[칼럼] 수소-연료전지차와 전기차의 “현주소”

수소-연료전지차, 장거리 대중교통에 적합
전기차, 일반 영업용택시에 부적합
문광주 기자 | eco@ecomedia.co.kr | 입력 2019-02-08 23:32:20
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정부는 지난 1월 17일 울산광역시청에서 ‘수소경제 활성화 로드맵’을 발표했다. 여기에는 문재인 대통령을 비롯 성윤모 산업통상자원부 장관도 참석했다. 연초 대통령 기자회견 때 문대통령의 수소자동차 산업분야 비젼선포 후 활성화를 위한 첫 행보였다.

 

이런 배경에서 국내 수소경제 시장이 확대될 것으로 보는 견해가 많다. 로드맵에 따르면, 정부는 2000대도 안 되는 현재 수소차 누적 생산량을 2040년까지 620만대, 수소충전소는 1200곳으로 늘리기로 했다. 현재는 14곳에 불과하다.  

 

2025년까지 수소차 10만대의 양산 체계를 갖추고 현재의 반값인 3000만원대 수준으로 차 가격을 낮추게 된다고 했다. 도심에 소규모 설치가 가능한 친환경 발전용 연료전지를 재생에너지 활용 수소 생산과 연계해 2040년까지 원전 15기 발전량에 해당하는 15GW급까지 확대하는 방안이 추진된다는 내용이다. 

 

CO2 배출을 줄이고 신재생에너지 사용을 활성화하겠다는 의지는 매우 바람직하다. 그러나 수소경제 활성화를 위해서는 현실을 좀 더 정확하게 진단할 필요가 있다.

수소-연료전지차와 전기차 용도
선진국이 대비하고 제시하는 수소-연료전지차와 전기차의 바람직한 용도를 알아본다. 지난해 4월 독일의 ARD 방송이 수소-연료전지 자동차의 실태를 보도한 것에 따르면, 수소차 기술이 많은 장점을 가지고 있어도 가까운 미래에 기술표준으로 적용될 것 같지 않다.

연료전지 엔진은 간단하고 깨끗한 시스템이다. 멤브레인의 한쪽면 탱크쪽에서 수소가, 다른쪽에서는 산소가 공기로부터 온다. 분자들은 결합하여 물을 만들고 이 때 전기가 흐른다. 서로 겹겹이 쌓인 많은 막이 전기모터를 구동한다.

 

연료전지의 원리는 1830년대 초 발견됐다. 기술은 오랫동안 우주여행에서 중요한 역할을 해왔다. 아폴로 달 탐사선의 경우에도 연료전지가 우주선에서 전력을 공급했다. 주행거리는 내연기관을 가진 오늘날의 자동차와 거의 비슷하다. 연료를 보급하는 데 3분밖에 걸리지 않는다.

 

수소는 재생 가능한 에너지의 여분으로 생산될 수 있다. 따라서 연료전지 자동차는 CO2 중립을 만들어가는 데 좋은 역할을 할 수 있다.
 

수소자동차 상용화 갈 길 멀어

1960년대에 제너럴 모터스(General Motors)는 연료전지 자동차를 연구했다. 1994년 Mercedes-Benz는 수소차 모델 NeCar를 발표했다. 그러나 몇 년이 지나서야 시리즈 생산 준비가 완료됐다. 이유는 부품이 매우 비싸고 수소 에너지를 오랫동안 효율적으로 사용할 수 없었기 때문이다. 즉, 연료전지 자동차는 경제적이지 않았다.

 

나중에 결국 수소 충전소가 없어 시장 진입에 실패했다. 누가 연료를 충전할 수 없는 차를 사겠는가. 토요타, 현대, 혼다, 그리고 메르체데스-벤츠는 연료전지자동차를 보유하고 있다.  

 

독일은 2019년까지 우선적으로 100대의 수소 충전소를 만들기로 했다. 그러나 자동차 제조업체, 석유회사 및 산업용 가스생산 기업들이 걱정하고 있다. 충전소 숫자가 너무 적다.  

