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[H2WORLD 특집] 글로벌 수소·연료전지산업 열기 뜨겁다

‘H2WORLD 2018’서 해외 수소연료전지 산업 동향·전망 공유
호주, 풍부한 에너지자원 바탕으로 수소 수출산업화 진행
캐나다, 수출 경쟁력 바탕으로 자국 수소산업 확산 본격화
일본, 에너팜 성공에 이어 상업·산업용으로 연료전지 확대


[월간수소경제 이종수 기자] ‘제1회 창원국제수소에너지전시회&포럼(이하 H2WORLD 2018)’ 행사 기간 중에는 메인 컨퍼런스와 ‘연료전지’, ‘미래수소’, ‘수소RD&D’를 주제로 한 포럼이 개최됐다. 컨퍼런스와 포럼에는 국내 수소 전문가를 비롯해 일본, 호주, 캐나다 등 해외연사가 초청돼 글로벌 수소·연료전지 산업 현황과 전망이 발표됐다.


행사의 간판 프로그램인 ‘H2WORLD 컨퍼런스’에서는 패트릭 하슬리(Patric Hartley) 호주연방과학산업연구소 부장이 ‘호주의 수소전략로드맵’, 로스 베일리(Ross Bailey) 캐나다 수소연료전지협회 회장이 ‘캐나다의 수소·연료전지 기술’에 대한 주제발표를 진행해 큰 관심을 모았다.


패트릭 하슬리 부장은 주제발표를 통해 호주의 수소생산 여건과 수소 수출산업 가능성에 대해 집중 소개했다. 로스 베일리 회장은 앞으로 수소연료전지 분야에서 한국과 많은 협력이 이뤄지길 기대한다고 밝혔다. 


‘국제 연료전지포럼’에서는 아키테루 마루타(Akiteru Maruta) 테크노바(Technova) 박사가 ‘일본의 연료전지 상업화 관련 정책과 활동’에 대해 발표해 주목을 받았다. 아키테루 마루타 박사는 가정용 연료전지 성공요소와 국가 차원의 수소로드맵의 중요성을 강조했다.


호주·캐나다·일본 연사들의 주제발표 내용을 정리했다. 이를 통해 해외 수소사회의 움직임을 살펴볼 수 있을 것이다.



패트릭 하슬리 호주연방과학산업연구소 부장
- 호주의 수소전략로드맵


호주에 있어 ‘수소’는 중요한 기회다. 한국에서만큼 많은 이유가 있다. 수소는 다양한 분야에 응용할 수 있다. 수출자원으로서 수소를 활용할 수 있다. 수소는 원료로서 매개체로서 매우 매력적인 자원이다.


호주는 조력, 풍력, 태양열 등 다양한 재생에너지와 석탄, 천연가스 등 방대한 천연자원을 보유하고 있다. 이러한 에너지자원을 통해 수소를 많이 생산할 수 있을 것이다. 특히 재생에너지는 P2G 프로젝트 등 다양한 동력 전기화사업에 사용할 수 있다.


호주의 인구밀도는 매우 낮다. 호주는 방대한 양의 에너지를 가지고 있는데 이를 사용할 수 있는 인구가 적기 때문에 충분히 재생에너지를 활용할 수 있는 역량과 기회를 더 많이 갖고 있다고 자부한다.


호주연방과학산업연구소는 올해 8월 국가 수소전략로드맵 보고서를 출간했다. 로드맵의 키포인트는 기술이 이미 성숙단계에 도달했고 우리의 시장 활성화가 이미 눈앞에 있는 현상이라는 것이다. 다만 시장 활성화의 장애물은 인프라 부족이라든지 공급에 있어서의 다양한 비용이 여전히 높다는 것이다. 이러한 걸림돌을 반드시 극복해야만 수소산업 활성화를 이룰 수 있을 것이다.


향후 5~10년에 걸쳐 더 많은 분야에 합리적인 비용으로 수소가 사용될 것이다. 특히 호주산업에서 수소는 수출산업으로서 가능성이 더 큰 것으로 보고 있다. 판도를 바꿀 수 있을 만큼 엄청난 역량을 갖고 있다고 본다.


보고서는 호주의 수소 수출시장의 가능성을 고려하고 있다. 한국과 일본은 주요 무역대상국으로 큰 관심을 갖고 있다. 특히 이러한 국가에서의 수소성장이 호주에 있어 매우 중요한 요소이다. 2020년 정도에 본격적인 수소 수출이 가능할 것으로 예상하고 있다.



일본의 수소전략은 호주 입장에서 수소를 수출하는 데 있어 참조할 수 있는 부분이 많다. 호주는 한국의 수소 관련 계획과 전략이 어떤지도 매우 궁금해하고 있다.


