‘수소’하면 무엇이 가장 먼저 떠오르시나요? 주변에 흔히 있다는 것, 물(H₂O)을 구성하는 산소(O₂)와 수소(H₂) 분자 중에서 수소를 추출할 수 있다는 것, 환경오염이 발생하지 않고 에너지 시스템 대용이 가능하다는 점 등 수급의 용이성과 친환경적인 이미지를 떠올리실 겁니다. 그 중에서도 수소를 연료로 달리는 수소차가 가장 먼저 생각나겠죠. 그만큼 현재 수소가 가장 활발히 사용되고 있는 분야는 모빌리티 분야입니다. 수소 전문기업인 효성 또한 수소 모빌리티 활성화를 위해 주요 계열사들이 힘을 모아 다양한 사업을 전개하고 있습니다.

그러나 ‘친환경 자동차’하면 흔히들 수소차(FCEV)보다는 배터리 전기차(BEV)를 먼저 떠올리실 겁니다. 전기차 역시 수소차와 마찬가지로 오래 전부터 내연기관 자동차를 대체할 친환경 자동차로 큰 주목을 받아왔기 때문입니다. 하지만 수소차의 일상화 또한 멀지 않았습니다. 미래 모빌리티 시장을 끌어갈 수소의 다양한 특성을 통해 수소가 미래 에너지 자원으로 각광받으며 점점 대두되고 있는 이유를 살펴보겠습니다.

 

Q.    수소가 중요한 미래 에너지 자원으로 각광받는 이유는 뭔가요?

첫번째 이유로 ‘친환경성'을 꼽을 수 있습니다.  수소는 우주 질량의 75%, 우주 분자의 90%를 구성하고 있을 만큼 지구와 물속에 풍부하게 존재하는 무한 에너지원이자 보편적인 자원입니다. 또한, 극소량의 질소 발생을 제외하고 화석 연료 사용 시에 발생되는 이산화탄소와 같이 온실효과를 일으키는 대기 오염물질이 발생하지 않습니다. 또, 물을 원료로 하여 제조할 수 있으며, 에너지로 사용 후 다시 물로 바꿀 수 있기 때문에 재순환도 가능합니다. 두번째 이유는 에너지가 필요한 대다수의 산업에 유용하게 이용할 수 있다는 점입니다. 수소연료전지를 이용한 자동차, 비행기를 비롯하여 수소 가스 형태로 기존의 가스 연료를 대체하여 주거용, 난방용, 발전용 가스로도 사용할 수 있습니다.  

연료로 사용되는 수소는 안전성이 확보된 물질이지만, 기본적으로 기체 형태인 수소의 부피를 줄인 액화수소와 시장이 확대되면서 효성중공업은 안전에 더욱 심혈을 기울이고 있습니다.  고압의 수소를 담는 용기인 수소탱크를 차량에 탑재하기 전에 화염실험, 충돌실험, 누출실험 등 강도높은 안전검사를 시행하고 있으며, 수소의 누출을 방지하는데 꼭 필요한 나일론 라이너 수지를 직접 제작해 공급하고 있습니다.

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Q.    수소차의 시장 현황이 궁금합니다. 전세계적으로 성공할 수 있을까요?

기존에 우리가 운행하는 내연 기관차는 환경 오염에 가장 많은 책임을 차지하고 있습니다.  환경부 온실가스종합정보시스템에 따르면 2018년 기준 한국의 이산화탄소 총배출량은 7억 2760만 톤(t)인데 이 중 9810만t(13.5%)이 자동차 등 수송부문에서 발생한다고 합니다. 이 때문에 수소차, 전기차의 장점이 부각되고 있는 것입니다. 그 중에서도 전기차는 시중에 많이 나와있지만 충전 인프라, 급속충전기 발전 등 여러 단점이 아직 해결되고 있지 않은 것이 현실입니다. 또한 전용 배터리가 비싸다는 단점도 가지고 있습니다.

