수소 생산과 운송, 저장 등에 존재하는 비효율성을 빠르게 해결하는 것이 과제 

[인더스트리뉴스 최홍식 기자] 수소는 오래전부터 우주산업에 활용되어왔다. 수소는 열과 전기 모두를 생산할 수 있는 에너지원이며 부산물이 물 밖에 없다는 친환경성, 전기분해를 통해 재사용이 가능하다는 측면 등에서 큰 장점을 가지고 있다. 

최근 들어 기후변화가 심각해지고 온실가스 감축을 위한 노력이 증대하면서 수소를 상용화하고 일상화 하는 데 많은 기술 개발이 이뤄지고 있다. 과거부터 사용해온 에너지원이지만 이를 일상생활로 끌어들이기에는 기술의 한계가 여전한 상황이다.

그럼에도 불구하고 수소는 연료전지로 또는 자동차로 생활속에 다가오고 있다. 특히 수소연료전지를 활용하는 승용차는 대기환경 개선에 대한 각 국의 의지와 맞물려 빠른 속도로 확산되고 있다. 수소연료전지 차량의 가장 큰 장점은 친환경적이라는 것과 함께 장거리 운행이 가능하다는 것, 충전시간이 빠른 것이다. 이미 자동차 시장에서 많은 비중을 차지하고 있는 전기차는 주행거리가 짧아 시내주행이나 도심주행에 적합하며 충전시간이 오래 걸린다는 단점이 있다.

최근 한화투자증권 류연화 연구원은 수소경제사회로 나아가는 과정에서 한 번쯤 돌아보고 생각해봐야 할 문제들을 언급하고 있다. 류 연구원은 “긴 주행거리와 빠른 충전이 강점인 수소연료전지차는 대형 장거리 운송수단에서 우위에 서 있다”고 분석하면서, “수소연료전지차가 세단이나, SUV 등 일반 승용차에서는 열관리의 한계, 주행성능의 한계, 에너지 효율 문제 때문에 시장성이 없을 수 있지만 버스나 트럭, 기차 등 대형 장거리 운송 수단은 방열 면적이 충분하고 전기차와 에너지 효율의 격차도 줄어 들어 수소 연료가 대안일 수 있다”고 밝혔다.

류 연구원의 분석대로 수소연료전지는 지속적인 운행이 이뤄지고 먼 거리를 이동하는 탈 것에 더욱 유용한 에너지원이다. 앞서 언급했듯이 전기차에 비해 아주 빠른 충전시간은 이용 대기 시간을 줄여준다. 또, 1회 충전으로 장거리 운행을 할 수 있음은 에너지 효율적인 측면에서도 매우 유익한 부분이다. 뛰어난 주행성능 보다 안전한 적재와 장거리 운행이 가능한 것이 수소 활용의 장점이다.

류 연구원은 수소 공급 인프라 측면에서도 버스나 트럭, 기차가 유리하다고 주장했다. 현실적으로 일반 도심에 수소 충전소를 지을 경우 민원발생, 주민마찰 등의 어려움을 겪게 된다. 하지만 도심 외곽에 대부분 존재하는 차고지에서는 부담 없이 수소 저장, 공급시설을 갖출 수 있다고 류 연구원은 설명했다.

정부에서는 최근 ‘수소경제 활성화 로드맵’을 발표하고 수소경제 사회 진입을 위해 적극적인 산업 개발과 시장 확대를 추구하고 있다. 이에 따라 2022년까지 수소전기버스 1,000대를 보급할 계획이다. 해외 시장 역시 마찬가지 상황이다. 가장 적극적으로 수소차 보급에 앞당서고 있는 중국은 물론 유럽에서도 트럭을 중심으로 수소연료전치 차량 확대 수요가 높아지고 있다.

그는 수소연료전지 버스 보급을 위해 해결해야 할 문제들과 넘어야 할 산이 많다고 분석하기도 했다. 그에 따르면 현재까지 전기차 충전 비용에 비해 수소 연료 충전 비용이 2배 가까이 비싼 것, 연료전지의 백금 촉매량이 많아지는 것, 비싼 차량 가격 등은 앞으로 반드시 해결되어야 할 문제다.

그러면서 류 연구원은 “앞으로 규모의 경제로 인해 연료전지 가격이 낮아지고, 수소 연료의 충전 비용이 전기 충전 비용에 근접한다면, 버스나 트럭 등 대형 장거리 운송수단에서는 수소연료전지차의 시장성을 기대해 볼 수 있다”고 언급했다. 현재까지 수소연료전지는 낮은 효율성으로 인해 승용차에서의 활용에 한계를 갖는다. 또한, 가장 가벼운 물질이라는 특성 때문에 생산과 운송, 저장 등에서 비효율적인 측면이 너무 많다.

그럼에도 불구하고 수소연료전지가 주목받는 것은 지속가능한 삶과 친환경적인 미래 사회 마련을 위해 나아가야 할 방향이며, 과학기술의 발달로 인해 기존의 한계를 극복할 수 있을 것이라는 기대가 있기 때문일 것이다.

류 연구원은 수소연료전지가 더욱 상용화 되고 활성화 되기 위해서는 앞서 언급했던 문제들의 해결이 필요하다고 분석하고 있다. 그는 “현재 전기차 대비 40%인 수소연료전지차의 에너지 효율을 개선해야 하며, 전기분해 열손실을 20%에서 10% 이하로 줄여야 한다”고 강조했다. 또한, “연료전지의 핵심 부품인 스택의 열관리 및 저항 손실을 35%에서 20%로 낮추고, 전기변환장치에서의 열효율을 50% 이상으로 개선한다면 전체 에너지 효율이 상승하게 된다”고 밝혔다.

친환경 에너지원으로 주목받으면서 수소연료에 대한 이슈가 생겨났지만 실제 수소경제사회 구축과 상용화를 위해서는 여전히 많은 시간과 투자가 필요한 상황이다. 국가 전략 사업으로 수소 산업이 선정된 만큼 여러 문제들과 어려움을 해결해 나간다면 수소산업 선도국가로서 세계 시장을 이끌 수도 있을 것으로 전망된다. 

이에 따라 수소산업은 새로운 먹거리 산업이자 미래 사회의 주요 산업이 될 것으로 보인다. 지속적인 기술개발 투자와 연구를 통해 경쟁력을 갖추고, 이를 다양한 애플리케이션에 활용해 더욱 적극적인 태도를 가져야 할 필요성이 요구되는 시점이다.

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