 

독일에는 2018년도에 50개 충전소가 있다. 독일정부는 2023년까지 400개의 충전소를 설치하겠다는 계획을 세웠다. 전문가들은 전국적인 공급을 확보하기 위해 약 1,000개의 수소 충전소가 필요할 것이라고 예측했다.  

 

전기차가 연료전지차 추월

현재로써는 배터리 전기차가 승용차 부문에서 연료전지차에 우선하는 것처럼 보인다. 전기차는 더 저렴하고 전기를 보다 효율적으로 저장할 수 있으며 효율이 더 높다.  

 

전기 자동차가 연료전지 자동차보다 장거리를 갈 수 없다. 하지만 주행거리는 승용차에서 중요한 역할을 하는 것은 아니다. 따라서 수소연료전지 자동차는 아마도 미래의 교통체증을 해소할 수 있는 대중교통 부문이 자신의 틈새시장이 될 것이다. 또한 대형화물차와 럭셔리 부문에도 적당하다. 장거리를 주행할 수 있는 대형자동차에 있어서 가격은 중요한 요인이 아니다.  

 

게랄드 킬만(Gerald Killmann, 1992년부터 토요타에서 근무하고 2014년부터는 브뤼셀에서 디젤, 하이브리드 차 연구소 재직) 엔지니어는 지난해 10월 슈피겔(Spiegel) 紙와 가진 인터뷰에서 “디젤차는 앞으로 10~15년 동안, 여전히 필요성이 있다. 정차를 자주 할 필요가 없는 장거리 주행 목적에 적당하다. 전기차와 연료전지차는 여전히 비싸다. 24시간 운행해야 하는 택시의 경우 누가 충전하기 위해 8시간씩 세워놓아야 하는 전기차를 운행하겠나. 수백킬로를 달려야 하는 대형화물차에도 전기차는 맞지 않다”고 말했다.  

 

상대적으로 연료전지차는 장거리 주행에 적당하다. 그러나 현재 공급 가능한 연료전지 배터리의 숫자가 제한적이다.

연료전지차 상용화 일러
현재 현대 Nexo와 토요타 Mirai 두 개의 모델이 경합을 벌이고 있다. 지난해 ADAC가 두 개의 모델을 비교테스트 했다. 미라이차의 가격은 78,600 유로, 현대 넥소(69,000) 보다 비싸다. 연료소비는 미라이 0.76kg/100km, 넥소 0.92kb/100km로 현대차가 조금 더 많다. 종합적으로, 현대차가 2.1 토요타는 2.3 점을 획득해 현대 넥소차가 더 좋은 점수를 받았다.  

 

수소-연료전지차의 세계시장 점유율 1위를 위한 정부와 자동차 산업계의 강한 정책 추진과 과감한 투자는 반드시 필요하다. 현실적인 문제를 면밀하게 파헤쳐보지 않고 숫자만으로 목표를 제시하는 것은 이전 정부에서도 많이 보아왔다 

 

자동차 틈새시장을 노렸던 토요타의 하이브리드차 Prius모델이 시장에 나오기까지는 21년이 결렸다. 순수한 자동차 기술로만 헤쳐왔기 때문이다. 연료전지의 경우 새로운 사회기반시설, 에너지 공급자와 정부의 협력이 필요하다.  

 

킬만은 “매우 빨리 진행되리라고 생각하지 않는다. 빠르면 21년이 더 필요한 2040년쯤이다. 현재의 가격보다 훨씬 낮추고, 기술을 폭넓게 적용하고 차에 숨어 있는 기술과 작은 틈새까지도 서비스할 수 있어야 한다”고 말했다.  

 

정부가 2040년 목표를 설정한 것은 이러한 모든 것이 충족될 때 가능할 것이다.

 

[글 I 문광주 편집위원] 

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