[신년 기획] 미래연료 왜 수소여야 하는가
[신년 기획] 미래연료 왜 수소여야 하는가
  • 유정근 기자
  • 승인 2022.01.01 06:00
  • 댓글 0
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수소모빌리티시장 선점 투자·개발 지속 기대
수소차 1만7,000여대 돌파
수소트램 2023년 실증
h2 world에 전시된 수소자동차 넥쏘.
h2 world에 전시된 수소자동차 넥쏘.

[투데이에너지 유정근 기자] 친환경과 탄소중립에 대한 전세계의 관심이 급증하면서 모빌리티시장 또한 친환경모빌리티로 급변하고 있다. 특히 모빌리티분야의 가장 대표적인 분야인 승용·상용차시장은 내연기관으로 작동하는 자동차가 약 150년 동안 시장을 점유하고 있었던 것이 최근 하이브리드 자동차부터 전기차, 수소차까지 친환경자동차 시장으로 빠르게 변화하고 있다. 아직까지는 수소인프라가 충분히 구축되지 않아 수소차 이용자는 하이브리드차, 전기차에 비해 상대적으로 적으나 인프라 확대 및 지원이 꾸준히 이뤄지고 있다.
최근 온실가스 배출량 등 환경기준에 부합하는 자동차만 친환경차로 인정한다는 내용을 담은 환경친화적 자동차의 개발 및 보급 촉진에 관한 법률 개정안이 발표돼 상대적으로 향후 수소차 시장은 더 성장할 것으로 보인다. 또한 수소차로 시작했던 수소모빌리티시장은 최근 드론 등 다양한 분야로 확대 돼 실증과 상용화가 이뤄지고 있다.
수소모빌리티는 기존 연료와 다르게 친환경성을 가지고 있어 미래모빌리티시장의 주요연료가 되기에 적합한 조건을 지니고 있다. 하지만 아직 수소모빌리티시장은 기술이나 인프라가 초기 시장으로 갈길이 멀다. 그럼에도 왜 모빌리티 시장이 수소로 가야하는지 또 어떤 모빌리티들이 수소모빌리티시장으로의 발전을 위해 투자·개발되고 있는지 알아보고자 한다. /편집자 주

■수소모빌리티 강점
수소모빌리티는 최근 시장이 빠르게 성장하고 있다. 특히 개인이 주로 사용하는 승용차가 아닌 집단·업체가 사용하는 드론, 버스 등의 경우 잦은 충전이 쉽지 않아 전기모빌리티에 비해 수소모빌리티의 강점이 부각되고 있다. 드론의 경우 배터리드론은 20~30분의 비행시간으로 장시간 비행이 불가능하다는 단점을 가지고 있다.

반면 수소드론의 경우 기체수소드론, 액화수소 드론 등 2시간부터 최대 5시간 이상 비행이 가능하다는 것을 입증해 수소모빌리티의 지속성의 강점을 보여줬다.

또한 전기버스가 1회 충전 시 약 320km를 주행할 수 있는 것에 비해 수소버스는 약 470km 를 주행할 수 있으며 충전시간 또한 전기버스대비 절약할 수 있다. 수소버스의 경우 연료전지로 미세먼지 정화가 가능하고 디젤자동차 2대에서 발생하는 배기가스의 양을 정화하는 효과를 가지고 있어 친환경성에서도 뛰어난 강점을 보이고 있다.

국내 보급된 수소차의 수는 지난해 8월 1만 5,000대를 돌파해 11월 기준 약 1만7,000여대를 달성했다. 이는 당초 목표로 했던 2022년 목표인 6만 5,000대대비 27%에 불과한 실정이나 수소경제 로드맵 발표 시점인 2019년 1월 국내 수소차 855대에 비해 약 20배의 성장을 이뤄냈다. 글로벌 판매시장에서도 국내 기업인 현대차의 수소차 넥쏘가 점유율 54%로 독주를 이어가고 있다. 또한 수소버스는 수소경제 로드맵 발표 당시 2대에서 지난해 11월 기준 115대로 증가했다.

또한 최근 각 지자체가 시내버스를 친환경 수소버스로 전환하는 등의 정책을 실시하고 있어 수소상용차시장의 확대는 더욱 가속될 것으로 보인다.

또한 승용·상용차뿐 아닌 다른 모빌리티분야에서도 수소산업에 대한 개발·지원도 이뤄지고 있다. 

수소트램은 전철의 대안으로 부상하고 있는 교통수단으로 차량 내 탑재된 수소연료전지를 통해 열차운행에 필요한 전력을 공급하므로 전철과 달리 전력설비 등 외부동력공급 인프라가 필요 없어 상대적으로 건설비가 저렴한 수소모빌리티다.

