| 초록 |
#11월 우수전문가 동향보고서(KOSEN Expert Insight)# 이 자료는 현대자동차 에 계신 윤석환전문가 께서 작성해주셨습니다. 1. 개요 수소연료전지는 수소와 산소의 산화/환원 반응을 통해 발생하는 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 전기화학적 장치이며, 이를 주 동력원으로 활용한 자동차가 수소연료전지차(Hydrogen Fuel Cell Vehicles)이다. 수소연료전지차를 개발하고 상용화시키기 위한 주요 기업과 연구소들의 노력이 최근 결실을 맺는 듯 보인다. 하지만 아직까지 많은 사람들이 lsquo;수소 rsquo; 또는 lsquo;수소연료전지차 rsquo;보다 태양광, 풍력, 배터리 산업에 더욱 친숙한 것이 사실이다. 미국 에너지성(Department of Energy)에서 최근 발표한 자료에서는 일반인들을 대상으로 다음과 같이 다섯 가지 기본적인 사실을 전달하고 있다. (1) 수소는 지구상에서 가장 풍부한 원소이다. (2) 연료전지는 자동차뿐만 아니라 건물, 휴대용 전기장치, 보조전력 등으로 사용할 수 있다. (3) 연료전지는 전력을 생산할 수 있는 100 #37; 무공해 기술이다. (4) 연료전지차는 엔진의 역할과 급유(수소 충전) 관점에서 기존 내연기관 차량과 매우 유사하다. (5) California 주에 30개 이상의 수소 충전소가 운영되고 있다. [1] 국내의 경우, 가동 중인 수소 충전소는 연구 목적을 포함하여 약 10곳에 지나지 않기 때문에, 수소연료전지차의 개발 및 보급 현황을 일반인들이 쉽게 인지하기는 쉽지 않지만, DOE의 주장과 같이 향후 각광받는 기술인 것은 분명하다. 최근 전 세계적으로 뜨거운 관심을 받고 있는 미래 기술은 빅데이터와 인공지능이다. 같은 맥락으로, 자동차업계에서 화두가 되고 있는 기술은 lsquo;자율주행 rsquo;과 lsquo;전동화 rsquo;이다. 2010년 전후로 내연기관과 배터리를 함께 도입한 하이브리드차가 본격적으로 판매를 시작하였고, 전기차 산업의 경우 기존 선진 국가(미국, 일본)에만 국한되지 않고 중국의 과감한 육성 정책과 투자에 힘입어 연관 산업이 폭발적으로 성장하고 있다. 수소연료전지차 역시 수소를 원료로 하는 전기차의 일종이며, 특히 고출력이 요구되는 상용차(버스, 트럭)에 대한 적합도가 일반적인 전기차(배터리 기반) 대비 유리한 특징이 있다. 본 보고서는 수소연료전지차와 관련된 산업계를 중심으로 발표된 연구개발 최신 동향을 포함하고 있으며, 연료전지차와 관련 산업의 향후 전망에 대한 내용을 포함하고 있다. 2. 주요 내용 2.1. 수소협의체(Hydrogen Council) 2017년 1월에 열린 다보스포럼(Davos World Economic Forum)에서 아시아, 유럽, 미국의 주요 기업 CEO와 국가정책 담당자로 구성된 수소협의체가 구성되었다. [2] 이 협의체는 세계를 선도하고 있는 에너지, 중공업, 그리고 운송 관련 18개 기업들에 소속되어 있는 CEO급의 인원으로 구성되었으며, 그 기업들은 다음과 같다: Air Liquide, Alstom, Anglo American, Audi, BMW Group, Daimler, ENGIE, General Motors, Honda, Hyundai, Iwatani, Kawasaki, Plastic Omnium, Shell, Statoil, The Linde Group, Total, Toyota. 한국에서는 유일하게 현대자동차가 참여하고 있는데, 2013년 세계 최초로 수소연료전지차(투싼 ix)를 양산하여 보급한 공로를 인정받았기 때문이다. 이 수소협의체에서는 수소를 미래 사회의 중요한 에너지 저장 매체로 인정하며, 주요 활동으로서 수소의 생산/운반 기술, 연료전지 기술, 산업 생태계 조성을 위한 상호 협력과 정책적인 지원을 수행할 것으로 발표하였다. 2017년 11월 13일에 열린 Sustainability Innovation Forum에서 수소협의체는 연료전지차의 수요 전망을 발표하였는데, 2030년까지 승용차 타입이 1,000만~1,500만 대, 트럭은 50만 대가 보급될 것이라고 예측했다. 