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수소충전소 모델 ‘선택 폭’ 넓어진다

수소전기차 보급 초기 유리한 이동식 충전소 개발 나서
바이오가스 이용 수소융복합 모델 실증사업 추진
구축비용 및 기간 줄이는 패키지형 충전소 실증운영
패키지형 충전소 개발 통해 국산화율 60%로 끌어올려



[월간수소경제 최형주 기자] 정부가 지난 1월 ‘수소경제활성화 로드맵’에서 2040년까지 1,200개소의 수소충전소를 설치하겠다고 밝혀 업계의 이목이 쏠리고 있다.

이후 정부는 수소충전소 민간자본 보조사업과 바이오가스 수소융복합충전소 구축사업, 분산형 수소생산기지 구축사업 등을 통해 올해를 ‘수소 인프라 확충’의 원년으로 삼겠다는 의지를 적극 표명하고 있다.

그러나 아직 수소충전소 설치에는 많은 어려움이 따른다. 충전소 구축비용(1개소 당 약 30억 원)과 수소 운송비용(20톤 튜브트레일러 450bar 기준, 약 5억 원)이 높고 충전소 부지(1,500m² 이상) 관련 규제로 인해 부지 선정에도 많은 애로사항이 발생하고 있다. 

특히 충전소 설비의 국산화가 미비해 충전 설비의 외산 구성요소가 고장 나면 이를 수리하기 위한 비용적·시간적 손실도 뒤따른다.

이러한 수소충전소의 문제를 해결하기 위해 정부는 수소충전소 구축의 ‘다양화’라는 카드를 꺼내 들었다. 수소인프라 확산을 위해 일본·독일·미국 등에서 사용되는 이동식 수소충전소와 패키지형 수소충전소의 국산화 과제를 통해 이들 충전소 모델을 적극 도입하기로 한 것이다.

‘한국형 이동식 수소충전소’ 개발하는 충청북도
충청북도는 지난 5월 ‘이동식 수소충전소 개발 및 실증시설’ 구축 사업자로 선정됐다. 산업부는 튜브트레일러의 운송비 문제와 고정형 수소충전소의 설치 비용 문제를 해결할 수 있는 최적의 방안이 바로 ‘이동식 수소충전소’라는 판단이다.

수소 선진국으로 불리는 일본에서는 2018년 7월 기준, 39개의 이동식 수소충전소를 운영하고 있다. 미국·유럽 등지에서도 지역 특성과 수요에 맞춰 이동식 수소충전소 구축을 허용하고 있는 상황이다.

특히 일본에서 수소충전소를 적극 구축하고 있는 ‘이와타니산업’은 일본 정부가 수소 원년이라 밝힌 2015년 2월부터 ‘이동식 수소스테이션 서비스’를 시작했다. 



25톤 트럭에 수소충전에 필요한 모든 설비를 갖춰 도심 등 수소충전소 설치가 까다로운 지역에서도 하루 최대 수소전기차량 12대까지 수소를 공급할 수 있다.

정부는 이번 충청북도 이동식 수소충전소 과제를 통해 이러한 세계 수소산업의 흐름에 발맞춰 관련 법규와 제도의 공백을 해소하고, 이동식 수소충전소 실증 운영으로 수소인프라를 확장한다는 계획이다.

실증용 이동식 수소충전소는 충주시 주덕읍 화곡리에 구축될 예정이다. (재)충북테크노파크가 주관하며, 사업이 완료되는 2022년 4월까지 총사업비 43억3,000만 원이 투입된다.

이번 사업은 이동식충전시스템 1개와 충전장 1개소를 마련해 실증하고, 이를 통해 한국형 이동식 수소충전소 표준모델을 개발하는 데 의의가 있다. 

또한 ‘한국형 이동식 수소충전소’의 시설과 기술의 안전기준을 개발·표준화하고 안전관리 운영 및 유지보수 교육실을 설치할 예정이다. 

