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수소충전소 신사업 모델 확산

평택서 수소 교통 복합기지 시범사업 후 단계적 확대
바이오가스 이용 수소융복합충전소, 올해 충주서 ‘첫선’
수소충전소·상업시설 등 복합 메가스테이션 시범사업 진행
현대차, 올 하반기 서울에 이동식 수소충전소 시범보급

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[월간수소경제 이종수 기자] 정부는 지난해 10월 발표한 ‘미래자동차 확산 및 시장선점 전략’을 통해 수소충전소 구축을 가속화해 편리한 충전여건을 조성하기 위한 차원에서 바이오가스 활용 수소충전소, 메가스테이션, 수소교통 복합기지, 이동식 수소충전소 등의 신사업 모델 확산 계획을 밝혔다.   

이미 산업부 지원으로 패키지형 수소충전소 실증사업이 창원과 당진에서 성공적으로 마무리되어 지난해 12월 상업운전으로 전환했고, 충북 충주에서는 올해 바이오가스 활용 수소충전소가 구축돼 실증 운전에 들어갈 예정이다.   

올해는 국토교통부가 지원하는 수소교통 복합기지, 환경부가 지원하는 메가스테이션, 수소충전소 CO2 회수, 바이오가스 수소화 시설 등의 시범사업과 민간 차원의 이동식 수소충전소 시범사업도 예정되어 있어 수소충전소 신사업 모델 확산의 원년이 될 것으로 보인다.     
 
수소교통 복합기지 
국토교통부는 올해부터 수소교통 복합기지 구축사업을 추진한다. 

‘수소교통 복합기지’는 환승센터, 철도역, 공항, 차고지 등 교통 수요가 많은 교통거점에 대용량 수소충전소와 함께 차량 정비, 편의시설, 주차장, 수소 운송·생산시설 등의 부대시설을 설치할 수 있도록 해 활용성과 확장 가능성을 고려한 수소충전소의 새로운 사업모델이다.

국토부는 지자체 공모를 통해 지난해 12월 평택시를 수소교통 복합기지 시범사업 대상지로, 춘천·안산·창원·충주·통영 등 5곳을 시범사업 후보지로 각각 선정했다. 평택 복합기지 사업은 올해, 후보지 5곳은 2022년부터 단계적으로 추진된다.

한국가스기술공사가 평택시, 경기평택항만공사와 함께 구축사업자로 선정돼 국비(40억 원, 대용량 수소충전소 구축비용의 70%)를 포함한 총 160억 원을 투입해 평택항 인근에 있는 포승산업단지 내에 수소교통 복합기지를 구축한다. 

가스기술공사가 현재 평택 LNG 생산기지 내에 구축 중인 하루 7톤급 수소생산기지와 배관(8km)으로 연결해 저렴하고 안정적으로 수소연료를 공급할 예정이다. 

평택시는 주요시설 구축 시기에 맞춰 시내버스, 산단 통근버스, 교통약자 지원 차량 등 다양한 차량을 수소전기차로 전환해 수소교통 복합기지를 활용토록 할 계획이다. 평택시는 2022년까지 수소 승용차·버스·교통약자 지원 차량·트럭 등 수소차 1,000여 대를 보급할 계획이다.



또한 후보지 5곳 중 창원과 통영이 발 빠르게 움직이고 있다. 한국가스공사가 창원·통영시와의 협업으로 시범사업을 추진한다. 2022년 완공을 목표로 LNG 기반 융복합충전소 형태로 추진할 계획이어서 주목된다.

LNG 기반 융복합충전소는 수소·LNG·CNG·전기 등 다양한 차량용 연료를 충전할 수 있는 All-in-One 충전소로, 해당 지역 차량 수요 특징에 맞게끔 설비를 구성할 수 있고, 여러 차종에 연료를 공급할 수 있기에 소비자 편의성과 충전소 수익성 개선 등이 기대된다.  

창원·통영 수소교통 복합기지는 진해 신항(창원)에 출입하는 하루 평균 1만4,000대 물류 트럭의 수소차 전환을 촉진하고, 통영시가 2030년까지 계획 중인 수소전기버스 113대 보급정책에도 기여할 것으로 예상된다.  
 
바이오가스 수소충전소
정부는 2019년 1월 발표한 ‘수소경제 활성화 로드맵’을 통해 추출수소 생산 방식의 다양화를 위해 하수슬러지·생활폐기물 등 바이오매스 활용 수소 생산기술 개발 계획을 밝혔다. 

