[월간수소경제 이종수 기자] 올해도 변함없이 충청남도가 수소에너지 국제포럼을 개최하며 수소경제를 선도하고 있다. 충남도가 주최하고 한국기술교육대학교가 주관한 ‘제3회 수소에너지 국제포럼’이 ‘수소에너지 현실화를 위한 과제’를 주제로 지난달 2일 롯데부여리조트에서 열렸다.

이번 국제포럼은 양승조 지사와 국내·외 수소에너지 전문가, 기업 및 지자체 관계자 등 300여 명이 참석해 성황을 이뤘다.

양승조 지사는 축사를 통해 “정부는 수소전기차 보급과 산업생태계 조성을 위해 민·관 합동으로 2022년까지 2조 6,000억 원을 투자하기로 했고, 지난 8월 혁신성장 관계 장관 회의에서는 3대 전략 투자 분야 중 하나로 ‘수소경제’를 선정한 바 있다”며 “수소경제는 에너지 패러다임 전환과 에너지 안보 문제, 미래 친환경 산업을 육성하기 위한 핵심 플랫폼으로서 중요한 의미를 지니고 있으며, 충남도가 내포신도시를 거점으로 수소경제를 선도해나가겠다”고 강조했다.

이번 포럼에서는 이현순 두산 기술담당 부회장의 기조연설(수소경제사회 구현을 위한 수소산업 육성 전망과 과제)과 함께 △지구 환경 보전을 위한 수소에너지 활성화 정책(특별세션) △수소에너지 산업화를 위한 기술 고도화 전략(본세션 1) △수소에너지 상용화를 위한 인프라 구축 전략(본세션 2)을 주제로 다양한 국내외 전문가들의 발제가 진행됐다.

특히 해외 수소경제로의 전환 움직임을 살펴볼 수 있는 좋은 기회가 됐다. 일본·캐나다·중국의 저명한 수소에너지 전문가들이 이번 포럼에서 최근의 수소에너지 현황과 방향성에 대해 사례 위주로 설명해 참석자들의 큰 관심을 모았다. 

‘일본의 수소산업 R&D 추진 사례’를 발표한 미치오 하시모토 오사카대학교 교수는 일본 정부에서 경제산업무역성 자동차 기술담당관, 원자력보안원 국제업무 담당관, NEDO 신에너지기술 담당 총괄을 지내는 등 에너지와 기술 분야에서 풍부한 경험을 갖고 있다. 수소에너지에서 원자력에너지에 이르기까지 일본 정부를 대표해 다수의 국제에너지 프로젝트에 참여했다.

2013년 5월 미국, 독일, 한국, EU, 모든 브릭스(BRICs) 국가를 포함한 18개 국가의 국제정책대화포럼인 국제수소연료전지파트너십(IPHE) 의장으로도 선출된 바 있다. 2015년 도쿄기술연구원 글로벌수소에너지연구부 교수로 임명돼 현재까지 재직하고 있다. 올해 8월 오사카대학교 산학공동연구소 부소장 겸 교수로 임명됐다.

미치오 하시모토 교수는 “일본의 도전과제는 장기적으로 수소 가격을 낮추는 것과 수소 수요가 늘어날 수 있도록 그 활용도를 확대하는 것”이라며 “이를 위해 한국, 중국 등 해외 국가와의 협력이 필요하다”고 강조했다.

‘캐나다 기업의 R&D 추진 및 정책 수혜 사례’를 발표한 알프레드 웡은 전 세계 수소연료전지 기술을 선도하는 발라드파워시스템즈 아태지역 담당 디렉터로서 현재 중국 광저우에서 발라드의 성장전략과 중국 운영 전반을 담당하고 있다. 2000년에 입사해 연구개발, 엔지니어링, 영업, 사업개발, 경영 전반을 적극적으로 지휘해 왔다.

브리티쉬콜롬비아대학교에서 기계공학 학사 및 석사 학위, 사이먼프레이저대학교에서 기술경영 MBA를 취득했다. 스탠포드대학교에서 기업지배구조 최고경영자과정을 이수했다. 2004년부터 캐나다 전문엔지니어 자격증을 보유해 왔다.

알프레드 웡 매니징 디렉터는 시종일관 “자동차산업 혁명 등 과거의 경험을 비춰볼 때 수소경제로의 전환이 휠씬 빠르게 진행될 것”이라고 전망하며 “정부와 산업계, 학계가 협력을 해야만 석유기반 경제에서 수소기반 경제로 전환할 수 있다”고 협력의 중요성을 강조했다.