이번 실증 사업을 통해 충청북도가 도입할 이동식 수소충전소는 하루 100kg(승용차 기준 1일 20대 충전) 수준의 수소를 수소전기차에 공급할 수 있다.





고정식 충전소의 하루 충전량이 평균 250kg(승용차 50대)인 것을 감안할 때 최대 공급량이 적기는 하지만 구축비용과 운송비용을 고려하면 수소충전소 도입 초기에 가장 합리적인 선택이라는 평가다.

이동식 수소충전소의 가장 큰 장점은 역시 구축 비용이다. 고정형 수소충전소 설치비용은 현재 약 30억 원이 소요된다. 하지만 이동식 수소충전소는 약 15억 원이 들어 절반가량 수준이다. 

고정형 충전소는 운송 차량에 장착되는 값비싼 튜브트레일러가 오직 수소 운송용으로만 사용된다. 이에 비해 이동식 수소충전소는 이러한 과정을 하나로 압축하기 때문에 비용절감에 효과적이다.

또 하나의 장점은 바로 점유공간이다. 수십m에 달하는 거대한 튜브트레일러가 들어가기 힘든 지역에 충전장만을 구축해 수소를 공급할 수 있다.  



바이오가스→수소, “하루 1,000kg까지 생산 가능”
더불어 충청북도는 국비 95억 원과 민간자본 29억 원 등 총 123억 8,000만 원을 들여 2021년까지 ‘바이오가스 수소융복합충전소’를 실증하는 시범사업에도 선정됐다.

정부에 따르면 2016년 기준 바이오가스 총생산량 중 약 20%가 미활용 가스로 방출되거나 무의미하게 연소됐다. 이때의 미활용 가스를 이용해 수소를 생산시 연간 약 1,380톤의 수소 생산이 가능하며, 이는 버스 5만5,200대를 충전할 수 있는 양이다. 

바이오가스 수소융복합충전소는 충주시에 소재한 ‘음식물 바이오에너지센터’의 7,200m² 규모의 여유부지에 구축될 예정이다.

700bar, 350bar 수소전기차 충전기 2대와 800bar, 450bar급 수소튜브트레일러 충전기 2대가 각각 구축돼 하루 500kg의 수소를 생산해 충전소를 운영한다. 또한 생산된 수소는 인근 수소관련 기업과 수소충전소에 공급될 예정이다.

특히 충청북도는 음식물의 처리량이 증대되거나 인근 하수처리장의 바이오가스를 이용하면 수소를 1일 1,000kg 수준까지 생산할 수 있어, 점차적으로 생산 규모를 확대할 계획이다. 

충청북도의 관계자는 “바이오가스로 생산된 수소는 현지에서 바로 수소전기차에 공급될 예정”이라며 “또한 수소 충전보다 수소 생산에 중점이 맞춰져 있기 때문에 이동식 충전소를 비롯한 인근 수소관련 기업들에도 공급될 예정”이라고 말했다.

이번 실증사업의 향후 비즈니스 모델로는 CNG 충전소, 연료전지 발전시설 및 전기차 충전소와의 융·복합 방안이 제시되고 있다.

창원서 ‘패키지형 수소충전소’ 실증 돌입
이동식 충전소와 함께 정부는 ‘패키지형 수소충전소’도 실증 중이다.

지난 5월 27일 창원시 성산구에 국내 최초의 ‘패키지형 수소충전소’가 준공됐다. 이번 충전소는 산업부의 국가과제로 진행 중인 사업으로 광신기계공업이 주관하고 있다. 지난 2016년 11월부터 시작한 이 사업은 2020년 12월 마무리될 예정이다.



준공된 창원 수소충전소는 안전성 및 성능 점검 등을 위해 2020년까지는 관용차 80여대에만 수소를 공급하며, 이후 일반 시민에게도 개방될 예정이다.

패키지형 수소충전소란 이동식 충전소와 마찬가지로 컨테이너 내부에 압축기·저장용기·가스제어장치·냉각장치·디스펜서 등의 설비를 배치한 모듈 형태의 충전소를 뜻한다.

