2021.09.07 (화)

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수소상용차 시대 연다 ① 수소상용차, 수소경제 가속화 불씨 지핀다

수소상용차, 온실가스‧초미세먼지 저감 효과 높아
수소버스‧수소트럭 보급 확대…운송 부문 탈탄소화 핵심
그린벨트 카드‧코하이젠 출범, 충전인프라 확보에 집중
소형은 ‘전기차’, 대형은 ‘수소차’…글로벌 트렌드

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[월간수소경제 성재경 기자] 넥쏘 한 대에 들어가는 수소 충전량은 6kg이다. 그에 반해 수소전기버스에는 그 5배인 30kg의 수소가 들어간다. 온종일 도심을 운행하는 버스의 특성상 수소버스의 온실가스 감축 효과와 미세먼지 개선 효과는 상당하다. 서울과 광역 지자체를 중심으로 수소버스의 도입을 서두르고 있고, 지난해 7월부터 전주에 있는 현대차 버스2공장에서 양산형 수소버스를 출시하면서 보급을 늘려가고 있다. 


수소트럭은 해외 수출이 먼저였다. 지난해 세계 최초로 전주공장에 양산체계를 갖추고 생산한 대형 수소전기트럭 엑시언트 FCEV 56대를 스위스로 실어 보냈다. 특히 올해 하반기에는 10톤급 수소트럭 5대를 물류 현장에 투입하는 수소화물차 시범운행 사업이 시작된다. 버스와 트럭을 아우르는 수소상용차 시장에 힘이 붙는 한 해가 될 전망이다. 

 



수소상용차 개발과 실증사업

정부는 지난해 10월 30일에 미래자동차 친화형의 사회시스템과 산업 생태계를 구축하기 위한 ‘미래자동차 확산 및 시장선점 전략’을 내놨다. 2022년을 미래차 대중화의 원년으로 삼아 2025년에는 미래차 중심의 생태계를 구축하겠다는 것이다. 2025년 친환경차 보급 목표를 보면 전기차는 113만 대(누적), 수소전기차는 20만 대(누적)에 이른다. 


수송 부문은 온실가스의 13.5%, 초미세먼지의 13.8%를 차지하는 핵심 배출원이다. 이 중 버스와 트럭의 대당 미세먼지 배출량은 승용 대비 250배나 높다. RV를 제외한 승용차 1대당 연간 미세먼지 배출량이 0.02kg이라면 트럭은 4.2kg, 버스는 5kg에 달한다. 정부는 지난해 ‘2050 탄소중립’을 선언하면서 수소상용차 보급 확대에 팔을 걷어붙였다. 또 충전인프라를 갖춘 북유럽・북미 등을 중심으로 수소상용차 수요가 높아 수출 증대에 기여할 수 있다. 




정부가 내놓은 수소상용차 부문의 전략은 다음과 같다. 먼저 5~23톤급 수소트럭, 수소광역버스 등 2024년까지 상용차 라인업을 완비하고, 민간기업의 출시 일정에 맞춰 부품·소재 개발, 실증, 보조금 지원 등을 차질 없이 진행하겠다는 것이다. 


정부가 상용차용 수소연료전지의 내구성 향상을 위해 지난해부터 2025년까지 투자하는 돈만 329억 원에 달한다. 연료전지 외에도 수소저장용기의 성능 향상과 가격 저감 기술, 수소저장 시스템용 고압 대유량 부품 개발, 수소 충전시간 단축 기술 등에도 투자를 이어간다. 


지난 2017년부터 80억 원을 들여 진행한 ‘5톤급 수소청소차 개발・실증 사업’은 올해가 마지막 해다. 이 트럭은 창원시 마산합포구 진동면 일대에 쓰레기 수거 차량으로 투입되어 1년간 실증을 진행한다. 기존 현대차 트럭의 섀시를 기반으로 개발되어 수소 25kg 충전으로 346km를 운행할 수 있다. 현대차는 이번 실증을 토대로 청소차나 살수차 등에 최적화된 차체 개발에 나선다.