이를 위해 산업통상자원부는 ‘바이오가스를 이용한 수소융복합충전소 시범사업’을 진행 중이다. 시범사업의 수행기관으로 선정된 ‘고등기술연구원 컨소시엄’은 2019년부터 올해까지 3년간 국비 93억 원을 지원받아 바이오가스를 이용한 수소융복합충전소를 구축하고, 실증 운전을 통해 수소전기버스 보급사업과 연계한 비즈니스 모델을 제시·운영할 계획이다.

바이오가스 이용 수소융복합충전소는 충주시 음식물바이오에너지센터 여유부지(7,200㎡, 충주시 봉방동 649-3번지)에 구축된다. 올해 그 모습을 드러낼 예정이다. 

송형운 고등기술연구원 박사에 따르면 지난 1월 현재 설계와 수소추출기, 압축기 등의 설비 발주를 완료했고, 오는 5월 말까지 설비 납품 예정이다. 가스안전공사의 기술검토가 진행 중인 가운데 토목건축 업체만 선정하면 오는 3월 착공해 6월에 완공할 예정이다.   

음식물바이오에너지센터에서 발생하는 바이오가스를 이용해 하루 약 500kg의 고순도 수소(99.99% 이상)를 생산할 수 있을 것으로 예상된다. 생산된 수소는 수소전기버스 등의 충전뿐만 아니라 연료전지를 통한 전기차 충전에도 이용될 예정이다. 또 지역 내 수소 수요처에 잉여 수소를 공급하는 마더스테이션(mother station) 역할도 하게 된다.

산업부는 이처럼 생산된 수소를 100% 활용해 수소의 가격을 낮춤으로써 수소융복합충전소의 시장 경쟁력을 확보하고, 나아가 자립형 운영이 가능한 비즈니스 모델을 구축할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 

아울러 현지에서 수소를 생산하기에 수소 운송비용이 발생하지 않아 경제성이 개선되고, 시설 내 여유부지를 통해 신속한 충전소 구축이 가능하다는 점도 장점이다.    



정부는 지난해 7월 1일 ‘제1차 수소경제위원회’에서 심의・의결된 ‘수소차・수소충전소 추진성과 및 향후 계획’을 통해 블루(Blue) 수소와 그린(Green) 수소를 활용하는 충전소 구축을 추진한다고 밝혔다.        
  
블루수소는 천연가스 등 화석연료로부터 수소를 생산하되 이산화탄소 포집・활용・저장(CCUS: Carbon Capture Utilization and Storage) 기술을 이용한 수소를 말한다. 그린수소는 재생에너지를 통해 수전해로 생산되는 수소나 바이오매스로부터 생산되는 수소를 말한다. 

2022년까지 12기, 2030년까지 100기의 블루・그린 수소충전소를 구축한다는 게 정부의 계획이다. 이에 따라 환경부는 올해부터 음식물 및 하수슬러지 처리시설 내에서 발생하는 바이오가스를 활용한 수소충전소를 구축한다는 계획이다. 

2019년 기준 전국 유기성 폐자원 바이오가스화 시설 101개소 중 500kg/day의 수소 생산이 가능한 시설은 약 60개소로 예상된다. 

환경부는 지자체 공모를 통해 ‘바이오가스 수소화시설 시범사업’ 대상지로 경남 창원을 최종 선정한 바 있다.  

경남도와 창원시는 오는 2024년까지 국비 215억 원과 지방비 215억 원(도비 65억 원, 시비 150억 원) 등 총 430억 원을 투입해 창원시 덕동물재생센터에 바이오가스 수소화시설을 구축할 예정이다. 

바이오가스 수소화시설이 구축되면 하루 3.5톤의 수소를 생산할 수 있게 된다. 생산된 수소는 인근 덕동수소충전소로 이송해 수소전기버스를 충전하고, 거제·함안 등의 수소충전소에도 공급할 예정이다. 한국가스공사는 이번 시범사업과 연계한 수소충전소 구축을 검토 중이다.  
 
메가스테이션 
환경부는 올해 22억5,000만 원의 예산을 투입해 메가스테이션 수소충전소 시범사업을 추진할 예정이다. 

메가스테이션은 수소충전소와 전시・체험관, 편의시설, 상업시설 등의 복합시설로, 수소충전소 확충뿐만 아니라 충전소 이용객의 편의 증진과 운영자의 수익구조 개선이 기대된다.  

이번 시범사업은 1개소를 대상으로 하며, 충전기 2기 구축(신설 15억 원, 증설 7억5,000만 원)을 지원한다. 

환경부는 구체적인 시범사업 계획을 수립한 후 오는 3~4월경 사업추진 및 사업자 선정 방식 등을 도출할 예정이다.    