하지만 수소차는 자원이 풍부하고, 배기가스가 아닌 물만 배출되기 때문에 연료 공급에 관한 돌발 상황에서도 쉽게 대처가 가능합니다.  비록 수소차는 높은 기술력을 요하며 수소연료전지의 높은 비용으로 인해 전기차 평균 가격과 비교해 약 60~70% 높은 가격에 판매되고 있지만, 이는 향후 시장이 성장하고 수소차의 보급율이 높아지면서 생산량이 확대되어 자연히 생산성이 향상되고 소비자 가격 또한 낮아질 수 있습니다. 또한 최근 많은 기업이 수소 분야에 대한 투자에 나선만큼, 앞서 언급된 부분들이 해결될 수 있는 실마리가 보여, 수소차의 시장은 더욱 긍정적으로 보일 수 있습니다.

 

Q.   수소차 vs 배터리 전기차, 그래서 뭐가 더 좋은 건가요?

 

 

수소차와 전기차는 운행하는 연료생성/충전부터 차이가 있습니다. 수소차는 내부에서 수소와 산소를 반응시켜 전기로 운행을 하고, 전기차는 배터리를 충전해 축적한 전기로 운행을 하기 때문에 수소차는 스스로 전기를 만들어 낸다는 특징이 있습니다. 또한 배터리를 비교했을 때 수소는 가볍고 에너지 밀도가 매우 높다는 게 큰 장점입니다. 일반적인 전기차 배터리 용량은 60kwh인 반면, 수소 1kg이 갖는 에너지는 33.3kwh입니다. 즉, 수소 2kg만을 가지고도 같은 양의 에너지를 저장할 수 있다는 것이죠. 수소차는 충전시간도 짧을뿐더러 완충 시 600km를 운행할 수 있지만, 전기차는 충전시간이 길고 완충 시 300~400km밖에 가지 못한다는 단점이 있습니다.

특히 버스, 트럭과 같은 상용차는 주행거리가 길고 필요한 에너지도 많기 때문에 전기차로 제작할 시 배터리 무게가 무거워지고 충전시간도 더욱 길어진다는 단점을 가지고 있습니다. 따라서 현재 수소차는 이점이 확실한 상용차 위주로 발전하는 추세입니다. 유럽은 수소버스를 보급한지 벌써 10년이 넘었습니다. 한국도 제주, 부산, 포항 등 다양한 도시에서 수소버스를 도입하고 있고, 울산은 2023년에 수소 트램을 세계 최초로 실증할 예정입니다. 미국에는 이미 수소 지게차 50,000여대가 보급되었죠.

여기에 코발트, 니켈, 리튬 등 원자재 의존 문제와 더불어, 폐배터리 문제로 인해 전기차는 온전한 친환경 솔루션이 아니라는 비판을 받고 있습니다. 반면 수소차는 이러한 비판으로부터 비교적 자유롭습니다. 그린수소를 원료로 사용할 경우 완전 무공해 운용이 가능하기 때문이죠.

 

Q. 그럼 왜 수소차보다 전기차가 더 유명한가요?

실제로 주변에 전기차가 더 많이 보급되어 있기 때문입니다. 2021년 글로벌 판매량을 살펴보면, 전기차는 473만대인 반면, 수소차는 1만 5500만대에 불과합니다.

이렇게 큰 숫자 차이가 발생한 이유는 바로 인프라 부족에 있습니다. 우리 정부는 2025년에 약 51만 대까지 전기차 충전기를 늘릴 계획이지만, 2025년까지 도입될 수소충전소는 450개에 불과합니다. 넓은 부지와 값비싼 설치 비용이 필요한 수소충전소에 반해, 전기차 급속충전기는 작은 면적에 비교적 저렴한 가격으로 설치가 가능한 탓이죠. 하지만 그럼에도 수소의 열량이 내연기관에 비하면 약 3배 정도가 효율성이 좋고 더욱 친환경적이기에 투자를 하고 있습니다.