올해 가장 큰 관심사는 정부가 추진 중인 ‘10톤 수소화물차 실증’이다. 지난해 5월에 발표된 실증사업으로 10톤급 수소화물차 5대를 군포-옥천 구간과 수도권 지역에 시범 투입하기로 했다. 국토교통부는 이 사업을 위해 작년 12월 대용량 수소충전소 구축사업자를 공모하고, 인천시와 울산시를 최종 선정한 바 있다. 충전소 구축에 한 곳당 총 57억 원(국비 40억 원, 시비 17억 원)이 들어간다.


울산과 인천은 모두 항만과 산업단지를 품은 물류거점에 든다. 인천광역시는 아암물류단지와 인천남항 인근에 있는 인천화물차휴게소 안에 수소충전소를 구축한다. 또 울산광역시는 미포・온산국가산업단지와 울산항 인근에 있는 남구의 상개화물차휴게소에 수소충전소를 짓는다. 충전소 완공 시점을 연말로 잡고 있지만, 내년으로 미뤄질 가능성도 있다. 한국수소산업협회가 참여하는 울산 충전소만 하더라도 내년 2월 개장을 목표로 하고 있다.


인천과 울산에 상용차용 수소충전소 구축을 확정하면서 물류트럭의 운행 노선이 조정될 가능성이 높아졌다. 사업에 참여하고 있는 업체 관계자는 “CJ대한통운・현대글로비스・쿠팡이 물류기업으로 참여하는 것에는 변함이 없다”며 “올해 4분기는 되어야 사업이 시작될 것 같다. 운행 노선을 두고 논의를 진행 중으로 인천과 울산, 충북 옥천에 있는 허브터미널을 중심으로 물류트럭이 투입될 가능성이 높다”고 말했다.


현대차는 지난해 엑시언트 수소트럭 50대를 스위스로 수출한 바 있다. 넥쏘용 연료전지 2개를 더한 190kW급 연료전지시스템에 최고 출력 350kW급 구동 모터를 적용했다. 최대 32kg의 수소를 저장할 수 있는 수소탱크 7개를 장착해 1회 충전으로 400km를 달릴 수 있다. 유럽 현지에 맞게 350bar 충전을 적용한 차량으로, 스위스의 도로 사정이나 트럭의 용도에 맞게 서스펜션이나 전장시스템 등을 따로 개발해 적용했다.  




유럽은 냉장트럭의 수요가 많지만 국내는 화물 수요가 많다. 올해 말로 예정된 10톤 트럭 실증은 택배 물류에 해당되며, 현대차는 차량성능 개선을 거쳐 2023년부터 국내 시판용 10톤 수소트럭의 본격 양산에 나설 계획이다.


정부가 ‘미래자동차 확산 및 시장선점 전략’에서 제시한 주요 상용차별 출시 일정을 보면 올해 10톤 수소트럭 출시, 내년에는 5톤 청소차 양산 및 수소광역버스 출시가 잡혀 있다. 또 2023년에는 23톤급 수소트럭 출시, 2024년에는 10톤급 특수차량 출시를 예정하고 있다. 최근에 나온 현대차의 다목적 차량인 ‘스타리아’의 수소전기차 버전도 2023년 하반기에는 만나볼 수 있다.

 

수소상용차 보급 확대를 위한 노력

현재 전국에는 100대 정도의 수소버스가 운행 중이다. 지역으로 보면 경남 28대, 부산 20대, 전북 15대, 충남 9대, 인천 7대, 울산・광주 각각 6대, 서울 4대 순이다. 서울은 현재 4대의 수소버스를 370번 노선에 투입하고 있다. 버스차고지 인근 2.4km 거리에 H강동수소충전소가 있기에 가능한 일이다. 서울에는 이 밖에도 4대의 수소 경찰버스, 1대의 국회 수소버스가 추가로 운행 중이다. 




수소차 보급률은 수소충전 인프라와 밀접한 관련이 있다. 5월 3일 기준으로 서울의 수소충전소 숫자는 4곳인데 반해 경남은 8곳이다. 경남의 수소 사업은 창원을 중심으로 움직이고 있다. 창원시는 전국 최초로 2019년 6월에 수소버스를 시내버스 노선에 처음 투입했다. 초기에 5대 정도로 운행을 시작해 지금은 그 수가 28대로 늘었다. 


