‘연료전지자동차는 보이는 것보다 더 가까이에 와 있다’
인프라가 형성돼 수소차 판매가 활성화되면 인프라 확산으로 선순환 구조 형성
핵심기술과 국내 산업이 이미 형성된 분야 중심으로 수소 가치사슬 구축해야
시작하면서
수소경제라는 용어는 에너지수급문제에 따른 1차 석유위기 때 거론되었으며 지구온난화문제로 다시 화두가 되었다. 전자가 다양한 원료로부터 만들 수 있는 수소의 무한성에 밑줄을 그은 것이라면 후자는 수소 이용 시 탄소가 발생하지 않는다는 청정성에 주안을 두었다 할 수 있다.
블랙아웃과 동일본 대진재는 재생에너지의 확대를 위한 에너지저장수단으로서 또 피크 부하를 경감시키기 위한 분산전원이나 비상용 전원공급 기능으로서의 수소에너지 관련기술의 가능성에 관심을 갖게 되는 계기가 됐다.
물론 수소는 석유와는 달리 채굴 가능한 1차 에너지가 아니며 전기와 같은 2차 에너지이자 에너지캐리어에 해당한다. 다양한 에너지원으로부터 만들 수 있다는 점은 전기와 비슷하지만 산업에서 필요로 하는 화학원료로 사용할 수 있고 장시간 저장이 가능하다. 또한 필요시 효율적으로 전기를 만들거나 직접 연료전지자동차 연료로 사용할 수 있다는 점은 수소에너지가 갖는 장점이다.
크게는 수소를 중심으로 한 경제체제, 적어도 수소가 경제체제에 도움을 주는 역할을 하는 것을 수소경제라 보는 시각이 타당하겠다. 수소경제를 이루는데 있어서 필요한 항목을 보면 수소 제조·저장·수송·이용 등 이와 관련된 안전과 표준화 등 크게 다섯 가지 분야가 가치사슬을 이루고 있다.
그동안 큰 진전이 있었지만 아직도 수소를 미래에너지라 부른다는 것은 환경성과 자원수급을 고려해 볼 때에 잠재적 능력은 크지만 현실에서는 존재감을 느낄 수 없음을 뜻한다.
설령 현 단계에서 실체가 있다고 해도 미미하고 기술과 경제성이 미비하여 보급 확산은 정책적 지원에 의존하는 단계라는 것이다. 모든 새로운 기술이 다 그러하듯이 언제 실용화될 것인가 하는 점은 정책적인 결정에 큰 영향을 받을 수밖에 없다.
수소에너지 최근 동향
수소연료전지를 이용한 지게차, 이동통신 중계소용 전원공급장치 등은 해외에서는 유용성을 인정받아 정부의 지원 없이도 보급이 가능한 단계에 이르렀다. 우리나라의 경우는 발전용 연료전지가 에너지 정책에 힘입어 급격히 증가하는 추세를 보이고 있다.
앞으로 가장 큰 시장이 될 것으로 예측되는 수소에너지의 대표적 이용분야인 연료전지자동차에 대하여 언급해보자.
최근의 폭스바겐 스캔들은 배기가스 문제를 해결하면서 연비까지 높이는 일은 쉽지만은 않다는 것을 보여줬다. 앞으로의 엄격해지는 환경규제에 맞추려면 전기구동화가 대세라는 분위기이다. 당장은 기존 인프라를 이용할 수 있거나 구축이 용이한 하이브리드 자동차, 전기차가 시장을 늘려가겠지만 환경규제강화와 사용자 편의성, 활용도 등을 감안한다면 장기적으로는 연료전지자동차가 주도할 것이란 전망을 유수의 자동차메이커가 해왔다.
2012년 현대자동차 투싼 연료전지자동차 출시에 이어 2013년 말에는 도요타가 미라이를 판매했다. 2016년 3월에는 혼다도 클라리티 연료전지차를 판매 개시할 계획임이 보도되었다. 2020년쯤에는 대표적인 자동차사들 대부분이 시장에 내놓을 계 획을 가지고 있다. 자동차 후사경에 쓰여 있듯이 ‘사물(연료전지자동차)이 보이는 것보다 가까이 있음’이 실감된다.
수소에너지에 대한 국내외 정책
하지만 시장에 연료전지자동차가 있음에도 연료를 넣어줄 수소충전소를 찾기 힘들다는 게 현실이다. 현대자동차와 도요타는 환경규제가 강하고 수소인프라가 정비되고 있는 미국 캘리포니아(2018년까지 수소충전소 67개소 설치계획)에 상대적으로 수력이 풍부하고 환경의식이 높아 정부에서 수소인프라를 지원해주고 있는 유럽(2020년까지 1천개소 계획)을 중심으로 시장을 만들어가고 있다. 혼다도 같은 전략을 말하고 있다.
어느 정도 인프라가 형성이 되어야 연료전지자동차 판매가 활성화되고 인프라가 확산되는 선순환이 일어난다. 일본의 경우 4대도시권역과 이를 잇는 고속도로를 중심으로 정부차원에서 연료전지자동차를 운행하는데 필요한 인프라 구축 목표(수소충전소 100기)를 세우고 지원해주고 있으며 (2015년 7월 현재 76개소 설치 지원 확정) 독일 (2023년 400개소 계획)과 영국도 유사한 정책을 가지고 있다.