수소연료전지차 외에도 다른 산업에서도 수소가 다양하게 이용되면서 수소의 수요는 현재의 10배로 확대될 것이라고 말하고 있다. 2.2. 수소연료전지차 한국의 현대자동차는 2013년 투산 ix 연료전지차 양산을 필두로 연구개발을 지속하여, 2018년 초에 신형 수소연료전지 전용차를 출시할 계획을 갖고 있다. 이와 더불어, 그룹 계열사인 현대모비스에서는 충주 신공장 설립을 통해 연료전지 핵심 부품인 막/전극 접합체(Membrane Electrode Assembly - MEA)의 양산 능력을 갖추었다. 2017년 12월 14일, 자동차업계와 재계에 따르면 한국 수소융합얼라이언스추진단과 중국 자동차공정학회는 수소차 확산을 촉진하기 위한 업무협약(MOU)을 맺었다. 중국은 lsquo;수소차 로드맵 rsquo;에서 2020년까지 수소차 5,000대 보급, 충전기 100기를 보급하겠다고 밝혔으며, 2차 목표(2030년)로 수소차 100만 대, 충전기 1,000기 이상을 보급하는 것을 설정하였다. [3] 중국 중앙정부가 정책적으로 주도하여 수소연료전지차에 대한 관심이 큰 상황에서, 상기 MOU 체결을 통해 현대자동차와 Toyota가 주도했던 수소연료전지차 시장에 지각변동이 발생할 것이고, 수소차 표준 협력 등의 주체가 되는 현대자동차가 중국의 수소차 시장에서 경쟁과 협력의 각축을 벌일 것으로 예상된다. Toyota는 2018년 봄을 기점으로 아이치 현 도요타 시의 본사 공장 부지 내에서 첨단기술의 연구개발 등을 담당하는 신규 개발동을 가동한다. 연료전지 관련 연구개발을 중심으로 환경 분야에 대한 연구도 아우를 예정이다. 앞으로 세계 각지에서 연비 및 환경규제가 강화되기 때문에 대처해야 하는 해결 과제가 많아지고 있으며, 전기차 개발에도 적극적으로 투자하여 관련 체제를 정비할 방침이다. 2014년 12월에 양산하여 보급한 수소연료전지차 lsquo;Mirai rsquo; 외에 Lexus 최초 수소연료전지차를 2020년까지 판매를 개시할 예정이라고 영국의 자동차 미디어 lsquo;Auto Express rsquo;가 Lexus Europe의 Alain Uyttenhoven 씨의 코멘트를 인용해 보도했다. [4] 2020년에는 세계적으로 연 3만 대 이상의 판매를 목표로 양산 설계를 추진하고 있다. Honda는 2016년 10월, 미국 환경보호청(EPA)의 평가에서 Honda의 수소연료전지차 lsquo;Clarity Fuel Cell rsquo;의 항속거리가 589km(366mile)을 달성했다고 발표했다. 이전 모델인 lsquo;FCX Clarity rsquo; 대비 연료전지 스택의 출력밀도를 60 #37; 높이고, 크기를 33 #37; 축소하였다. Mercedes-Benz는 브랜드 최초로 플러그인/연료전지 병합 모델 lsquo;GLC F-Cell rsquo;의 생산 계획을 확정했다. GLC F-Cell에는 표준형 lsquo;GLC rsquo;에 탑재되는 내연기관 엔진 대신 Mercedes-Benz의 모회사 Daimler와 Ford AFCC(Automotive Fuel Cell Cooperation)와의 협력을 거쳐 개발된 연료전지 스택이 탑재될 예정인데, 기존보다 30 #37; 더 소형화고 40 #37; 더 높은 출력을 제공한다. 수소는 차량 하부에 장착된 두 개의 탄소섬유 탱크에 저장되는데, 최대 4kg의 수소를 저장할 수 있는 이 탱크의 내부는 700 bar의 압력으로 유지되며, 최신 수소 충전 기술을 통해 3분 이내에 완충이 가능하다. 2.3. 수소 생산 및 충전 기술 Toyota의 북미 사업체인 Toyota Motor North America는 연료전지발전사업을 다루는 FuelCell Energy와 함께 California 주에서 연료가 되는 수소를 생산하고, 2.35MW의 발전이 가능한 연료전지 발전소 및 수소 충전소를 병설하는 lsquo;Tri-Gen rsquo;을 건설할 것이라고 발표했다. [5] Tri-Gen이란 물, 수소, 전기의 3종류를 생산하기 때문에 Tri-Generation의 의미를 가진다. Tri-Gen에서는 California 주의 축산장의 가축 배설물과 오물 등의 폐기물계 바이오매 |