다만 수소차와 비교했을 때 고내구성이 필요한 고난도분야로서 글로벌시장 또한 아직 초기단계에 머물러 있으며 독일, 일본 등 주요국만이 수소트램 상용화를 위한 실증을 추진하고 있다.

이에 산업부는 지난해 9월 2023년까지 총 사업비 424억원을 투자해 수소트램을 상용화하는 수소전기트램실증사업에 착수했다.

현대로템의 수소전기트램.
현대로템의 수소전기트램.

이어 지난해 12월에는 울산시에서 국내 최초로 운행 하게 될 현대로템의 수소전기트램이 공개됐다. 현대로 템은 2022년 9월까지 세부 차량설계를 마치고 10월부터 차량제작에 착수해 2023년 9월부터 실증노선인 울산항선(태화강역~울산항역) 구간에서 2,500km 이상을 운행할 계획이다.

울산트램 1·2호선은 현재 한국개발연구원에서 타당 성재조사와 예비타당성조사 중에 있으며 2022년 상반기와 하반기에 완료될 예정이다. 또한 타당성 검증을 통과할 경우 2024년 착공해 2027년 개통을 목표로 추진 중이다.

또한 액화수소를 사용하는 기술 개발도 진행되고 있다. 지난해 4월 한국철도기술연구원은 최고속도 시속 150km, 1회 충전 시 1,000km 이상을 운행할 수 있는 액화수소열차를 개발하고 있다고 밝혔다. 철도기술연구원은 해외의 700bar 기체수소열차대비 운행거리 1.6배 향상, 충전시간 20% 단축을 목표로 개발을 진행하고 있다. 

액화수소 하이브리드 추진시스템, 고단열 극저온 액화수소 저장기술 및 고속 충전기술 등을 개발해 2022년 하반기 트램에 장착해 시험하고 액화수소 기반 추진기술 및 액화수소 공급기술을 개발해 전차선이 없는 구간에서 운영할 수 있는 액화 수소기관차 실용화를 진행할 예정이다.

이플로우의 수소자전거.
이플로우의 수소자전거.

■해외모빌리티 확대
수소자전거는 2018년 프랑스에서 최초로 개발돼 EU 시장에서는 어느정도 판매·보급을 이어가고 있다.

하지만 알게 모르게 현재 수소자전거는 국내에서도 구입·판매가 가능하다. 다만 안전 규제가 걸려있어 누구나 이용하는 것이 제약되며 인프라가 전혀 구축돼 있지 않아 시장이 활성화되지 못하고 있다.

수소자전거는 40g의 수소연료로 약 150km를 운행할 수 있어 현재 국내에 상용화돼 있는 수소차 넥쏘가 1kg의 수소연료로 약 96.2km를 운행할 수 있는 것에 비해 효율적이다.

또한 수소충전소의 경우 안전 등 여러 사항을 고려해 넓은 부지를 필요로 하지만 수소자전거의 경우 소량을 충전하기 때문에 충전 인프라를 확보하기 위한 부지 걱정을 하지 않아도 된다는 장점이 있다.

관련 업계에서는 수소자전거 안전 규제를 완화하기 위한 노력을 지속하고 있으며 이에 따라 추후에는 국내에서도 수소자전거를 길에서 볼 수 있는 날이 올 것으로 예상된다.

또한 해외에서는 항공관련 수소모빌리티 개발도 진행되고 있다. 항공기는 자동차보다 훨씬 많은 이산화탄소 등의 온실가스를 배출하는 교통수단으로 탄소중립으로 가는데 있어 항공모빌리티시장의 수소모빌리티화는 필수적이다.

이에 유럽의 항공기 개발사 에어버스는 지난 2020년 9월 수소를 연료로 사용하는 항공기를 2035년까지 상용화 하겠다고 밝혔으며 이에 따라 항공산업에서의 수소기술 탐구를 지속하고 있다.

또 다른 유럽의 항공회사 제로에이비아는 2020년 9월 6인승 수소연료전지 비행기 첫 비행을 마치고 지난해 10월 성명에서 19인승 수소항공기를 개발하고 있으며 2024년부터 상업 운항에 나설 것이라고 밝혔다.

비록 국내시장이 아닌 해외시장에서의 수소항공모빌리티의 발전이지만 전세계 수소모빌리티시장의 움직임이 기존 승용차에서 철도·드론사업으로 확대된 것처럼 우리나라도 향후 수소항공모빌리티 기술 개발이 이뤄질 것으로 보인다.


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