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“메탄올은 수소를 얻기 위한 가장 경제적인 솔루션”

[H2WORLD 특집 인터뷰] 데이비드 림 Element 1 Corp 아시아 부사장
높은 에너지 밀도 보이는 메탄올서 저렴한 비용으로 수소 생산
e1, 수소충전소 및 중대형 차량에 메탄올 수소공급시스템 적용 추진
“해양 분야에서도 메탄올 수소연료전지 시스템 각광 받을 것”


[월간수소경제 오슬기 기자] Element 1 Corp(이하 ‘e1’)은 미국 오리건주 벤드에 위치한 연료전지 산업을 지원하는 소규모 첨단 수소 발전 시스템의 선도적인 개발업체다.


e1은 메탄올을 이용한 수소공급 제품을 생산하고 있으며, 이 제품은 수소충전소와 수소전기차량에 대한 총 수소 비용을 가장 낮게 해준다.


e1의 비즈니스 모델은 이 회사의 특허 기술로 제품을 제조하거나 시장에 진출하려는 기업에 라이선스를 제공하는 것이다. e1은 청정에너지 솔루션에 사용되는 최첨단 수소공급 시스템을 생산하기 위해 전략적 라이선스 파트너와 협력하고 있다.


기존 수요와 함께 시장에서 e1의 기술을 상용화할 수 있는 자본 및 시장 진출 채널을 보유한 글로벌 대기업과의 제휴를 도모하고 있다.


지난달 4~6일 창원컨벤션센터에서 개최된 ‘H2WORLD 2019’의 일환으로 열린 ‘H2WORLD 컨퍼런스’에서 ‘연료전지 이동장치용 메탄올 수소공급 시스템 적용 사례’를 소개한 데이비드 림(David S.W. Lim) Element 1 Corp 아시아 부사장을 만나 수소·연료전지 시장 현황과 메탄올 개질 수소공급시스템에 대한 얘기를 나눴다.  
        
중국을 중심으로 한 아시아 지역의 연료전지 시장의 현황과 주요 이슈에 대해 말해달라.
중국 내 연료전지 시장은 정부의 강력한 지원과 유리한 사업 사례로 인해 급성장하고 있다. 국내 기업들은 다양한 청정에너지 제품을 개발하고 생산하기 위해 e1과 같은 외국 기업과 제휴하고 있다. 특히 버스, 물류 운송 차량, 중대형 트럭, 이동형 전원 등 모바일 솔루션용 연료전지 제품이 빠르게 상용화되고 있다.


일본도 상당한 상업적 견인력을 얻고 있는 첨단 연료전지 기술을 개발했다. 최근 한국에서는 정부 지원뿐만 아니라 기술 및 시장 개발에도 상당한 진전이 있다.


우리는 중국과 일본에서의 활동이 청정 연료전지 전력의 비용을 줄이고 아시아와 세계에서의 연료전지 및 수소기술의 채택을 촉진할 것이라고 믿는다.


그러나 수소 사용 단계에서의 저비용 수소의 이용 가능성과 수소 인프라 구축이 과제가 될 것이다. 최종 고객이 상업적으로 대량의 연료전지 기술을 채택하고 연료전지 산업이 번창할 수 있도록 하기 위해서는 수소가 기존의 연료 선택과 비교해서 경제적으로 경쟁력이 있어야 하며, 쉽게 접근할 수 있어야 할 것이다. 이것을 흔히 ‘수소 도전’이라고 한다.


e1은 연료전지 시스템이 ‘수소 도전’을 깨기 위해 새로운 수소 솔루션을 필요로 하며, 사용 시점에서 kg당 총비용을 낮추는 것이 연료전지 동력 솔루션을 채택하는 열쇠라고 생각한다.      



중국은 주로 어떤 에너지원에서 수소를 생산하고 있나. 그리고 e1이 수소생산의 원료로 메탄올을 선택한 이유는.
중국의 수소는 주로 석유화학 산업에서 나온다. 그러나 특히 운송비(200km 이상)를 고려할 때 수소 운송비용은 엄두도 못 낼 정도도 비싸다. 메탄올은 기존 연료와 물성이 비슷한 액체연료이다. 중국은 메탄올을 중요한 전략 연료 공급원으로 생각해 왔다.


e1은 다양한 이유로 수소 기술에 메탄올을 활용키로 결정했다. 우선 메탄올은 체적 기준으로 압축 수소(350bar)보다 거의 6배에 달하는 높은 수소 에너지 밀도로 인해 에너지 저장 한계를 극복한다.


메탄올은 또한 오늘날 운송 수요를 충족시킬 수 있는 상업적인 양으로 전 세계적으로 쉽게 구할 수 있는 저비용 연료(적절한 기술을 가진)이기도 하다. 메탄올은 재생 가능한 수소와 마찬가지로 100% 재생 가능한 미래의 저탄소 연료다.


마지막으로 중국은 세계에서 가장 큰 메탄올 수입국, 생산국, 사용자이며, 따라서 메탄올 사용은 접근 가능한 수소를 얻기 위한 가장 경제적인 접근법이다.
 
다른 국가에서도 연료전지의 원료로 메탄올을 사용하는 사례가 많이 있나. 그리고 전 세계적으로 메탄올 수소공급 기술의 시장성을 어떻게 전망하나.
연료전지에 메탄올이 사용되고 있는 경우가 많다. 예를 들어 지난 10년 동안 미국, 인도네시아, 인도, 일본, 중국, 대만의 통신 백업 및 주요 전력 시스템에 사용돼 왔다. 최근 중국에서는 자동차 응용 분야에도 사용되고 있다.


