▲ 최용득 하이스원(주) 전무가 부산 금사회동동에 위치한 하이스원의 수소 저장-하역식 신개념 수소 충전소를 소개하고 있다. 이곳에서는 수소버스 3대를 동시에 연속 충전하고 있다.

日 200대 충전 1.5톤 저장시설 구축, 5~10분만에 버스 3대 동시·연속 충전

압축기 제어기술 적용 충전소 면적 기존比 1/3↓, 5년내 수소 충전소 30개 구축

수소 인프라 종합 서비스 기업 하이스원(주)(대표이사 권성욱)가 세계 최초로 기체수소를 대용량 저장용기에 저장하고 충전하는 방식의 수소 충전소를 본격 가동했다. 동시·연속 충전이 가능하고 압축기를 최소화해 설비 공간도 대폭 줄여 도심과 버스 차고지를 중심으로 구축이 확대될 것으로 기대되고 있다.

하이스원은 최근 삼성여객(주)이 운영하는 부산 금정구 금사회동동 버스차고지에 기체수소 저장 시설 및 수소버스 충전소 구축을 완료하고 준공승인을 거쳐 가동에 들어갔다.

이 수소버스 충전소의 가장 큰 특징은 세계 최초로 1.5톤의 수소저장 시설이 구축됐다는데 있다. 현재 일반 기체수소 충전소는 200바(Bar) 압력으로 250kg의 수소가 저장된 튜브트레일러를 정박시켜 수소를 충전하고 모두 사용하면 교체하는 방식이다. 이로 인해 수소를 모두 사용할 때까지 튜브트레일러를 대기시켜야하기 때문에 공급 비용이 상승하고 수소 공급에 차질이 발생하면 수소 충전이 중단되기 일쑤다. 이는 수소차 확산에 큰 걸림돌로 지적되고 있다.

특히 수소버스와 같은 상용차는 수소 사용량이 많고 충전시간이 길어지기 때문에 일반 기체수소충전소에서 충전하는데 큰 불편이 있다. 수소버스의 경우 넥쏘 수소차 대비 5배 이상 많은 34kg의 수소가 들어간다. 정부는 기존 경유 및 CNG 버스를 수소버스로 전환하기 위해 지원금을 투입 중이다. 환경부에 따르면 지난 7월 기준으로 국내에 등록된 수소버스는 1천대를 돌파했고 2030년까지 약 2만대를 보급하기 위해 대용량 기체수소 충전소와 액화수소 충전소도 확대할 계획이다.

하이스원 수소 충전소는 1.5톤 규모의 수소 저장시설을 갖춰 하루 총 3톤 이상 수소 저장·공급이 가능해 튜브 트레일러를 정박시키지 않고도 하루에 버스와 트럭 등 200대 이상의 상용차를 충전할 수 있다. 수소 저장 설비에 들어간 금속 재질의 타입(Type)1 용기는 국내 초대형 용기 전문 제조업체 덕산에테르씨티㈜가 제작했다.

▲ 수소 튜브트레일러 하역 공간에 최소의 압축기와 적층식 수소 저장용기를 배치시켜 공간 효율성을 극대화한 것이 특징이다.

특히 하이스원은 수소 충전소 설비 면적을 최소화시키는 다양한 기술을 적용해 수소 충전소 확산의 또 다른 걸림돌인 부지확보 문제를 해결했다. 36개의 수소 저장 용기를 안전규제에 맞게 6개씩 쌓아올리는 방식을 채택했으며 수소 압축기도 기존 일반 충전소 대비 1/3 수준인 2대로 줄였다. 수소 압축기는 동화엔텍에서 개발한 제품으로 250바로 압축된 수소를 850바의 고압으로 바로 승압해 용기에 저장할 수 있어 운영비 및 유지보수 비용을 절감할 수 있다.

이러한 최적 설비 배치로 인해 전체 부지 면적은 수소 충전기 3기와 수소 저장시설, 튜브트레일러 하역 공간, 기계실 등을 합해 300평에 불과한데 이는 기존 동급 충전소 대비 1/3 수준이다.

