%, 부생수소 30%, 전기분해 18%, 석탄에서 4%가 생산되고 있다. 또한 온실가스 감축을 위해 철강산업은 수소환원제철 기술 도입이 필요하다. 이런 상황을 감안한다면 미래에는 열, 전기, 가스 및 액체연료 등 각 에너지를 연결해주는 매개체로 수소 활용이 증가할 것으로 기대된다.

국제에너지기구에 따르면 수소는 에너지의 전환 및 분산(T&D)에 활용이 전망되며 수소전기차 보급 시 2DS에서 탄소 배출량 감소에 10% 기여를 예상하고 있다. 또한 수소전기차 1만대 보급 후 15~20년 후 실질적인 시장이 형성될 것으로 예상하고 있으며 이에 수소 공급기반(Infra structure) 구축이 장애요인이 될 수 있다고 평가했다.

이에 따라 국제에너지기구는 수소에너지의 향후 과제로 정부의 환경규제 정책이 기술개발 방향을 제시한다며 정부의 의지가 중요함을 강조했다. 이를 위해 정부의 효과적인 정책을 통해 인프라의 초기 시장 배치, 저비용 수소 및 연료전지 기술 개발 유도가 필요하며 안전한 수소 취급 및 계량에 필요한 국제 규정 및 표준을 수립하고 국제표준조화 추진이 필요하다고 분석했다. 또한 연료전지 및 전기분해장치 등 수소핵심 기술에 대한 공공 R&D 강화가 필요하며 수소기반 에너지저장시스템의 실증 및 확대도 필요하다.

■수소차의 효과

수소차의 가장 큰 효과는 전기차와 마찬가지로 기존 내연기관차의 대체해 미세먼지 저감과 온실가스 감축 등 환경적으로 큰 효과가 있다는 것이다. 수소차는 엄밀하게 말하면 두 가지 방식이 있다.

첫 번째 방식은 수소를 연료로 내연기관을 작동시키는 방법이며 두 번째 방식은 수소를 산소와 연료전지에서 반응시킬 때 만들어지는 전기로 움직이는 방식이다. 현재 주목받는 수소차는 두 번째 방식이며 편의상 수소전기차로 부르고 있다.

수소전기차의 기본적인 원리는 수소연료전지의 구조와 같다. 현재 수소전기차분야에서 주목이 되고 있는 차량은 수소연료전지차로 수소연료전지 구조는 음극과 양극이 고분자막으로 분리돼 있고 그 사이에 백금과 같은 전해질로 채워져 있다. 음극의 수소가 이온상태가 돼 전자를 잃으면 고분자막을 투과하고 양극으로 이동한다. 이렇게 하면 양극에 있는 산소와 수소이온이 결합해 물로 변환되며 반대로 하면 수소를 이용해 물을 생성하면 전기가 생겨나게 된다.

이 과정에서 수소전기차는 연료에 탄소나 다른 불순물이 없고 수소와 산소가 만나 물이 생성될 뿐이므로 유해한 배기가스가 전혀 나오지 않는다. 이 때문에 수소전기차는 배기가스가 없이 내연기관차를 대체할 수 있는 궁극의 친환경차라고 불리기도 한다.

■대한민국, 수소사회 진입을 꿈꾸다

우리나라는 현재 수소사회 진입을 위해 중장기적인 로드맵을 준비하고 있다. 장기적으로 2030년까지 수소차는 자동차 생산량의 10%를 차지하고 수소충전소는 520기를 구축할 계획을 세우고 있다.

또한 2020년에는 1만대, 2025년 15만대, 2030년은 63만대 그리고 2050년까지 700만대의 수소차의 보급을 목표로 하고 있으며 수소충전소 역시 2020년 100기를 시작으로 2025년 210기, 2030년 520기, 2050년 1,500기를 목표로 수소차 보급 및 시장 활성화 계획을 세우고 있다. 거기에 미세먼지 문제가 점점 심화되자 지난해 9월 미세먼지 관리 종합대책을 세우면서 2022년까지 수소차 1만5,000대 충전소 310기를 보급할 뿐만 아니라 고속도로 휴게소에 복합휴게충전소 160기를 구축하는 목표를 세웠다.

미세먼지 문제가 대두되는 만큼 수소버스 개발도 진행 중이다. 정부는 2020년까지 수소버스를 개발하고 시범보급을 통해 수소버스 보급 확대를 준비하고 있다. 이외에도 울산시는 2016년 12월부터 수소택시 시범사업을 추진 중이다.