이런 수소충전소를 더 많이, 빨리 설치할 방법을 찾기 위해 세계 각국의 정부는 열심히 노력하고 있습니다. 최근 유럽연합은 수소차 충전소를 공격적으로 늘리는 법안을 의결했습니다. 법안이 통과되면 유럽 내 위치한 150개의 수소 충전소가 10배 이상 늘어 2030년까지 1500개 이상이 될 전망입니다.

국내 수소 충전소 공급 1위 기업인 효성중공업 역시 증가하는 수요에 맞춰 수소 충전 인프라 구축에 앞장서고 있습니다. 현재 운영중인 국내 25개의 수소 충전소와 더불어, 16개를 추가로 구축 중에 있습니다.

 

Q. 현재 수소 산업에서 활발히 논의되고 있는 분야는 무엇인가요?

수소 산업의 관심을 한 몸에 받고 있는 분야는 액화수소라고 할 수 있습니다. 액화수소는 말 그대로 액체 형태의 수소로, 기체 수소를 영하 253도 이하로 냉각하면 탄생합니다. 기본적으로 기체 형태인 수소를 액체로 만드는 이유가 있습니다.

기체 수소는 많은 양을 저장하기 위해서 고압으로 압축되어 있습니다. 압력을 높이다 보면 저장 용기가 두꺼워지고, 무거워질 수밖에 없어 운반의 효율성이 떨어집니다. 저장 부피도 커서 충전소 부지 확보가 어렵기도 합니다.

액화수소는 기체수소의 부피의 1/800 정도로 압축된 형태로 대기압으로 저장이 가능해 고압 기체를 다뤄야 한다는 부담에서 자유롭습니다. 부피도 크게 줄어 한 번 운반할 때 기체 수소의 10배를 운반할 수 있습니다. 자연스레 충전소 부지 면적도 작아져 부지와 시설비용에 대한 부담도 저렴해지고 운송비도 절감되면서 충전소에 대한 경제성을 확보할 수 있습니다.

효성중공업은 액화수소 도입을 확대하기 위해 린데그룹과 액화수소 플랜트 프로젝트를 진행하고 있습니다. 현재 울산에 짓는 액화수소플랜트는 오는 2023년 5월 가동을 앞두고 있습니다. 완공되면 연 1만3000톤 규모의 수소를 생산할 예정으로, 증설과 신설을 거쳐 연간 공급능력을 3만9000톤까지 확대할 계획입니다.

효성중공업은 핵심 인프라, 충전소 설립에 심혈을 기울이고 있습니다. 효성중공업은 액화수소플랜트 완공시기에 맞춰 울산에 제1호 액화수소 충전소를 건립합니다. 내년 말까지 광양, 경산, 거제 등 전국 4곳에 액화수소 충전소를 건립 완료할 예정으로 향후 전국 30여 곳으로 늘려 나갈 방침입니다.

 

Q. 수소 활용 일상화의 미래가 궁금해요!

 

 

모빌리티 생태계에서 수소는 우리 일상에 더욱 빠르게 침투하고 있습니다. 승용차, 버스, 트럭은 물론, 트램, 기차, 항공기, 드론, UAM, 중장비, 지게차, 선박, 잠수함에도 수소가 활발히 사용될 것입니다. 우리 집으로 흘러 들어오는 도시가스 배관에도 곧 수소가 흐를 예정입니다. 우리 정부는 2026년까지 도시가스에 수소를 20% 혼입해 공급할 계획으로, 올해부터 본격적인 실증이 이뤄지고 있습니다. 도시가스 수소혼입은 이미 미국과 영국, 독일 등 다양한 나라에서 실증이 추진되고 있습니다. 친환경을 위해 여러 나라에서 도입하고 있는 미래 에너지, 수소.

수소, 생각보다 정말 가까이에 있지 않나요? 도로에 수소 자동차가 끝없이 달리고, 친환경 에너지를 통해 더욱 깨끗한 미래가 여러분을 기다리고 있습니다. 여러분의 일상에 수소가 더욱 가까워질 수 있도록, 수소 선두기업 효성이 그 기반을 닦아 놓겠습니다.