호주는 한국, 일본 등 주요 무역국가와 지리적으로 가까운 거리에 있고 한국과는 FTA를 활용하고 싶다. 또 이들 국가와는 이미 많은 양의 액화천연가스를 수출입하고 있기 때문에 연계망은 준비돼 있다.


호주는 현재 화석연료를 바탕으로 수소를 생산하고 있고, 좀 더 친환경적인 생산을 위해 이산화탄소 포집·저장기술(CCS)을 확대할 것이다. 수증기 메탄 개질도 더욱더 강화할 것이다. 또한 재생에너지 기반의 수전해 수소생산과 같은 친환경적인 생산기술을 더욱 더 개발할 것이다.


그러면 생산된 수소를 어떻게 수출할 수 있을까. 아직까지 수송 기술이 충분히 발전하지 못했기 때문에 호주는 이 문제를 해결하면서 세계적으로 수소 수출입 산업을 활성화 하고자 한다. 수소에너지의 밀도가 압축되지 않은 상태에서는 매우 낮기 때문에 체적에 따른 수소밀도를 크게 높여야만 수소를 효과적으로, 경제적으로 수송하고 수출할 수 있을 것이다. 현재 700bar의 압력을 사용하고 있지만 더욱 더 고압으로 압축하고 액화를 하는 기술이 발전해야 할 것이다. 그렇게 되면 수소비용을 낮추고 효율적으로 수출을 할 수 있을 것이다.


천연가스를 생산하면서 배출량이 적은 메탄과 암모니아를 사용하는 방법도 수소에너지 밀도를 높이면서 수송을 할 수 있는 좋은 방법이다.


일본 연방정부 및 기업과 함께 빅토리아주의 갈탄에서 수소를 생산해 수출하는 프로젝트를 진행 중이다. 수소 생산과정에서 이산화탄소 저장·포집기술이 함께 사용된다. 생산된 수소는 액화 형태로 일본에 수출할 예정이다. 지금은 실증단계이다. 실증이 성공하면 2020년 말부터 상업화 프로젝트가 가능할 것으로 예상하고 있다.


호주는 암모니아를 캐리어로 보고 있다. 석탄에너지원으로부터 공기 중 질소와 반응하면 암모니아가 생성된다. 이 과정에서 많은 기술들이 개발되고 있다. 암모니아는 이미 많은 양을 해상으로 수송할 수 있다. 암모니아는 터빈이나 엔진을 구동하는 데 직접 사용될 수 있다. 암모니아에서 직접 수소를 분리해 연료전지 등에도 사용할 수 있다.


암모니아에서 수소를 분리하고 재생하는 데 많은 비용이 든다. 새로운 기술개발을 통해 효과적으로 경제적으로 가치사슬망 안에서 암모니아에서 수소를 분리하고자 한다.


호주 전역에서 다양한 실증 프로젝트들이 진행 중이다. 수출 측면에서도 서부 해안에서 천연가스를 이용하는 방법이 있다. 가스기업들, 특히 가스유통기업들이 유통시스템에서 수소를 활용하고 그 과정에서 이산화탄소를 줄이기 위한 노력을 하고 있다.


호주의 풍부한 재생에너지와 수소를 결합하는 기술들을 개발하고 있다. 가스파이프라인이나 비료산업과 결합하는 방법도 있다. 호주 동부에서는 충전소, 물분해, 가스네트워크 등의 프로젝트가 진행 중이다.



로스 베일리 캐나다 수소연료전지협회장
- 캐나다의 수소·연료전지 기술


캐나다는 수소·연료전지의 강국이다. 1980년대 중반부터 발라드파워는 배터리를 개발하고 캐나다 정부와 계약을 맺어 수소연료전지 연구를 시작했다. 그동안 캐나다는 연료전지시스템과 관련 부품을 수출해왔다. 하지만 캐나다 내 수소연료전지 기술의 도입은 확산되지 않았다. 이제는 본격적으로 수소연료전지 기술들을 캐나다 내에 확산시키기 위해 노력하고 있다.


현재 우리는 매우 강력한 연방정부와 주정부의 지원을 받고 있고, 이를 통해 수소산업이 성장하고 있다. 정부의 지원이 없다면 사실 수소산업의 성장은 어렵다.


캐나다 수소연료전지 기업들은 약 20년간 수소 관련 수송분야를 발전시켜 왔다. 캐나다에서 연료전지시스템을 만들고, 이 시스템과 관련 부품을 수출하고 있다. 적용 분야는 승용차, 버스, 대형 차량, 해양, 철도까지 다양하다. 이 분야에서는 발라드, 하이드로제닉스, 루프에너지, 메르세데스벤츠, 데이나 등이 주요 기업이다.