지난해 2월 무역투자진흥회의에서는 민간투자를 활용, 고속도로 등 휴게소에 충전소 200개소를 2025년까지 구축하고 수소차 등록기준과 차량 연한 등 완화 및 수소버스 안전기준을 마련하고 고속도로 통행료 50% 감면 및 관용차 도입 확대 추진 등 원활한 수소에너지 보급을 위한 방안이 나왔다.

수소전기차 기술의 선두에 서있는 현대자동차 역시 수소사회 진입을 위한 발걸음을 빠르게 진행하고 있다. 이미 2013년 2월 세계최초로 수소전기차 투싼ix를 양산하기 시작한 현대자동차는 올해 3월 ‘궁극의 친환경차’ 넥쏘를 양산, 보조금 수치를 훨씬 뛰어넘는 예약에 성공했다.

특히 현대자동차는 현재 세계에서 거의 유일한 SUV 수소차 양산라인을 갖고 있어 도요타나 혼다 등과 차별화된 모습을 보여주고 있다. 향후 미래차의 주요 모델이 수소전기차가 될 경우 현대자동차가 선점한 수소전기차 생산기술과 SUV 양산라인을 토대로 우리나라가 향후 자동차산업에서 커다란 영향을 끼칠 수 있다는 것이다.

■일본, 수소사회 선진국의 모델 선보이다

우리나라가 이제 본격적인 수소사회 로드맵과 수소사회 구축을 위한 발걸음을 시작한 반면 일본은 우리나라보다 한 발 빠른 수소사회 진입을 위한 노력을 진행하고 있다. 일본은 2014년 수소사회 실현 선언을 한 이후 2020년까지 수소사회 진입을 목표로 하고 있다.

이를 위해 2020년까지 수소전기차를 4만대, 2025년까지 20만대, 2030년까지 80만대의 보급을 목표로 하고 있다.

또한 수소충전소를 2020년까지 160개소, 2025년까지 640개소까지 구축할 계획을 세우고 있다. 현재 일본은 수소스테이션까지 자동차로 주행 시 약 10분 거리를 계획하고 있으며 지난 2월 기준 수소전기차를 2,300여대를 보급했으며 충전소 개수는 92개소를 운영하고 있다. 이는 같은 기간 우리나라가 수소전기차 187대, 충전소 9개를 보유한 것에 비하면 확실히 앞서 있는 상태로 수소사회 진입을 위한 준비를 착실히 진행하고 있는 모습이다.

이외에도 일본은 2016년 연료전지 버스 및 지게차를 시장에 투입했으며 2030년까지 해외수입을 통한 수소 제조, 운송, 저장을 포함한 수소 공급망을 본격적으로 도입하고 있다.

또한 수소충전소 보급 확대를 위해 특수목적법인을 지난 3월5일 설립, 도요타 혼다 등 11개 사가 1,000억원 규모로 진행하고 있으며 2020년 도쿄 올림픽 선수촌을 수소타운으로 건설해 배관, 연료전지, 충전소 등으로 수소사회 진입의 선두에 서있는 일본의 모습을 전세계에 선보일 예정이다.

이처럼 일본 정부가 수소사회에 진입하기 위해 노력을 하는 만큼 일본 내에서도 수소에너지가 굉장히 중요한 것을 전시회를 통해서도 나타나고 있다. 지난 3월 진행된 FC EXPO에서는 일본의 수소에너지에 대한 열망을 나타내고 있었다. 우선 주택용연료전지에 대한 관심이 여전히 높은 모습을 보이며 2030년까지 주택용연료전지를 530만대까지 보급하는 목표를 착실히 진행하고 있었다.

또한 호주에서 갈탄을 수입해 수소를 추출, 액화수소를 수입하는 프로젝트를 추진하면서 원활한 수소공급을 위한 열기가 높아지고 있다.

■유럽, 수소사회 진입 위한 다양한 실증 진행

유럽은 이미 오래 전부터 탄소 저감, 온실가스 문제 등에 주목한 만큼 수소에너지에도 다양한 실증 등을 진행하며 수소사회 진입을 시도하고 있다.