이에 대해 최용득 하이스원 전무는 “버스 차고지 특성 상 야간에는 많은 차량을 주차해야하고 수도권 등 지대가 비싼 곳에 수소 충전소를 설치하려면 컴팩트화는 필수”라며 “많은 운송회사는 물론 지자체 관계자들이 찾아와 협소한 공간을 이용해 구축된 하이스원의 수소 충전소를 견학하고 놀라워하고 있으며 구축에 대한 상담이 이어지고 있다”고 밝혔다.

또한 하이스원 수소 충전소는 압축기 2대로 시간당 300kg의 수소를 공급할 수 있도록 설계됐으며 수소 충전기 3기로 버스 3대를 동시에 연속 충전할 수 있다. 글로벌 수소 디스펜서 전문기업 다쓰노(TATSUNO)와 협업을 통해 수소 디스펜서의 충전 속도도 50% 이상 향상시켰다. 실제 충전소 현장에서 3대의 버스가 동시에 수소를 충전했음에도 불구하고 한 대당 10분 정도면 충전이 완료되는 것을 볼 수 있었다.

하이스원은 안전하고 효율적인 수소 충전소 운영을 위해서도 많은 신경을 썼다. 만에 하나라도 미량의 수소가 누출될 경우 반경 20m 이내에서 즉각 감지할 수 있는 초음파 감지기를 설치했다. 또한 방호벽 두께도 법에서 정한 수치(12cm) 보다 높은 수준인 22cm로 구축했다. 또한 수소 하역·저장·충전에 대한 모든 과정을 실시간 모니터링 할 수 있는 시스템도 구축해 최소의 인원으로도 운영이 가능하다.

현재 하이스원 수소 충전소에서는 총 26대의 수소버스가 충전하고 있으며 12월에 총 36대로 확대되고 2025년 상반기에는 60대로 늘어날 계획이어서 수익성이 확대될 전망이다.

나아가 하이스원은 수소 공급을 더욱 안정화시키기 위해 450바 압력의 Type4 튜브트레일러로 저장시설에 수소를 하역하는 실증도 덕산에테르씨티와 진행할 예정이다. 탄소섬유를 감아서 만드는 450바 Type4 튜브트레일러는 기존 Type1 대비 약 3배에 달하는 1톤의 수소를 한 번에 운반할 수 있어 튜브트레일러 운송 횟수를 줄일 수 있고 수소 하역·충전도 효율적이다. 덕산에테르씨티는 Type4 수소용기를 개발한데 이어 용기의 크기를 줄이고 압력을 높인 450바, 1.1톤 튜브 스키드도 내년 출시할 예정이다.

하이스원은 저장-하역식 신개념 수소충전소 기술 특허를 완료했으며 버스 운수회사와 협업을 통해 버스차고지를 중심으로 5년내 30개소에 수소 충전소를 구축한다는 계획을 가지고 있다. 회사는 지난 `23년 환경부 민간자본보조 공모사업에 선정돼 부산 금정, 인천 중구, 안산 신길, 제주 애월 등 4개 부지에 대한 보조금을 확보하고 사업을 확대 중이다. 수소버스는 시내버스를 시작으로 광역버스에도 보급이 확대될 전망이이서 대용량 수소 충전소 구축이 시급하다.

권성욱 하이스원 대표는 “수소 승용차, 상용차, 지게차 등 다양한 형태의 모빌리티가 보급되면서 맞춤형 수소 충전소에 대한 수요가 높아지고 있다”며 “하이스원은 다양한 형태의 부지에 맞춰 유연한 설계를 할 수 있는 핵심 기술력을 바탕으로 대한민국을 넘어 세계 수소 인프라 시장을 선도하는 기업으로 도약하겠다”고 밝혔다.

▲ 수소 튜브트레일러가 수소 저장시설에서 수소를 충전하고 있다. 약 1시간내로 하역을 마치면 대기하지 않고 바로 복귀한다.