그럼에도 수소충전소 수는 여전히 부족하다. 버스가 하루 운행에 소비하는 수소량이 많고, 충전에 긴 시간이 걸리기 때문이다. 하루 325kg 규모의 충전설비를 갖춘 성주수소충전소에서 15대의 수소버스를 충전하고 있지만 충전기는 하나뿐이다. 압축기가 한 대라 충전기를 하나만 돌릴 수 있다. 


일반 넥쏘 차주들도 찾는 곳이라 버스와 충전 시간이 겹치면 대기 시간이 크게 늘어난다. 창원산업진흥원은 일반 이용객의 불편을 해소하기 위해 성주수소충전소가 있는 창원 수소에너지 순환단지 부지에 버스 전용 수소충전소를 추가로 짓고 있다. 창원의 지역 업체에서 개발한 시간당 50kg급 압축기가 들어오면 충전에 숨통이 틀 전망이다.


인천국제공항 제1터미널 인근에 T1 수소충전소가 올 1월에 개장했다. 덕분에 인천국제공항공사는 지난해 연말에 도입한 7대의 수소버스를 무료순환버스 노선에 투입할 수 있게 됐다. 하지만 이곳도 버스 전용이 아닌 일반 수소충전소로 지어졌다. 




공사에서 업무용으로 새로 도입한 넥쏘 84대도 이곳을 이용한다. 상반기에 제2여객터미널 인근에 수소버스 전용 T2 수소충전소가 개장하면 충전 문제는 해결될 전망이다.


수소버스 도입의 가장 큰 난관은 충전소 확보에 있다. 이는 전기차를 포함한 친환경차가 안고 있는 공통의 과제라 할 수 있다. 역으로 생각하면, 충전인프라만 잘 갖춘다면 친환경차량 보급률을 크게 높일 수 있다. 인천시는 올 연말까지 서구 가좌동(1개소), 중구 신흥동(2개소)을 포함해 총 3곳에 충전소를 세울 계획이다. 인천공항이 있는 영종도는 충전소 부지 확보에 별 어려움이 없지만, 인천대교를 건너면 이야기가 달라진다. 




인천시는 시내버스 차고지에 대용량 수소충전소를 구축할 계획이지만 주민 반대가 만만치 않다. 충전인프라 구축의 시작이 부지 확보인 만큼 주민 설득이 무엇보다 중요하다. ‘수소충전소=기피시설’이라는 인식을 누그러뜨리기 위해 시민설명회를 열고 소통에 힘쓰고 있지만, 해당 지역 주민의 불만은 여전한 상황이다. 서울만 해도 부지 확보 단계에서 매듭이 꼬여 수소버스 도입이 지연되고 있다. 


정부의 수소충전소 구축목표는 서울을 포함한 수도권에 초점이 맞춰져 있다. 올해 수도권(서울)에 53기(13기), 내년에는 80기(30기)의 수소충전소 구축을 목표로 하고 있다. 주민 수용성에 대한 해법만큼 어려운 것도 없다. 정부도 선택과 집중을 통해 쓸 수 있는 카드를 모두 동원하고 있다. ‘그린벨트’ 카드도 그 중 하나다.


지난 5월 4일에 열린 국무회의에서 그린벨트 내 택시・전세버스・화물차 차고지에 수소차・전기차 충전소를 허용하는 ‘개발제한구역의 지정 및 관리에 관한 특별조치법 시행령’(개발제한구역법) 개정안이 통과됐다. 이번 시행령 개정으로 앞으로 그린벨트 내 차고지에 수소차・전기차 충전소를 설치할 수 있고, 소유자가 아닌 경우에도 주유소・LPG 충전소 내 부대시설로 수소충전소를 설치할 수 있게 됐다. 


상용차용 수소충전소 특수목적법인인 코하이젠의 등장도 반갑다. 2025년까지 상용차용 수소충전소 35개소 이상을 구축할 계획으로, 액체수소충전소 구축까지 염두에 두고 사업을 추진 중이다. 