‘중국의 수소전기버스·수소트럭 개발 및 보급을 위한 인프라 구축 사례’를 소개한 마오종치앙 박사는 청화대학교 원자력신에너지기술연구소 교수로서 현재 국제수소에너지협회(IAHE) 부의장, 국제수소표준위원회(ISO/TC197) 부의장, 국제수소연료전지파트너십 수소교육 전문가, 국가수소표준기술연구소(SAC/TC309) 수석자문으로 활동하고 있다.

1993년부터 수소에너지의 연구개발 촉진에 참여해 왔으며, 중국 최초의 수소 973 프로젝트 수석연구원(2000~2005년), 중국수소에너지협회(CAHE) 회장(2003~2016년)을 지냈다.

1974년 설립된 국제수소에너지협회에서 2006년 국제수소에너지공로상을 수상했다. 2015년 학생들의 수소에너지 연구 및 활성화 참여를 촉진하기 위해 청화대학교의 ‘마오종치앙 수소에너지교육기금’이 설립됐다. 200여 건의 논문을 발표하고 10여 개의 특허권을 보유하고 있으며, 수소에너지에 대한 20건 이상의 보고서를 집필했다.

마오종치앙 교수는 “중국에서 빠르게 수소전기차 보급이 확산되는 이유는 정부가 강력한 재정지원을 하고 있기 때문”이라며 “오는 2030년 이후에는 중국이 세계 최대의 수소전기차 시장이 될 것”이라고 전망했다.

월간수소경제는 이들 해외 연사의 주요 발표내용을 정리해 소개한다.

일본의 수소산업 R&D 추진 사례
미치오 하시모토 오사카대학교 교수
수소는 일본의 입장에서 에너지안보와 환경목표(탄소배출 제로화)를 동시에 달성할 수 있는 중요한 해결책이다. 일본은 세계최초로 2050년까지의 수소기본전략을 수립해 단계적으로 수소사회로의 전환을 추진하고 있다.

일본에서는 2009년부터 본격적으로 가정용 연료전지(Ene-Farm) 보급을 시작해 현재까지 25만 대(175MW)를 보급했다. 에너팜뿐만 아니라 교세라, 미우라, 미쯔비시히타치 등이 상업용연료전지시스템(3~250kW)을 개발해 공급하고 있다.

일본의 도로에서는 2,500여 대 이상의 수소전기차가 운행 중이다. 또한 수소전기버스, 수소전기트럭, 수소지게차 등도 도입 단계에 있다.

수소충전소는 100여 개소가 운영 중이다. 올해 2월에는 수소충전소 구축을 확대하기 위해 도요타, 혼다, 닛산, 이와타니, 도쿄가스 등 총 11개 기업이 참여하는 ‘일본 수소 스테이션 네트워크 유한책임회사(JHyM, 제이하임)’가 출범했다.

제이하임은 2018~2021년 사이 정부 보조금 및 금융지원 등을 통해 일본 대도시 지역에 80개의 수소충전소를 구축할 계획이다.

일본은 세계 최초로 2050년까지의 수소기본전략을 수립해 단계적으로 수소사회로의 전환을 추진하고 있다.

수소 수요가 증가할수록 수소의 충분한 공급방안이 마련돼 있어야 한다. 이를 위해 일본은 아시아태평양 국가들과 실증 프로젝트를 진행 중이다. 먼저 호주의 수소 공급망 프로젝트가 있다. 호주 빅토리아 갈탄전에서 수소를 생산해 수송선을 이용해 액화수소 형태로 일본으로 들여올 예정이다. 2020년에 최초 일본으로 수소 운송이 가능할 것으로 예상된다.

또한 브루나이와는 메틸시클로헥산(MCH)이라는 화합물 형태로 일본으로 수송하는 프로젝트를 진행 중이다. MCH는 상온과 일반 대기 온도 내에서 보관이 가능한 화학물질이기 때문에 수송에 무리가 없을 것이다.

이러한 프로젝트를 통해 수소 수요를 충족시킨다는 게 일본 정부의 목표다.

일본신에너지·산업기술종합개발기구(NEDO)는 연료전지(PEFC, SOFC)의 효율 향상, 수소충전소 설치·운영비 저감, 전기와 열을 동시에 생산하는 수소가스터빈 기술(수소발전소), P2G 등 4가지 분야에 집중해 연구개발을 지원하고 있다.

장기적으로 봤을 때 수소는 매우 효과적인 전력원이다. 리튬이온배터리보다 내구성이 강하고 오래 지속되기 때문이다. 이와 관련한 기술을 개발하고 있다. 친환경 전력 생산시스템이라는 이름으로 P2G 프로젝트를 진행 중이다.