독일에서는 SFC Energy AG에 의해 휴대용 및 모바일 오프 그리드 전력 애플리케이션에 메탄올 연료전지가 사용되고 있다.


해양업계도 메탄올 연료를 이용한 전력 솔루션을 빠르게 채택하고 있다. 현재 메탄올 연료를 운송하는 대형 선박 8척과 대형 여객선 1척이 국제적으로 거래되고 있다.


IMO(국제해사기구)는 메탄올을 주요 연료로 하는 중간지침을 승인할 예정이며, CCC 7(2020년 9월) 기간 동안에는 메탄올 연료전지를 차세대 기술로 선언할 것으로 확인됐다.


해양 메탄올과 연료전지 발전 솔루션은 수소와 재생 수소에 가장 적합한 장기적 솔루션으로, e1은 메탄올을 이용한 수소 제품에 대한 경쟁력을 가지고 있다. 


세계적으로 메탄올 수요가 매년 증가하고 있다. 메탄올을 다양한 용도의 깨끗한 연료로 사용하는 것에 대한 의식이 높아지고 있다. 메탄올의 낮은 비용과 전 세계 대부분 지역에서 메탄올을 손쉽게 구할 수 있는 접근성 때문에 수소를 생산하기 위해 메탄올을 사용하는 시장이 성장할 것으로 예상하고 있다.  



e1의 메탄올 수소공급 시스템(MHSS)에 대해 소개해달라.
연료전지 전력 솔루션은 운송 산업에서 급속히 상용화되고 있지만 높은 수소 비용, 수소 기반 시설의 부족, 그리고 차량의 수소 저장 공간 제한으로 인해 역풍을 맞고 있다. 압축된 수소는 에너지 요구량이 큰 중형차에 실용적이기엔 너무 많은 양을 차지하며, 차량은 연료 공급 사이의 작동 시간이나 목표 범위를 달성할 수 없다.


e1의 메탄올 수소공급시스템은 메탄올과 물 혼합물을 매우 낮은 초기 비용과 총 수소 비용으로 중형 차량에 탑재된 연료전지에 투입하는 고순도 수소로 변환한다. e1의 연료 리포머와  수소정제 기술은 20년 이상 개발되어 성숙된 기술이며, 여러 제품군에 통합되어 있다. 전 세계 통신 사업장에 보급되었고, 곧 수소연료 보급소, 이동형 연료전지, 중대형 연료전지 차량에도 보급될 것이다. 


메탄올 수소공급 시스템의 안전성과 환경성, 그리고 경제성에 대해 설명해달라.
메탄올은 대기압의 액체로서 기존의 액체 연료와 비슷한 물성과 안전성을 가능케 한다. 그러나 메탄올은 자연에서 빠르게 생분해되며 반감기가 1~7일로 짧기 때문에 환경친화적이다. 메탄올은 테스트를 거쳐 적절한 관리로 취급할 경우 안전하다는 것이 입증되었다.


e1은 물과 균형을 맞추기 위해 62.5% 중량의 메탄올을 사용하며, 디젤과 같은 표준 연료보다 훨씬 안전하고 환경친화적이라는 것이 10년 이상 입증되었다.


우리는 e1의 시스템을 사용할 때의 수소 비용을 광범위하게 연구해 왔으며, 적당한 생산 조건 하에서 kg당 3~4달러의 수소 비용을 달성할 수 있다. 이는 기존 기술에 비해 매우 경쟁력 있는 가격이다.


e1의 수소제조장치(H2 Generator)에 대해 소개 해달라. 특히 트럭 등 상용 차량용 수소 제조장치를 개발 중인 것으로 알고 있다.
가장 초기의 메탄올 개질형 연료전지 차량인 NECAR 3과 5는 e1의 설립자인 데이브 에드룬드 박사가 1997년부터 2000년까지 개발했다. 이 기술은 수십 년 동안 상당히 개선되었고, 더 많은 전력을 필요로 하는 중형 차량에 적용됐다.




M-Series는 중대형 차량을 운영하는 운송 회사에 많은 혜택을 제공한다.


M-Series 수소 발생기는 차량의 공간을 많이 차지하지 않고, 단일 모듈에서 30~300kW를 지원할 수 있다. NOx, SOx, 그을음 또는 미립자를 배출하지 않고 연소 엔진에 비해 CO2를 감소시키는 저탄소 솔루션이다.


M-Series는 저렴한 비용으로 쉽게 사용할 수 있는 익숙한 액체 스토리지 시스템을 사용한다. M 시리즈는 올해 말 중국에서 출시될 예정이다.


수소연료 충전소의 필요성을 해결하기 위해 e1은 소형 충전소 애플리케이션을 위한 L-시리즈 제품을 보유하고 있다. 네이션 시너지(Nation Synergy)와 협력해 지난해부터 중국에 시범 유닛을 설치했다. 스키드 기반 장비 위에 이동식 수소충전소를 설치하는 데에도 관심을 쏟고 있다. 


한국의 연료전지 시장을 어떻게 바라보고 있나.
우리는 연료전지 산업이 10년 이상 성장해 왔기 때문에 한국의 연료전지 산업의 발전에 대해 낙관적으로 생각한다. 


e1은 수소연료 보급소의 파트너로서 수소경제 활성화에 기여할 수 있다고 믿고 있으며, 우리의 기술은 중대형 차량과 해양 운송 수단에 응용할 수 있는 훌륭한 솔루션을 제공할 수 있다.




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