정부는 지난 2월에 ‘무공해차 보급혁신방안’을 내놓았다. 국내 공공기관은 올해 신규 차량의 80%를, 2023년부터 100% 무공해차를 구매하거나 임차해야 한다. 아울러 민간기관도 동참시키기 위해 ‘한국형 무공해차 전환100(K-EV100)’ 사업을 추진한다. 기업들이 2030년까지 자발적으로 회사 보유차량을 전기・수소차로 전환하는 사업으로, 차량 구매보조금과 충전기반시설 설치를 우선 지원한다. 포스코가 현대차와 협력을 맺고 버스・트럭・지게차 등 보유차량을 2030년까지 수소전기차로 전환하기로 한 사례가 대표적이다. 


자동차 제작사와 판매사에 대한 압박도 커지고 있다. 하이브리드 차량을 포함한 저공해차 보급목표(18%)에 이어 무공해차 보급목표를 신설, 올해부터 의무적으로 무공해차를 생산해서 판매하도록 하고 있다. 올해 무공해차 보급목표는 10%로 이를 달성하지 못한 제조사는 부족분에 대해 충전인프라 확충에 사용하는 기여금을 내야 한다. 기여금 수준은 연구용역을 통해 올해 안으로 확정될 예정이다.


다만 이 기준은 차량 제조 역량을 고려해 제조사별로 차등 적용하기로 했다. 연간 판매량이 10만 대 이상인 현대차와 기아는 10%를 그대로 적용받고, 2만 대 이상인 르노삼성・쌍용차・GM 등은 4%의 목표치가 설정됐다. 2023년부터는 판매량과 상관없이 동일한 기준이 적용된다.


글로벌 완성차 업계의 전략도 향후 10년에서 20년 안에 내연기관 차량의 생산을 전면 중단하는 쪽으로 기울었다. 볼보는 2030까지 하이브리드를 포함한 휘발유・디젤 차량의 생산을 중단하고 전기차에 집중할 방침이다. GM은 2035년을 기점으로 무공해 차량만 판매하기로 했고, 일본의 혼다도 2040년에는 전기차와 수소차만 팔겠다는 일정표를 내놨다. 

 



글로벌 시장의 수소상용차 동향

유럽의 이산화탄소 배출 규제는 갈수록 강화되고 있다. 특히 지난 2015년에 터진 폭스바겐그룹의 디젤게이트는 내연기관 차량의 연비와 배기가스 문제를 다시 점검하는 계기가 됐다. 이후 유럽은 실제 도로주행 연비와 배출가스를 측정하는 ‘신 연비테스트(WLTP)’와 ‘실 주행테스트(RDE)’를 도입했고, 이 기준을 만족하기 위한 친환경차량의 생산에 대한 압박이 커지고 있다.


글로벌 완성차 업계는 올해를 ‘전기차 원년’으로 보고 있다. 독일의 자동차 사만 해도 올해 총 50대 이상의 전기차 모델을 출시할 예정이다. 현대차와 기아도 전기차 전용 플랫폼인 E-GMP를 적용한 아이오닉5와 EV6을 출시했다. 현대차그룹은 최근 바이든 행정부의 ‘그린뉴딜’과 ‘바이 아메리카(Buy America)’ 전략에 따라 미국에 전기차와 수소, 도심항공교통(UAM) 등에 한화로 8조 원이 넘는 총 74억 달러의 투자 계획을 밝힌 바 있다. 


소형 승용은 ‘전기차’ 개발에 집중돼 있지만, 덩치가 큰 상용으로 가면 ‘수소차’에 방점이 찍힌다. 테슬라의 전기트럭인 세미만 해도 올해 양산이 어렵다는 말이 들린다. 모델3에 들어가는 배터리(75kWh)보다 10배나 많은 배터리를 싣고 다니는 트럭을 상상하기란 쉽지 않다. “충분한 배터리 셀이 없어 (세미트럭의) 생산 증가는 아주 어렵다”고 한 일론 머스크의 말을 떠올릴 필요가 있다. 