대표적인 사례로 태양광과 수전해(24kW)를 이용해 비상 시 디젤발전기 대신 전력 공급이 가능하도록 하는 실증 프로젝트가 있다. 후쿠시마에서는 친환경 수소생산 연구 프로젝트로 10MW 태양력과 수전해를 통해 수소를 생산, 도쿄로 수송해 2020년 도쿄올림픽 때 활용이 가능토록 할 계획이다.

이러한 프로젝트는 수전해 기술이 아주 중요하다. 수전해 공정의 효율성을 높일 수 있는 기술개발도 진행 중이다.

일본의 도전과제는 장기적으로 수소 가격을 낮추는 것과 수소 수요가 늘어날 수 있도록 그 활용도를 확대하는 것이다. 일본 수소기본전략에서는 현재의 수소 가격(kg당 10달러 이하)을 2030년까지 kg당 3달러, 2050년까지는 2달러 수준으로 낮춘다는 계획이다.

이는 일본에만 국한되는 문제가 아니라 한국, 중국 등 해외도 함께 직면해 있는 어려움이라고 생각한다. 본인은 이를 경쟁으로 보지 않고 국가들 간의 협력의 기회로 보고 있다.

앞으로도 지속적으로 수소에너지의 활성화에 대해 함께 논의하고 의견을 공유해 수소사회로의 전환을 가속화 했으면 좋겠다.

캐나다 기업의 R&D 추진 및 정책 수혜 사례
알프레드 웡 발라드파워시스템즈 아태지역 담당 매니징 디렉터
발라드파워시스템즈의 창립자는 타임지 인터뷰에서 정부와 산업계, 학계가 협력을 해야만 석유기반 경제에서 수소기반 경제로 전환할 수 있다고 말했다.

발라드는 연료전지 분야에서 39년 동안 사업을 영위하고 있는데 과거에도 그랬지만 지금은 더더욱 창립자의 말이 현실이 돼 가고 있다는 것을 깨닫고 있다.

2017년 글로벌 프린테크 이노베이션 지표에서 G20 국가 중 캐나다가 수소연료전지 분야 혁신에서 가장 앞서고 있는 것으로 나타났다. 캐나다 정부가 여러 세제 혜택을 주고 기술발전을 위한 다양한 조치와 도움을 주고 있기 때문이다. 정부가 이런 협력을 제공해준다는 것은 민간기업에게 매우 중요하다.

모두 힘을 합쳐 해결해야 하는 당면과제는 바로 ‘기후변화’이다. 그래서 빨리 탈탄소화를 위해 노력해야 한다. 완전한 수소경제로 진입해야 한다.

우리는 파괴적인, 혁신적인 기술이 많이 도입되는 시대에 살고 있다. 1900년대 뉴욕시 거리는 말이 끄는 마차가 점령했다. 1913년에는 말 대신 자동차가 점령했다. 자동차산업 혁명이 이렇게 13년 밖에 걸리지 않았다. 

이러한 경험을 비춰볼 때 수소경제로서의 전환이 휠씬 빠르게 진행될 것이라고 생각한다.

단적인 예로 코닥이라는 기업은 1996년 기준 시가총액이 세계 최고를 자랑했다. 그런데 2012년 굉장히 빠른 시간 안에 파산했다. 인스타그램 같은 혁신기업이 등장했기 때문이다.

앞으로 몇 년 지나고 나면 교통 분야에서도 새로운 에너지를 이용하고 디지털화로 인해 큰 변화가 올 것이다. 그래서 본인의 핵심메시지는 산업계가 서로 협력해 변화를 도모해야 한다는 것이다. 구태에 사로잡혀서는 안된다.

발라드가 중요하게 생각하는 것은 어떻게 하면 기존의 자동차업계와 운송수단의 이용방식에 파괴적인 변화를 도모할 수 있을까 하는 점이다. 교통 부문은 탄소배출에 많은 비중을 차지하고 있다. 교통 분야에 탈탄소화가 이뤄지지 않으면 모든 산업에서도 탈탄소화를 이루지 못할 것이다.

발라드가 계속 홍보하는 메시지는 전기배터리와 연료전지 기술이 상호보완적이다는 점이다.  기존 전기배터리를 연료전지로 대체하겠다는 게 아니라 같이 사용해보자는 것이다. 가장 효율적으로 이용할 수 있게 하고, 두 개의 장점만을 골라서 적용해보자는 것이다. 그래서 연료전지 기술의 상용화가 교통과 에너지의 탈탄소화에 있어 아주 중요하다는 점을 공유하는 것이다.

