수소경제 본격적 탄력, 수소생태계 가시화

2020년 1월은 우리나라가 수소경제로드맵을 발표한지 1년이 되는 해였다. 지난 1년 그리고 6월까지 1년 반이라는 시간동안 수소로드맵에 따라 ‘세계 최고수준의 수소경제 선도국가로 도약’하기 위한 비전을 가지고 정책 역량을 집중해 온 결과, 초기 시장과 인프라가 본격적으로 형성되고, 산업의 기틀이 마련되기 시작하는 등 가시적 성과가 도출되기 시작했다.

■ 수소차 2020년 1Q 누적 6,141대 보급

그 결과 수소차는 일본 등 경쟁국을 제치고 2019년 최초로 글로벌 판매 1위를 달성했다.

또한 누적 수출은 1,700대 초과, 유럽, 대양주 중심으로 수출국을 대폭 확대하는 등 신규시장 개척에 성과를 거뒀다. 특히, 10톤급 수소트럭 1,600여대 스위스向 수출 계약을 체결, 금년부터 본격적으로 수출돼 해외시장 개척 성과가 가속화될 전망이다.

국내 보급도 로드맵 수립 전년 대비 약 6배 성장해 5,000대를 돌파, 세계에서 가장 빠르게 수요를 창출했다.

2019년에만 수소차 4,189대가 보급돼 누적 5,097대를 달성했고, 2020년 1분기에는 수소 승용차만 1,044대가 보급돼 전년동기대비 455.3% 증가하는 기염을 토했다. 2020년 1분기 기준으로 수소차는 누적 6,141대를 기록했다.

▲  2020년 1분기 정부의 미래차 보급실적

수소차는 수소충전소 구축이 본격화되면서 충전 불편이 다소 해소됨에 따라, 국산 수소차에 대한 수요자의 선택이 높아졌기 때문으로 분석된다.

정부는 올해 수소승용차 1만100대, 수소버스 180대 등 수소차 1만280대 보급을 목표로 하고 있다.

특히 수소 버스 보급, 노후 경찰버스를 순차적으로 수소버스로 교체하는 등 공공분야가 마중물이 돼 수요를 적극 창출하고 있다.

또한 수소택시도 서울시에 작년 10대를 투입한 이후 올해 10대를 추가 투입해 수소택시의 내구성을 검증하고 개선을 추진한다.

지난 5월에는 쓰레기수거용 수소트럭 시범운행 MOU도 체결됐다. 수소트럭은 5톤급 CNG 트럭을 쓰레기수거용 수소트럭으로 개조한 차량으로 창원시에서 실제 쓰레기수거 임무를 수행할 예정이다.

유통물류분야에도 수소트럭 보급이 시작된다. 지난 5월 산업부, 환경부, 국토부, 현대차, CJ대한통운, 현대글로비스, 쿠팡은 ‘수소 화물차 보급 시범사업을 위한 업무협약’을 체결한 바 있다.

시범사업은 2021년부터 2022년까지 10톤급 수소 화물차 5대로 군포-옥천 구간 및 수도권 지역에서 수소화물차를 물류 수송에 투입하는 것이다.

이를 통해 정부는 3,800억원 규모의 친환경차 기술개발사업을 실시해 수소화물차 확산의 걸림돌인 부족한 내구성을 25년까지 현재의 5배 수준으로 대폭 개선해 나갈 예정이다.

또한 쓰레기수거차, 노면청소차 등 다양한 수소트럭 시범사업을 추진하고, 지자체와 대형 유통물류업체가 수소트럭을 구매하도록 의무화하는 방안도 추진할 계획이다.

■ 2020년 6월 기준 39기 운영 중

수소경제 확산의 핵심 인프라인 수소충전소는 2019년 세계 최다(最多) 구축했으며, 올해도 구축에 박차를 가하고 있다.

2020년 6월 기준으로 총 39기가 운영 중으로 2018년 대비 2배 이상 확대됐다.