정부는 지난해 6월 3일 정부서울청사에서 열린 ‘제107회 국정현안점검조정회의’에서 수소충전소 내 상업시설(편의점 등) 설치 허용 등의 내용을 담은 ‘신산업 현장애로 규제혁신 방안(5차)’을 심의・확정한 바 있다. 

수소충전소 내 상업시설 설치에 대한 금지규정이 없으나 충전소 인허가권자인 지자체에서는 관행적으로 이를 허용하지 않았다. 이에 따라 정부는 적극 행정을 통해 ‘선(先) 허용-후(後) 규제’ 원칙으로 금지규정이 없다면 설치가 가능하다고 유권해석을 내리고 지난해 5월 19일 전국 지자체에 통보했다.    
 
CO2 회수하는 블루 수소충전소 
환경부는 올해 창원시의 수소충전소 CO2 회수 시범사업에 국비를 지원한다. 

창원시는 지난 2017년 10월부터 총사업비 900억 원을 투입해 성산구 성주동 175번지 일대 부지에 ‘수소에너지 순환시스템’ 실증 단지를 구축 중이다. 1단계 복합수소충전소, 2단계 융복합수소충전소, 3단계 이산화탄소 재처리장치 구축, 4단계 수소액화 및 저장장치, 5단계 태양광 및 연료전지 연계 수소전기 융합에너지 구축사업 등 총 5단계 사업을 순차적으로 진행해 수소 생산부터 이용까지 수소에너지 전 과정을 실증하는 사업이다.

창원시는 3단계 이산화탄소 재처리장치 구축과 관련해 총 20억 원의 예산으로 분산형 생산기지 후단에 이산화탄소를 포집・회수하는 CCUS 설비를 설치할 예정이다. 올해 환경부로부터 국비 2억5,000만 원을 지원받게 됐다. 



국내에서 구축 중인 수소생산기지나 온사이트 수소충전소는 LNG에서 수소를 추출하는 방식으로, 1톤 수소 생산 시 8~10톤 정도의 이산화탄소가 발생한다. 별도 처리시설이 붙지 않으면 대기 중으로 이산화탄소를 방출할 수밖에 없다.   

이번 사업을 주관하는 창원산업진흥원은 국산화에 초점을 맞추고 책임시공과 상업적 규모로 설치가 가능한 기업을 사업자로 선정할 예정이다. 해외 CCUS 기술을 적용하는 경우 통상 10톤 규모가 30억 원에 달한다. 이번 사업의 예산을 20억 원으로 잡은 이유가 국산 기술을 적용하기 위해서다.     

창원산업진흥원은 이번 사업을 통해 이산화탄소 CCUS 국산화 기술을 확보하는 한편 회수한 이산화탄소를 상업적으로 활용하는 사업모델도 개발할 계획이다.  

정부는 ‘제1차 수소경제위원회’에서 심의・의결된 ‘수소차・수소충전소 추진성과 및 향후 계획’을 통해 이미 설치된 온사이트(On-site) 수소충전소에서 발생하는 이산화탄소를 포집・활용할 수 있도록 CCUS 시설을 설치하는 ‘블루 수소충전소’ 구축계획을 밝힌 바 있다. 

정부는 포집한 이산화탄소를 판매해 추가 수익을 얻을 수 있어 수소충전소 경제성 개선에 도움이 될 것으로 기대하고 있다.
 
이동식 수소충전소 시범보급
이동식 수소충전소는 공장에서 설비를 이미 구축한 채로 현장에 설치하는 패키지형 충전소의 장점과 더불어 이동이 가능하기 때문에 1대의 설비로 인근 2~3개 지역에 수소를 공급하는 것이 가능하다. 현재 일본에서는 40여 대의 이동식 수소충전소가 운영 중이다. 

이동식 수소충전소는 공간과 저장용량 등의 제약으로 인해 수소전기차 초기수요에 대한 시장 확보와 기존충전소 고장 시 대체용도로 활용할 수 있는 장점이 있다. 

또 민원으로 인해 수소충전소 구축이 힘든 지역에 배치하는 경우 주민 수용성 확보에도 기여할 것으로 보인다. 고정식 충전소처럼 한 지역에 고정 설치되지 않고 필요할 때 이동만 하면 되기 때문이다.    



이동식 수소충전소는 이미 산업부의 ‘융복합, 패키지형 및 이동식 자동차충전소 시설기준 등에 관한 특례기준’(2018년 10월 1일)을 통해 국내 도입이 가능한 상태다. 

올 하반기부터 이동식 수소충전소 시범사업이 추진될 예정이다. 이 같은 내용은 정부가 지난해 10월 발표한 ‘미래자동차 확산 및 시장선점 전략’에서 언급되었다. 