발라드는 우선 기술발전에 투자를 계속해 성능을 개선하고 비용을 절감하는 데 중점을 두고 있다. 태양열, 풍력발전 등을 보면 앞으로 연료전지가 어떻게 발전할 것인지를 유추할 수 있다.

미국 에너지국은 지난 2002년 발표한 자료에서 태양에너지가 매년 1GW씩 늘어날 것이라고 전망했다. 실제 2010년이 되니 에너지국이 전망한 것보다 2002년 대비 17배나 늘어났다.  2017년에는 태양에너지의 생산량이 2002년보다 73배나 늘어났다. 실제 비용도 많이 떨어졌을 것이다.

연료전지가 어느 정도 규모를 이루고 확장을 하게 되면 당연히 비용이 떨어질 수밖에 없다. 과거 10년 정도 보면 연료전지의 가격이 많이 떨어졌다. 1967년 와트당 80달러에서 60센트로 떨어졌다. 계속해서 떨어질 수밖에 없다.

발라드는 파워트레인을 보다 정교하게 하는데 있어 협력이 중요하다고 생각한다. 연료전지가 파워트레인과 같이 작동하고, 자동차와 결합해 완벽하게 최적화된 시스템으로 구축하는데 있어 협력이 필요하다.

자동차업계의 메가 트렌드는 디지털화와 카셰어링이다. 홍콩에서는 차가 필요할 때 빌려서 쓰는 사람들이 많다. 자동차를 자산으로 보는 게 아니라 서비스로 보는 것이다. 다른 업계도 이런 변화가 확대되고 있다.

환경도 굉장히 중요한 이슈이긴 한데 생활 패턴이 달라지고 있다는 점을 주목해야 한다. 소형차량부터 차량공유로 전환하고 있다. 장거리를 운전하고 무거운 화물을 운반하는 차량은 전기배터리가 오래 가지 못할 것이다. 연료전지 시장을 보면 전기배터리보나 훨씬 더 파이가 크다는 점을 알 수 있다. 앞으로 어느 시점에서는 전기차보다는 수소전기차가 더 많이 운행될 것으로 전망된다.

또한 수소를 많이 이용하도록 하기 위해서는 수소의 가격을 디젤 수준으로 낮춰야 한다. 앞으로 배출량을 제로로 만들려면 재생에너지를 이용한 친환경 수소생산을 높여야 한다.

발라드는 연료전지 활용 분야가 향후 더욱 확대될 것으로 보고 있다. 연료전지를 통해 버스가 장거리를 운전할 수 있고, 노선을 좀 더 편하고 유연하게 할 수 있을 것이다. 대형 화물 운반 차량에도 적용이 가능할 것이다. 와이어가 없이 그냥 전기가 제공되는 철로에 적용할 수도 있을 것이다.

항만에서도 가능하다. 발라드는 로얄 캐리비안(크루즈 운영사)과 협력을 하고 있다. 크루즈가 많은 탄소를 배출하기 때문이다.

지게차에도 연료전지를 활용하게 되면 배터리로 전환하지 않고도 생산성을 높일 수 있다. 드론 등에서도 연료전지를 활용할 수 있다. 이렇게 연료전지 적용 분야가 다양해질 것이다. 서로가 협력하면 이들 모든 분야에서 연료전지 시장을 확장할 수 있다.

수소위원회가 2017년 발표한 보고서에 따르면 오는 2030년까지 수소기반 모빌리티에서 수소전기트럭이 50만 대 운행하고, 열차에도 수소연료전지 엔진을 많이 이용할 것이라고 전망했다. 수소전기버스도 수만 대가 다닐 것으로 봤다. 발라드 역시 2030년까지 이러한 예상수치를 모두 넘어설 수 있을 것으로 기대하고 있다.

중국의 수소전기버스·수소전기트럭 개발·보급 인프라 구축 사례
마오종치앙 청화대학교 교수
중국의 많은 도시에서 수소연료를 사용하는 버스가 운행 중이다. 올해 1~5월 173대의 수소전기버스를 생산했다. 2016년에는 629대의 수소전기차를 생산했다. 2017년에는 생산대수가 1,272대로 증가했다. 수소전기버스와 수소전기트럭은 중국이 자체 기술로 만든다. 수소전기승용차는 많지 않다. 일본과는 다른 점이다.

2005년 북경에서 처음으로 수소전기버스 보급을 시작했다. 버스 3대로 출발했는데 해외에서 수입한 것이다. 2015~2016년 북경을 비롯한 두 개 도시가 추가됐는데 총 112대의 수소전기차량이 보급됐다. 굉장히 빠르게 발전하고 있음을 알 수 있다.