충전소 구축을 가속화하기 위해 민간 주도의 특수목적법인(SPC) ‘수소에너지네트워크’를 출범했고, 걸림돌이 되는 입지 규제 등 관련 규제를 10건 이상 개선해, 그 결과 규제샌드박스 1호 상징물로서 국회에 수소충전소 개소했다.

지자체별, 업체별로 수소충전소 구축도 활발하게 펼쳐지고 있다.

린데코리아는 신규 고속도로 수소충전소로 경부고속도로 입장휴게소(서울 방향)와 망향휴게소(부산 방향), 서해안고속도로 행담도휴게소 및 중부고속도로 음성휴게소(하남 방향) 구축에 나서고 있다.

수소에너지네트워크(HyNet)도 인천공항 수소충전소 구축을 비롯해 현재 6기의 수소충전소 구축을 진행하고 있으며, 하반기 말 1∼2기의 수소충전소 구축에 들어갈 것으로 전해지고 있다.

현대차도 GS칼텍스와 복합수소충전소인 ‘H강동 수소충전소’를 개소했고, 전북도가 완주에 위치한 현대자동차 전주공장 출하대기장에 버스, 트럭, 승용차 등 모든 종류의 수소차가 충전 가능한 국내 최대 규모인 시간당 110kg의 충전용량을 갖춘 완주 수소충전소를 개소하고 운영에 들어가기도 했다.

▲  H강동 수소충전소

제이엔케이히터도 올해 한국가스기술공사에서 구축하는 청주 및 제천 수소충전소에 대한 설비공급 및 구축에 대한 계약을 체결했고, 하이넷에서 발주한 수소충전소 경기 광명, 김포, 안산 등 3곳에 대한 충전설비 공급 및 구축에 대한 계약 체결도 완료했다.

이런 가운데 민·군 겸용 수소충전소 구축도 추진된다. 지난 6월 국방부, 산업부, 환경부, 현대차, 두산모빌리티이노베이션는 MOU를 체결하고 자운대 입구 부지에 수소충전소를 설치하기로 뜻을 모았다.

■ 수소 공급 안정 전망

수소경제의 핵심인 수소 확보에도 적극 나서고 있다.

2019년 삼척, 창원, 평택에 국비 총 150억원을 투자해 소규모 수소 생산 시설 구축에 나섰으며, 2020년에도 연간 약 7,400톤 규모의 수소추출시설 사업 지원 대상을 선정 발표한 바 있다.

소규모 수소추출시설은 부산광역시(연간 390톤), 대전광역시(연간 580톤), 강원도 춘천시(연간 940톤) 등 총 3개 지역을 선정했으며, 중규모 수소추출시설은 광주광역시(연간 1,560톤), 경남도 창원시(연간 3,910톤) 등 총 2개 지역을 선정했다.

이런 가운데 효성과 린데그룹이 오는 2022년까지 총 3,000억원을 투자해 액화수소 생산, 운송 및 충전시설 설치와 운영을 망라하는 밸류체인을 구축하기로 했다.

양사는 우선 효성그룹이 보유하고 있는 울산 용연공장 내 부지 약 3만여㎡(약 1만여평)에 액화수소 공장을 신설하기로 했다. 연산 1만3,000톤 규모, 승용차 10만대 사용 가능 물량으로 단일설비로는 세계 최대규모다. 이를 위해 연내 합작법인을 설립하고 내년 1분기에 공장 착공에 들어가 2022년 완공할 계획으로 알려졌다.

특히 양사는 공장 완공시점에 맞춰 액화수소 충전인프라도 구축할 예정이다. 액화수소 공급을 위해 전국 주요 거점지역에 120여개의 수소충전소를 구축(신설 50곳, 액화수소 충전설비 확충 70곳)한다.

▲  효성과 린데그룹은 오는 2022년까지 총 3,000억원을 투자해 액화수소 생산, 운송 및 충전시설 설치와 운영을 망라하는 밸류체인을 구축하기로 했다.

이러한 수소 확보 노력을 통해 국내 수소경제의 핵심인 수소 공급도 차질이 없을 것으로 예상된다.