형태적으로 본다면 패키지형 충전소는 이동식 수소충전소와 크게 다르지 않지만 고정형 충전소와 마찬가지로 1일 최대 250kg까지 수소전기차 충전이 가능하다. 패키지형은 필요부지가 약 1,000㎡이내, 구축비용은 20억 원으로 고정형보다 33% 가량을 절감할 수 있다.

특히 앞서도 언급했듯 기존의 패키지형을 비롯한 수소충전소는 린데, 에어리퀴드와 같은 외국기업의 부품이나 설비에 의존하는 경향이 있었다. 그러나 광신기계공업은 이번 창원시의 패키지형 수소충전소 설치를 통해 기존의 수소충전소 설비의 국산화율을 40%에서 60%까지 끌어올렸다.

광신기계공업의 관계자는 본지와의 인터뷰를 통해 “현재 산업통상자원부 지원 과제로 고압수소 저장용기 개발을 진행하고 있다”며 “충분한 테스트를 거쳐 안전성만 확보되면 수소충전소 설비를 90% 이상 국산화할 수 있다”고 밝혀 충전설비 국산화율 상향에 대한 포부를 전하기도 했다.

이외에도 패키지형 충전소의 가장 큰 장점은 역시 구축기간이다. 기존 수소충전소들은 설치에 약 10개월이 필요했지만, 창원 패키지형 수소충전소는 6개월 정도가 소요됐다. 또한 패키지 형태이기 때문에 수요량 등의 효율성을 따져 충전소를 그대로 다른 지역으로 옮길 수도 있다. 

정부는 이러한 패키지형 수소충전소의 장점이 수소경제 도입기인 대한민국의 수소 인프라 확산에 기여할 것으로 판단하고 있는 것이다.

충전소 사업 입찰 방식 등 제도개선 필요
현재 국내 운영 중인 수소충전소는 지난 6월 기준으로 20곳이다. 운영 중인 일반주유소가 약 1만2,000여 개임을 감안할 때 수소산업의 대중화는 아직 먼 미래의 이야기다. 

그럼에도 정부는 수소경제 로드맵 발표 이후 수소인프라 확충을 위한 투자를 아끼지 않고 있다. 현재 진행 중인 분산형 수소생산기지 구축 사업에 서울·삼척·창원이 선정돼 이를 중심으로 수소충전소 구축도 탄력을 받을 것으로 보인다.

하지만 이러한 수소경제 활성화에 대한 우려의 목소리도 있다. 

얼마 전 일어난 강원도의 수전해 실증현장의 폭발사고 등으로 인해 비교적 연관성이 적은 수소충전소나 분산형 수소생산기지, 연료전지 발전소 등이 위험하다는 인식이 생겨나고 있어 수소 수용성 문제를 해결하기 위한 방안을 적극 모색해야 한다는 지적이 나온다.



또한 수소산업과 관련한 법적·제도적 문제가 산적해 있다. 그 중에서도 수소충전소 설치와 관련해 많은 국내기업들이 입찰·계약방식에 대해 불만을 토로하고 있는 상황이다. 

지난달 개최된 수소 세미나에 참여한 국내 수소충전소 구축기업의 한 임원은 “국내 수소충전소의 주요 장비는 해외제품이 주로 사용되고 있는데 이는 국외로 돈을 퍼주는 형국”이라며 “사실상 지금의 입찰방식은 국내 기업에 감점을 주는 역차별로 볼 수 있다”고 지적했다.

또한 다른 구축기업 관계자 역시 “현재의 충전소 사업은 계약에 따라 입찰을 진행하고 있어 업체 간 경쟁에 의한 시너지 효과가 나오기 어렵다”며 “이러한 방식의 입찰제도는 수소산업의 경제적 이익을 해외에 안겨주는 것이고, 결과적으로 수소시대를 앞당기는 데 장애가 될 수 있다”고 토로했다. 



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