유럽연합(EU)에서는 오는 2021년부터 자동차를 판매하려면 자동차 한 대의 이산화탄소 배출량을 현행 km당 130g에서 km당 95g 이하로 낮춰야 한다. 만약 배출량을 맞추지 못할 경우 판매는 가능하지만 km당 1g 초과시 대당 95유로(약 12만6,700원)의 벌금이 부과된다.

현재 EU 회원 국가 등 유럽에는 139개소의 수소충전소를 구축했으며 EU회원국에는 900여대의 수소차가 보급된 상태다.

독일의 경우 현재 45개소의 충전소를 운영하고 있으며 2025년까지 400개의 수소충전소를 구축하고 2019년까지 100여개의 충전소를 설치할 예정이다. 영국은 현재 런던을 중심으로 수소충전소를 설치하고 있으며 12기의 수소충전소를 운영하고 있다. 또한 글로벌 석유회사인 셀(Shell)이 석유 이후 시대를 대비해 수소충전소 인프라 구축에 투자할 예정이다.

또한 유럽은 FCH JU(The Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking)을 중심으로 수소전기버스 보급을 2020년까지 세계 최대규모로 할 예정이다. 이를 위해 2001년부터 350bar의 수소버스 실증을 시작했으며 현재 High V.Lo.City, HyTransit, 3Emotion 등 3개의 프로그램 및 약 90여대의 실증을 진행 중이다.

독일 정부는 수소와 HFC 기술이 미래의 에너지 공급과 전달에 필수적인 것으로 확인, 2002년 CEP(The Clean Energy Partnership)를 설립 이후 2004년부터 수소충전소를 가동했다. 독일 연방교통부는 2019년까지 수소연료전지 기술개발 촉진을 위한 NIP(The National Innovation Programme)의 2단계에 약 2억5,000만유로(3,250억원)을 투자할 계획이다.

■미국, 친환경차량 도입 위해 다양한 전략 수립

미국은 친환경차 보급을 위해 다양한 전략을 수립 중이다. 캘리포니아주에서는 오는 2021년부터 자동차 전체 판매 대수의 8%를 배출가스가 전혀 없는 전기차나 수소전기차로 채워야 한다. 어기면 벌금을 내거나 혹은 초과 달성한 타 자동차 업체에서 배출가스 사용권을 구입하는 방식을 진행한다.

캘리포니아주는 2050년까지 약 27%의 친환경차 보급을 목표로 하고 있다. 이를 위해 2018년까지 100개의 수소충전소 구축을 목표로 하고 있으며 2023년까지 수소충전소 123개소를 구축해 최대 6만대의 수소차를 보급할 계획이다. 캘리포니아주는 현재 33기의 상용충전소를 운영하고 있으며 2017년 9월 기준 40기가 승인됐다.

이외에도 미 북동부 8개주에는 12기가 건설 중이며 버스용 충전기 8기가 건설됐다.

미국은 현재 2017년 기준 26대의 수소버스가 실증 중이며 3개의 실증사업이 진행 중이다. 이 기세를 바탕으로 2030년까지 1만2,000대의 ZEB를 도입하려고 한다.

■중국, 미래차 산업의 선두를 노리다

중국 정부는 오는 2020년까지 전기차 500만대를 보급하겠다고 선언해 충전소 1만2000기와 충전기 480만대 설치 계획을 발표했다. 중국 자동차 업체 비야디(BYD)는 지난 2015년에는 6만2,000대의 전기차를 판매해 테슬라(5만1,000대)와 닛산(4만8,000대)을 넘어서며 세계 1위 전기차 기업으로 성장한 바 있다.

중국은 2017년 기준 1,130대의 수소전기차를 판매했으며 중국의 6개 자동차사가 수소연료전지차 실증을 진행 중이다. 이에 중국 정부는 2020년까지 수소전기차 5,000대, 수소충전소 100기, 2025년에는 수소전기차 5만대, 수소충전소 300기, 2030년까지는 수소전기차 100만대, 수소충전소 1,000기를 보급해 수소전기차분야 세계 1위로 올라서기 위한 계획을 밝힌 상태다.

이를 위해 중국은 수소전기차를 2020년까지 20만위안, 우리나라 돈으로 3,400만원의 보조금을 지원하기로 했다. 구체적으로 승용차에는 20만위안, 미니버스 및 트럭은 30만위안 중형, 대형, 화물차량에는 50만위안의 보조금을 지원한다. 또한 수소충전소 구축비용의 60%의 보조금을 지원한다.


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