우리나라에서도 범정부처차원에서 수소자동차와 인프라에 대한 보급계획을 추진하고자 검토하고 있다. 전 세계 통틀어 현재는 수소충전소가 186개소에 불과하나 2025년에는 3천 개소 수준으로 늘어날 것으로 본다.
수소 가치사슬의 구축
수소자동차 인프라에 관련된 기술을 보면 가스연료라는 특성상 기존 천연가스자동차 인프라가 갖는 기술과 유사하다. 다만 저장용기 압력이 수소는 700(자동차 탑재용 저장용기)~850(수소충전용 정치형 저장용기)기압에 이른다는 점과 1차 에너지인 천연가스와 달리 제조되어야 한다는 점, 수소취성을 감안한 재료 선정 등이 고려되어야 한다.
수소 가치사슬 각 구성요소는 기술적으로 가능하고 수익 사업화가 가능해야 기존 기술이나 대체기술과의 경쟁에서 살아남을 수 있다. 세계적으로 정부 측의 수소연료전지개발 투자비는 매년 10억 달러 수준이며 기업 투자분을 포함한다면 적어도 매년 70억 달러가 투입되는 것으로 추산된다.
재해와 실증을 통해 시장이 원하는 유용성이 입증된 물류용 지게차, 이동통신 중계소용 전원 등 일부 분야는 자발적인 시장이 형성이 이루어질 것으로 보고 있다.
상업화를 앞두고 수소에너지분야와 연료전지분야의 기술표준이 ISO와 IEC 주도로 현재까지 각각 16종 및 14종의 국제표준이 출간됐다.
우리나라 입장에서 수소가치 사슬의 모든 분야에서 주도적 시장을 이끌 기술개발과 산업화 대응을 기대하기는 어려우나 핵심기술과 국내 산업이 이미 형성되어 있는 분야를 중심으로 가치사슬 구축이 가능하다.
긍정적인 점은 우리나라가 수소와 같은 가스연료인 자동차용 CNG(압축천연가스)에 익숙하고 또 관련 산업과 인프라 구축 경험이 적지 않다는 점이다.
이를테면 CNG자동차용 207기압 용기로 국내 산업체에서는 Type 1, 2 용기뿐만 아니라 수소자동차에서도 쓸 수 있는 Type 4도 제조, 공급하고 있다. 하지만 CNG 충전소의 사례에서 보듯 수소충전소가 기피시설 또는 안전 등을 이유로 자연녹지나 외진 지역으로 밀려난다면 소비자에게 불편함을 주게 되어 보급 확대에 큰 걸림돌이 될 것이다.
유럽은 같은 장소에 이종 연료 취급, 즉 주유기와 충전기가 함께 존재하는 복합충전소의 개념도 허용되고 있다. 향후 보급이 예상되는 HCNG(수소-천연가스 혼합연료) 충전소, 전기충전기를 함께 구축할 수 있도록 안전을 고려한 설계와 실증으로 제도적 보완을 거쳐 일반수용성까지 감안한 전략을 만들어 내야할 시점이다. 기술선진국의 사례를 조사 분석하고 안전에 대한 우려를 경감시킬 수 있는 다양한 해법을 검토해야 할 것이다.
연료전지를 포함한 수소에너지기술과 관련된 분야와 기업과 선진기술을 가진 해외업체와의 협력 또는 경쟁도 고려돼야 할 것이다.
이슈와 시사점
국내외 시장을 상대로 해 성능과 신뢰성, 가격경쟁력이 있는 국산부품이나 완제품을 공급하여 산업경쟁력 향상과 일자리창출의 기회를 만들기 위한 이슈와 시사점을 언급하는 것으로 마무리하고자 한다.
1) 예측 가능한 정책
수소연료전지에 대한 단계별 비전과 목표를 명확히 제시하여야 민간 기업들의 투자를 이끌어낼 수 있다. 정부를 믿고 투자한 기업이 예측하지 못한 정책의 변화로 손해를 보고 돌아서는 일이 반복되어서는 신뢰를 얻기 어렵다. 국회의 연료전지활성화포럼, 신재생에너지정책연구포럼이 활발히 운용중이고 지난해 12월 대통령주재 국무회의의 ‘제3차 환경친화적자동차 개발 및 보급기본계획’에서 2020년 누적목표를 연료전지차 9천대, 수소충전소 80기로 확정했다.
2) 기업의 비즈니스 모델
시장의 요구와 정책적인 지원이 맞아 떨어진다면 시장진입이 보다 용이해 진다. 발전용 연료전지 부문에서 RPS, REC와 같은 정책이 국내 시장 확대를 이끌고 있음이 그 사례이다. 해외 시장에서도 적용이 가능한 비즈니스 모델이 만들어지기를 바란다.
3) 사회 수용성은 중요한 이슈
표준과 안전 가이드라인에 맞고 법 및 제도에서 허용해 준다 해도 일반인이 수용하지 않으면 민원을 야기하여 돈과 시간을 헛되이 버리게 된다. 실증 현장에서의 교육과 홍보로 손쉽게 일반인도 보고 듣고 만져봄으로써 익숙해져야 심리적인 거부감이 낮아진다.
4) 공공연구기관의 역할
안전하면서도 비용 저감이 가능한 핵심기술은 소재와 장비뿐만 아니라 인프라 확대를 위해 필요하다. 관련분야 공공연구기관의 책무에 대한 정부 지원 강화로 기관의 역량 활용이 극대화되기를 바란다.