중국에서 빠르게 수소전기차가 성장하는 이유는 정부가 강력한 재정지원을 하고 있기 때문이다. 수소전기버스와 관련해 중앙정부가 50만 위안 정도를 보조금으로 지급하고 있다. 수소전기트럭에도 보조금을 주고 있다. 중앙정부만큼은 아니지만 지방정부에서도 상당한 규모의 보조금을 지급하고 있다.

중앙정부는 지난 2014년 수소충전소가 실제 하루 처리하는 수소의 양이 200kg을 넘으면 약 40만 위안 정도의 보조금을 지급하겠다고 발표했지만 아직까지 도입되지 않았다. 하지만 정부가 이러한 발표를 준수할 것으로 생각한다. 지방정부 중 포샨은 보조금을 지급하고 있다.

수소전기차뿐만 아니라 수소에너지 자체에도 보조금이 지원되고 있다. 수소를 더 많이 판매하도록 수소판매 장려금을 지급하고 있는 것이다.

중국에는 수소전기차 제조사들이 다수 있다. 22종의 차량이 운행 중이다. 전체 중량이 7톤 정도 되는 수소전기트럭이 현재 상해에서는 500대 정도 운행 중이다.

많은 기업들이 수소연료전지 엔진을 개발하고 있다. 정수성에 가장 많은 51개 기업이 있다. 다음으로 상하이와 베이징 순이다.

중국은 2020년 5,000대, 2025년 5만 대, 2030년 100만 대의 수소전기차를 보급한다는 목표다.

2017년에 발표된 내용이 있는데 중국에서 운행 중인 수소전기차가 2017년 기준 1,000대 정도로 파악됐다. 굉장히 빠른 속도로 수소전기차가 늘어나고 있는 것이다.

지방 정부도 적극적이다. 상해는 2020년까지 3,000대의 수소전기차를 보급할 계획이다. 그 수치를 5년 사이에 10배 증가시키겠다고 발표했다. 그런데 수소충전소는 5곳에서 10곳, 50곳 정도로만 유지한다는 계획이다. 폭발적으로 늘어나는 수소전기차에 대비하기 위해 이동식 수소충전소로 수소충전 인프라를 보완할 계획인 것으로 보여진다.

유주지역은 2020년 800대, 2025년 1만 대를 보급할 계획이다. 텐진도 최근 로드맵을 발표했다. 산동지역은 중국의 ‘수소밸리’라고 할 정도로 수소와 관련된 핵심단지를 개발하기 위한 많은 투자가 이뤄지고 있다.

결론적으로 말하면 우선 중국에서는 트럭이나 버스와 같은 수소전기 상용차 개발이 한창이다.  이렇게 하면 연료전지 스택을 좀 더 크게 가져갈 수 있다. 수소전기버스와 수소전기트럭의 경우 발라드 같은 기업들의 도움을 받아서 많은 차량들이 운행 중이다. 현재까지는 대부분 수소와 전기의 하이브리드 형태의 차량이 많이 사용되고 있다.

승용차의 경우 두 가지 모델이 시험 중이다. 중국은 5년 이내에 승용차까지 진출하기 위해 노력하고 있다. 연료전지를 장착한 항공기도 생각하고 있다.

중국의 수소기술은 아직은 한국과 일본에 뒤처져 있는 상황이다. 중국의 수소연료전지 기술 전략은 먼저 해외기술을 도입하는 것이다. 캐나다, 미국 같은 기업의 제품을 수입하고 공동 기술개발도 병행한다. 자체 기술개발 노력도 하고 있다. 중국의 많은 대학과 기업들이 이러한 노력을 기울이고 있다.

중국이 아직은 일본과 한국보다 수소연료전지 기술이 뒤쳐져 있기 때문에 지금이 협력할 수 있는 좋은 기회라고 생각한다.

최근 일본의 아베 신조 총리가 중국 시진핑 주석과 정상회담을 했는데 중국과 일본 간 진행될 52개 공동 프로젝트에 수소충전소를 더 많이 구축하는 계획이 포함돼 있다. 수소충전인프라를 확충하는 것은 매우 중요하다.
올해 5월 한국, 일본, 중국, 싱가포르의 수소연료전지 관련 협회와 수소연구개발을 공동으로 하는 내용의 업무협약을 체결했다. 아시아 차원의 협력이 학회, 협회 차원에서만 이뤄지고 있지만 정부 차원의 협력으로 확대할 필요가 있다.

중국에서는 상업용 수소전기차량을 많이 만들고 있다. 2030년에는 중국이 세계 최대의 수소전기차 시장이 될 것으로 생각된다. 국가 간 협력이 필요한 이유다.