수소차 올해 1만대 전망, 충전·보급도 문제없어
액화수소·수소생산·SOFC 등 시장 확대 가속화


■ SOFC 가정용 시장 오픈

연료전지는 세계 최대 발전시장으로 글로벌 보급량의 40%를 점유했다.

한국의 연료전지 발전·운영 경험은 세계적으로 인정받고 있는데, 美 코네티컷 데이터센터에 세계 최대 규모의 실내 연료전지 공급을 결정한 바 있다.

또한, 드론에 기존 배터리 대신 연료전지를 활용해 비행시간을 2시간 이상으로 대폭 증가시킨 ‘수소연료전지드론’이 2020 CES(Consumer Electronic Show, 국제전자박람회)에서 최고혁신상을 수상했다.

이런 가운데 ‘고체산화물 연료전지 시스템(SOFC)’이 국가기술표준원의 ‘산업융합 신제품 적합성인증’을 받았다.

미코와 STX 중공업 2사의 제품으로 가정용 수소연료전지 시장에 출시할 길이 열린 것이다.

▲  미코의 SOFC TUCY

산업부는 에너지 기술 개발사업인 ‘kW급 건물용 고체산화물연료전지’ 사업을 통해 실증 사업을 진행하고 있으며, 지난 3월 서울시의 신축 건물 신·재생에너지 설치 가능 대상에 고체산화물 수소 연료전지가 포함됨에 따라 향후 수소 연료전지 시장 확대가 가속화 될 것으로 예상된다.

또한 국가기술표준원은 적합성인증을 통해 마련된 기술기준을 국가표준에 반영해 금년 하반기 중 고체산화물 수소 연료전지에 대한 KS표준을 마련할 계획으로, 많은 업체들이 참여할 것으로 보인다.

■ 수소산업진흥, 유통, 안전 전담기관 선정 박차

이와 함께 지속적이고 체계적으로 수소경제를 추진해나가기 위해, 세계 최초로 ‘수소경제 육성 및 수소안전관리법’을 1월9일에 제정해 국민이 안심할 수 있도록 안전을 다져가면서, 기술경쟁력도 확보했다.

또한 수소 안전관리 종합대책을 통해 생산-운송-저장-활용 등 全주기 안전관리체계를 글로벌 수준으로 선진화하고, 특히, 수소충전소, 생산기지, 연료전지발전소 등 3대 핵심시설을 중점 관리하고 있다.

이를 위해 정부는 수소산업진흥, 유통, 안전 전담기관 선정에 들어갔으며, 선정된 전담기관은 2021년 신규 사업으로 기획중인 수소산업진흥 기반구축사업, 수소유통 기반구축사업, 수소안전 기반구축사업 등을 추진할 계획이다.

이와 함께 2016년부터 조성돼 운영 중인 ‘에너지신산업펀드’를 활용해 수소경제 및 에너지신산업 초기기업 육성에도 박차를 가하고 있다. 에너지신산업펀드는 총 5,050억원 규모로 직접투자는 3,535억원(70%), 간접투자는 1,515억원(30%)이며, 간접투자 재원 중 1,250억원은 3개의 펀드 위탁운용사를 선정해 2017년 11월부터 운용 중이다.

수소경제 육성펀드는 ‘에너지신산업펀드’의 하위펀드로서, 간접투자 재원(289억원)에 민간·정책자금(최소 51억원)을 매칭해 340억원 이상 규모로 결성되며, 수소경제 연관 산업 분야와 신재생에너지, 에너지저장 등 에너지신산업 분야의 기업(대기업 제외)을 대상으로 투자할 계획이다.

■ 국산화·R&D 성과 높아

정부는 CO2 배출이 없는 Green 수소 생산, 수소차·충전소·연료전지 핵심부품 국산화 기술 개발 R&D 투자를 대폭 확대했다.

도시 내 교통(수소차·버스), 주거(연료전지), 기술(통합 플랫폼) 등 수소 생태계를 종합 구현하는 수소시범도시를 선정했으며, 중장기 해외수소 도입을 위해 호주, 사우디 등과 글로벌 협력 강화, 국제표준 1건 제정 및 추가 제안 등 글로벌 표준 선점 노력도 결실을 맺었다.