충전 시간, 적재 공간에서 수소트럭의 강점은 분명하다. 수소트럭 시장을 딱히 국내로 한정할 필요는 없다. 현대차는 지난 1월 이스라엘 현지 유통·판매사를 통해 올해 3분기부터 엑시언트 수소트럭의 시범 운행과 실증에 나서기로 했다. 또 지난 4월 말에는 네덜란드의 연료공급 업체인 오렌지가스(OG), 네덜란드의 현대차 딜러인 그로인월드 데이크하이젠(Groenewold & Dijkhuizen)과 수소트럭 30대의 계약을 맺었다.


중국 시장도 눈여겨봐야 한다. 중국은 전기차와의 간섭을 피하기 위해 버스나 트럭 같은 ‘수소상용차’ 개발에 집중하고 있다. 중국 정부는 지난해부터 향후 4년 안에 10개 지역에서 1,000대의 수소차를 생산하는 ‘십성천량(十城千辆)’ 시범 프로젝트를 진행 중이다. 우리나라 수도권에 해당하는 베이징・텐진・허베이를 비롯해 화북지역, 화남지역, 동북지역 등 6대 집적 단지를 중심으로 ‘수소 굴기’에 힘을 쏟고 있다. 다만 외국의 연료전지 기술이나 설비에 의존해 선진국과의 기술 격차가 큰 편이다. 




현대차가 내년 하반기 완공을 목표로 중국 광둥성에 ‘HTWO 광저우’라는 연료전지시스템 공장을 세우고 있는 점에 주목해야 한다. 2022년 하반기 완공을 목표로 하고 있으며, 연간 6,500기의 생산을 목표로 한다. 향후 중국 시장의 상황과 중앙정부의 정책에 따라 공급 물량을 순차적으로 늘려갈 방침이다.


수소차에서 연료전지시스템이 차지하는 비중을 고려하면 완성차 수출 못지않은 부가가치를 올릴 수 있다. 현대차는 미국의 엔진 제작사인 커민스와 연료전지시스템 업무협약을 체결한 바 있다. 또 미국에서 다수의 업체와 연료전지시스템 보급을 위한 협업을 검토 중인 것으로 알려진다. 이는 도요타의 글로벌 수소차 전략과도 닮아 있다. 도요타는 상용차 자회사인 히노를 통해 미국의 상용차 업체인 켄워스와 협력해 수소트럭을 개발해왔고, 2018년부터 LA항을 중심으로 수소트럭 실증을 진행 중이다.


현대차그룹은 미국 내 수소 생태계 확산을 위해 연방 에너지부(DOE)와 수소 및 수소연료전지 협력을 지속하고 있다. 또 미국의 수소충전 전문기업과 수소트럭 기반의 충전인프라에 대한 실증사업을 준비하고 있으며, 항만과 내륙의 물류기지 간 수소트럭을 활용한 시범사업도 추진 중이다. 대형 물류기업과 벌일 수소트럭 상용화 시범사업은 하반기에 시작될 전망이다.


미국이 됐든 중국이 됐든, 수소상용차의 확산은 충전인프라와 함께 간다는 점을 명심해야 한다. 니콜라가 애초에 ‘수소트럭과 수소충전소’의 조합으로 사업 모델을 짠 이유가 여기에 있다. 상용차용 수소충전소 구축에 60억 원 가까운 돈이 드는 만큼, 탄소중립을 향한 에너지 전환이라는 큰 틀의 정책 지원 없이는 모빌리티 부문의 탈탄소화를 추진하기가 어렵다. 중국만 해도 국영 석유화학공사인 시노펙(Sinopec)을 중심으로 가스업계, 지방정부, 자동차회사, 기업 등이 협력해 수소의 생산과 공급, 저장을 아우르는 밸류체인을 만들어가고 있다. 


수소경제 로드맵에서 정한 목표에 도달하기 위해서는 지금 이 시점에 꼭 이뤄야 하는 일들이 있다. 대용량 수소충전소를 기반으로 하는 ‘수소상용차’가 수소경제를 가속화하는 불씨가 될 수 있다. 수소버스와 수소트럭의 ‘충전 거점’을 마련한다면, 어느 나라보다 일찍 승기를 잡을 수 있다.  





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