오는 8월부터 대규모 공원, 소도시 등에 이동형 수소충전소 시범보급을 추진한다는 계획이다. 

완성차 업체(현대차)가 2기를 시범 보급할 예정이다. 

윤남웅 환경부 수소차·수소충전소전담 T/F 사무관에 따르면 현대차는 자체 투자로 이동식 수소충전소를 제작해 서울시에서 시범 운영할 계획이다. 수소차가 급속히 도입되고 있지만 수소충전소가 극히 부족한 서울시의 수소충전 불편을 해소할 수 있을 것으로 보인다.   

또한 산업부의 지원으로 국산 부품을 활용한 이동형 충전소 기술개발 사업이 진행 중이다. 한국가스안전공사는 2019년 5월부터 2022년 4월까지 3년에 걸쳐 이동식 수소충전소 설계·제작·실증을 통해 한국형 이동식 수소충전소를 개발한다는 목표다.

올해 이동식 수소충전소를 완성해 실증운영에 들어갈 예정이다.  

조충희 한국가스안전공사 수소연구실 책임연구원에 따르면 지난해까지 세부 설계와 기술검토를 마쳤고, 오는 3월까지 차량에 설비 장착을 완료할 예정이다. 4월 한 달간 시운전을 마치고 5월부터 가동에 들어간다는 계획이다.   

특히 차량의 한정된 적재공간에 설치하기 위한 소형 수소압축기를 국산화해 장착한다. 지티씨가 개발한 소형 수소압축기로, 시간당 2대를 충전할 수 있는 양이다. 일본과 유럽에서 운영 중인 이동식 수소충전소의 성능보다 앞서도록 개발해 다양한 소형 충전소(패키지 등)에서 활용할 수 있게 한다는 목표다. 

현대차가 시범운영을 위해 제작 중인 이동식 수소충전소에도 지티씨의 소형 수소압축기가 장착되는 것으로 전해졌다. 

한편 울산시는 수소 규제자유특구의 이점을 살려 현재 법적으로 고정식 충전소에서 충전이 불가한 수소 굴착기, 지게차 등을 이동식 수소충전소로 해결하는 실증사업을 진행할 예정이다. 
 
배관 방식 수소충전소
지난해 12월 울산에서는 도심 내 수소공급 배관을 통해 수소를 직접 공급받는 수소충전소가 개소했다. 국내 최초 사례로, 일본・미국에 이어 세계 세 번째다. 

울산시 남구 신화로 101 일원에 구축된 ‘투게더 수소충전소’는 시간당 55kg의 충전 규모로, 수소 배관을 통해 지속적으로 수소를 공급받아 하루 130여 대의 수소전기차 충전이 가능하다. 

수소 튜브트레일러를 통해 수소를 공급하던 기존 방식을 수소공급 배관으로 개선하게 됨에 따라 대량의 수소 이송이 가능해 충전소의 처리능력이 대폭 증가할 뿐만 아니라 운송비용 절감, 대형차량(튜브트레일러)에 의한 사고방지 효과까지 기대할 수 있다. 



울산시는 온산 국가산단에서 태화강역을 거쳐 경주 경계까지 남북축에 우선 수소 배관을 건설해 수소 시범도시의 교통, 산업, 주거단지에 수소를 공급하고, 이어서 서부권과 동부권까지 시 전역에 수소 배관망을 확장할 계획이다. 

올해 3월에는 울산에 현대자동차 생산차 전용 수소충전소가 준공되고, 배관으로 수소를 공급하게 된다.  

안산에서도 배관 방식의 수소충전소가 들어설 예정이다. 반월국가산업단지 내 SPG수소의 수소생산기지에서 생산하는 수소를 배관(2.5km)을 통해 안산도시개발이 구축 중인 수소충전소로 공급하게 된다. 오는 3월 준공을 목표로 하고 있다.   

한편 울산시는 올해 이후 태화강역을 중심으로 대형버스, 수소트럭, 건설기계, 수소트램 등 다양한 수소 모빌리티 충전이 가능한 통합형 수소충전소를 구축할 계획이다. 

창원시도 통합형 수소충전소를 구축할 계획이다. 창원산업진흥원은 지난해 10월 ‘제4차 산업융합 규제특례심의위원회’에서 ‘수소 모빌리티 통합형 수소충전소’ 실증 특례를 승인받았다. 

현행 규제상 수소충전소에서는 수소전기차만 충전이 가능하고, 수소전기트램을 포함한 건설기계 등은 충전이 불가능하다. 이번 실증 특례를 통해 수소건설기계, 수소이륜차, 수소드론 등 다양한 수소 모빌리티의 충전이 가능한 통합형 수소충전소를 구축할 수 있게 됐다.





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