이런 가운데 다수의 R&D가 진행 및 성과를 거두고 있다.

지난 4월 승인된 엔케이가 신청한 ‘수소저장용 고압·대용량 복합재료 용기’에 대한 실증특례는 국내 최초로 1,700ℓ 수소저장용 복합용기를 탑재한 수소 튜브트레일러를 이용해 수소 충전, 운송, 하역을 통해 고압·대용량 복합용기에 대한 안전성을 검증하는 것이 주요 내용이다.

실증특례를 통해 운송 용량이 기존 제품 대비 약 80% 증가돼 대규모 수소운송이 가능해짐에 따라, 1kg당 운송비가 약 50%가 절감될 것으로 기대되며, 수소 충전가격의 경제성 확보로 대규모 수소운송 기반이 마련됨에 따라, 수소경제 활성화를 위한 교두보가 확보될 전망이다.

또한 한국전력과 한국중부발전은 친환경 수소공급량 확대를 위해 산화·환원 소재를 이용한 친환경 수소생산기술 개발을 추진하고 있다. 한국전력의 친환경 수소생산기술은 물을 연료로 사용해 금속의 산화·환원 반응을 이용해 별도의 추가설비 없이 이산화탄소를 포집하며 동시에 고순도의 수소를 생산할 수 있다. 기존 액화천연가스의 화학반응을 이용한 수소생산 대비 효율이 높으며 경제적이다.

이와 함께 한전은 국내 최초로 시간당 20N㎥의 수소를 저장하는 LOHC 저장 기술 실증에 성공하기도 했다. 이번에 개발한 LOHC기술은 수소를 액체 화합물 안에 저장함으로써 안전한 저장과 운송이 가능하며 수송비용도 저렴하다. 수소 전기차 1대당 약 5kg의 수소를 충전할 수 있다고 가정하면 100리터의 LOHC는 수소차 1대를 충전할 수 있고 1년 이상 저장해도 누설량이 없다.

경상남도도 980억원을 투입해 수소액화 실증사업에 나서고 있다. 두산중공업과 창원산업진흥원이 사업시행을 위한 SPC(특수목적법인)를 설립하고, SPC에서 창원국가산업단지에 입지한 두산중공업 공장부지에 EPC방식(설계-조달-시공)으로 수소액화 실증 플랜트를 건설하고, 도시가스를 이용한 개질을 통해 1일 5ton의 액화수소를 생산하게 된다.

이런 가운데 한국에너지기술연구원은 도시가스 파이프라인을 연결만 하면 바로 도심지 또는 수요처 인근에서 99.999% 이상의 고순도 수소를 저렴하게 생산 및 공급할 수 있는 ‘현장생산형(On-Site) 고순도 수소생산유닛’ 원천설계 및 엔지니어링 기술을 100% 국산화하는데 성공했다. 이번 현장생산형 고순도 수소생산유닛 기술은 미국 에너지부와 일본 NEDO에서 초기 수소에너지 보급 사양 중 제시한 수소생산효율 75∼80%를 상회하는 81%의 고효율을 기록했으며, 기존 LNG 공급망을 활용하여 추가 인프라 투자 없이 쉽고 안정적으로 경제적인 수소생산·공급이 가능하다는 점에서 충분한 경쟁력이 있음을 보여줬다.

정부는 이러한 추진 성과를 토대로, 수소경제가 미래 성장동력이자 친환경 에너지의 원천이 될 수 있도록 ‘수소경제 활성화 로드맵’을 차질 없이 이행해 나갈 계획이며, 수소경제가 민간 주도로 자생력 있는 생태계를 구축해 나가기까지 규모의 경제 마련을 위한 시장을 지속 창출하고, 초기 수소차, 연료전지, 충전소 보급 확대를 안정적으로 지원해 경제성 있는 수소 생태계 조성에 나설 예정이다.