자동차 부문에서는 발라드와 아우디가 3년간의 개발 프로그램 연장 계약에 합의하고 승용차 연료전지 개발을 계속하기로 했다. 발라드의 많은 연료전지시스템이 버스에 탑재되고 있다.


메르세데스는 벤쿠버의 버나디에 자동차용 연료전지 조립공장을 운영하고 있다. 이 부품을 독일로 수출해 자동차와 결합한다. 그리고 파워모듈은 버스와 트럭에서 사용되고 있다.


루프에너지는 벤쿠버를 기반으로 하는 비교적 신생기업으로 트럭을 위한 기술과 부품을 개발, 공급하고 있다.
하이드로제닉스와 알스톰이 파트너십을 통해 세계 최초의 수소열차를 개발하고 현재 독일에서 수소열차가 운행 중이다. 수소를 철도에 응용하는 것은 매우 흥미로우면서 상업적 타당성이 있다. 실제 전세계에서 수소열차에 많은 관심을 갖고 있다. 알스톰, 하이드로제닉스뿐만 아니라 발라드는 지멘스와 MOU를 맺었다. 하이드로제닉스는 본사를 두고 있는 캐나다 몬타리오 지역을 중심으로 수소열차에 대한 연구를 하고 있다.


연료전지는 해양에서의 사용도 활발해지고 있다. 하이드로제닉스는 미국 최초의 고속 수소 페리에 연료전지를 공급할 예정이다. 발라드와 ABB는 해양 선박용 연료전지 개발을 위한 MOU를 체결했다.


수송 분야에서도 많은 기업들이 협력하고 있다. AFCC는 포드와 다임러의 파트너십 기업으로서 차량을 위한 연료전지를 개발했지만 안타깝게도 지난해 6월 파트너십이 종료됐다. 그곳에서 일했던 직원들이 ABL과 같은 스타트업을 만들고 있다.


캐나다 기업들은 수소인프라에 대한 전문성을 확보해 왔다. 하이드로제닉스는 15년 동안 충전소를 설치해왔다. 파워테크랩스도 마찬가지로 통합형 인프라를 만들었다. 본인이 운영하고 있는 그린라이트이노베이션도 충전소 사업을 하고 있다.


벤쿠버에서 정부 기금으로 6개의 충전소를 설치했다. 올해 6월에 일반인이 사용할 수 있는 충전소를 오픈했다. 여러 곳에 충전소들이 설치되고 있다. 캐나다에서 빠르면 11월부터, 늦어도 내년 초에 넥쏘를 이용할 수 있을 것이다. 본인도 넥쏘를 이용할 예정이다.



하이드리아에너지의 경우 연소기관을 사용하는 차량들을 개조해 수소차량으로 만드는 역할을 하고 있다. 많은 상업용 차량들이 개조를 통해 수소차량으로 사용될 수 있다.


캐나다는 전세계 주요 수소생산 국가 중 하나이고, 개질에 강점이 있다. 바이오가스 클린업이나 P2G, 그리고 전기분해 등을 통해 많은 수소생산 능력을 갖고 있다. PEM기술이나 알칼라인 기술에서도 경쟁력이 매우 높다.


브리티시콜롬비아주는 수력발전 자원을 많이 갖고 있는데, 전기분해를 통해 일본으로 수출하는 프로젝트를 치요다, 미쯔이 등과 함께 연구 중이다.


태양광 기반의 수소충전소를 브리티시콜롬비아의 UBC대학에 설치하는 프로젝트가 진행 중이다. 캠퍼스에 설치하기 위한 여러 부품들에 대한 견적을 받고 시스템 통합을 위한 작업에 들어갔다.

캐나다 정부는 수소 분야에 많은 재정적 지원을 하고 있다. 많은 주도 주정부의 지원을 받고 있다. 산업이 발전하려면 기금뿐만 아니라 법과 제도도 마련돼야 한다. 자동사 제조기업들은 인센티브를 받을 수 있는 규정을 원한다. 퀘벡주와 브리티시콜롬비아주는 제로이미션 프로젝트를 실시하고 있다. 이를 통해 수소인프라와 수소전기차를 확산한다는 것이다.


국제 파트너십 분야에서는 현재 중국에 많은 관심을 두고 있다. 캐나다 기업들은 중국기업들과 파트너십을 맺고 투자를 하고 있다. 중국에서 캐나다에 투자를 하고 있고 조인트벤처가 설립됐다.


한국과 캐나다도 앞으로 많은 협력을 할 수 있을 것이라고 생각한다. 한국은 현재 연료전지의 선도기술을 가지고 있다. 중국이 매우 공격적으로 한국을 따라오고 있기 때문에 더욱 더 기술을 발전시키고, 비용을 낮추고, 상용화를 빠르게 진행할 수 있도록 협력이 필요할 것이다.



아키테루 마루타 테크노바 박사
- 일본의 연료전지 상업화 관련 정책과 활동


일본 수소로드맵에는 가정용 연료전지(에너팜) 보급 목표가 높게 설정돼 있다. 2030년까지 에너팜을 약 530만 대 설치한다는 목표다. 현재 투자회수기간의 경우 10년이 넘는다. 2030년까지 회수기간을 5년 이하로 단축한다는 목표다.


현재도 연료전지는 고가이다. PEFC는 2019년까지 80만 엔, SOFC는 2021년까지 100만 엔으로 각각 낮추는 것을 목표로 하고 있다. 많은 노력을 통해 비용절감을 이뤄야 할 것이다.


에너팜은 프로모션을 하기 위해선 보조금이 필요하다. 경제산업성이 수소연료전지 예산에서 에너팜을 위해 별도로 예산을 할당한 것이 고무적이다. 에너팜은 회수기간이 10년이 넘기 때문에 아직까지는 보조금이 필요하다고 보고 있다. 이러한 고가의 제품에 보조금이 없다면 소비자는 관심이 없을 것이기 때문에 정부는 여전히 보조금을 지원하고 있는 것이다.


정부가 그동안 많은 보조금을 지원했다. 초기보다 대당 보조금은 줄었지만 보급 대수는 꾸준히 증가하고 있다. 연료전지 제품 단가도 떨어지고 있다. 궁극적으로 제조사로 하여금 비용절감을 할 수 있도록 했기 때문이다.


현재 에너팜의 제조사는 파나소닉과 아이신이 있다. 파나소닉은 PEFC 타입, 아이신은 SOFC 타입을 각각 생산하고 있다. 둘 다 출력은 700W로 동일하며, 일본 가정에 적합한 수치다.


일본에는 현재 25만 대의 에너팜이 설치됐다. 2030년 530만 대 보급을 달성하기 위해선 많은 노력이 필요하다. 530만 대는 일본 전체 가정의 10%에 연료전지가 공급됨을 의미한다. 10가구 중 1가구가 연료전지를 사용한다는 것이다. 정부의 정책적 지원을 통해 이러한 목표 달성이 가능할 것이다.


도시바는 지난해 에너팜 생산을 중단했다. 현재 도시바는 순수소 타입의 연료전지 시스템을 생산하고 있다. 도시바의 수소 타입 연료전지는 지진 등 백업용 시스템으로 사용될 수 있다. 많은 지자체들이 도시바의 시스템에 관심을 보이고 있다. 지진이 빈번히 일어나기 때문이다. 도시바는 수소기반 연료전지시스템으로 전환하는 데 초점을 맞추고 있다.


고정형 수소 기반 연료전지시스템 상업화는 국가적 전략과 맥을 같이 한다. 그리고 일본 정부는 본격적으로 확장성이 가능한 시연을 실시 중이다. 열과 전기에 있어 균형점을 찾아 고객들에게 최대한 혜택을 부여한다는 목표다. 많은 효율 테스트가 진행 중이다. 각 기업들은 시스템을 개조하고 변형해 최대한 열과 전기생산의 균형점을 찾고 있다.


에너팜은 CO2 제로 달성과 에너지 안보에 큰 기여를 할 것이다. 지진이 빈번하기 때문에 에너팜이 예비기능을 할 수 있다고 보고 있다. 일본 정부는 에너팜을 적극 홍보하고 있다.



일본에서는 에너팜뿐만 아니라 산업용(5~250kW)도 보급되고 있다. 특히 250kW는 미쯔비시히타치의 제품인데 SOFC 기술을 사용하고 있다. 하지만 후지일렉트릭은 PEMFC 기술을 사용하고 있다.


상업용 연료전지의 경우 상용화 노력이 시작됐다. 일본 정부는 상업용 차원에서의 연료전지 확대를 위해 노력하고 있다.


에너팜의 성공요소는 일본 정부 차원의 적극적인 지원이라고 생각한다. 이에 따라 세계 최초로 가정용 연료전지를 보급할 수 있게 됐다. 상업화 노력에서도 정부가 많은 지원을 했다.


에너팜 성공비결 중 하나는 도시가스회사가 에너팜을 직접 판매한다는 것이다. 일본은 가스기업과 전력기업이 경쟁하고 있다. 가스회사들은 에너팜을 통해 전기와 열을 동시에 생산할 수 있다는 점을 고객들에게 어필하고 있다. 에너팜은 도시가스회사가 전기회사와 경쟁할 수 있는 좋은 아이템이다. 지진 발생 시 에너팜이 예비전력을 공급하는 역할도 잘 해왔다.


수소사회 구현에 있어 국가 차원의 로드맵과 전략이 매우 중요하다. 이것이 업계에 확신을 주기 때문이다.




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