게시물 검색

자동차/로봇 국내외 수소자동차 개발 동향과 시장 전망

  • 관리자 (irsglobal1)
  • 2021-12-19 00:01:00
  • hit258
  • 14.37.121.173

수소는 천연가스를 원료로 하기 때문에 완전한 탄소 중립이 아니라는 지적이 있다. 하지만 잉여 재생에너지나 물 등을 원료로 하는 ‘그린 수소’로 전환하면, 완전히 탄소 중립적인 연료를 실현할 수 있으며, 매설하는 데 사용되었던 폐기물에서 발생하는 가스를 원료로 하는 수소도 친환경적인 선택지로서 주목받고 있다.

 

수소의 장점은 전기, 열에너지 등 최종 에너지로의 변환이 가능할 뿐만 아니라, 전기와 달리 대용량 장기간 저장이 가능하며, 석유나 가스처럼 에너지가 부족한 지역으로 이동이 가능한 장점이 있기 때문이다.

 

이러한 수소를 기반으로 운영되는 경제체계를 의미하는 ‘수소경제(Hydrogen Economy)’라는 개념은 재생에너지를 활용하여 수소를 생산하고, 에너지 수요와 공급 사슬 전체 영역에서 수소와 전기를 주요한 에너지 유통수단(energy carrier)으로 사용하는 경제체제로 인식되고 있다.

▪ 중단기적 수소경제 : 석유, 석탄, 천연가스, 원자력, 신재생에너지 등을 이용하여 수소를 생산하고, 연료전지 등을 통해 활용하는 고효율 저탄소 경제사회

▪ 장기적 수소경제 : 태양에너지 등 재생에너지를 활용하여 직접 또는 물을 분해하여 수소를 생산하고, 연료전지 등을 통해 활용하는 고효율 무탄소 경제사회

 

이러한 수소 경제를 대부분 수소차와 수소충전소를 떠올리게 된다. 특히, 우리나라 수소 산업의 대부분은 수소차와 같은 모빌리티(mobility) 분야가 이끌고 있다.

 

수소연료전지차(fuel cell electric vehicle)는 가솔린 내연기관 대신 수소와 공기 중의 산소 결합으로 전기를 자체 생산하는 연료전지를 동력원으로 하는 자동차로 엔진이 없기 때문에 배기가스 및 오염물질을 배출하지 않는다. 가솔린에 열을 가해 기화시킨 다음 수증기와 공기를 혼합해 수소와 일산화탄소를 만들고, 일산화탄소는 증기 촉매 작용을 통해 이산화탄소와 수소로 바꾸며, 만들어진 수소가스를 산소와 화학적으로 결합시켜 모터를 움직이는 전기를 생산하여 차량을 움직인다.

 

<그림> 수소연료전지차 구조

자료 : 토요타자동차

 

일부 전문가들은 에너지 효율만의 측면에서 전기차가 수소차보다 우수하므로 수소차의 경제성이 없다고 주장하는 의견도 있지만, 이는 전기차 배터리를 제조하는데 소요되는 여러가지 광물과 에너지를 고려한다면 평가는 달라질 수 있다.

 

2021년(1~8월) 세계 각국에 등록된 수소연료전지차의 총 판매대수는 전년 동기 대비 91.7% 증가한 1만 1,200여대를 나타냈다.(출처: SNE리서치)

 

시장을 리드하고 있는 현대차가 여전히 50%가 넘는 압도적인 시장점유율(MS)을 차지하고 있지만, 2021년에는 토요타 미라이 2세대 신모델이 시장 성장세를 이끌고 있다.

 

승용차 분야에서는 한국, 일본, 독일에서 출시한 4종이 대두되고 있으며, 더불어 최근 중국 그로브수소자동차, 제일기차집단유한공사, 상하이모터, 만리장성 및 독일 아우디, BMW, 프랑스 르노에서도 출시를 준비 중인 것으로 알려지고 있다.

 

시장의 선두인 현대차 그룹은 2028년까지 글로벌 자동차 업계 최초로 이미 출시된 모델을 포함한 모든 상용차 라인업에 수소연료전지를 적용하고, 향후 출시될 대형 트럭, 버스 등 모든 상용차 신모델은 수소전기차와 전기차로만 출시한다는 방침을 정했다.

 

토요타 자동차도 수소를 연료로 하는 ‘수소 엔진’ 기술을 개발하고 있다고 발표했다. 세계적으로 강화되는 ‘탈탄소’의 흐름 속에서 전기자동차(EV)로의 전환이 확실시되고 있는 지금, 100년 이상 자동차의 동력원을 담당하던 엔진의 기술이 사라지는 일을 회피하려는 방침으로 분석되고 있다.

 

최근에는 승용차보다 미세먼지와 온실가스 배출이 많은 버스, 화물차 등의 상용차를 수소로 전환한다는 데에 집중하는 양상을 보이고 있다. 수소경제의 본질이 대량생산, 대량소비의 선순환이기 때문에 수소상용차는 충전소의 가동률을 최대한 끌어올려 줄 수 있는 중요한 수단으로 판단되고 있다.

 

긴 주행거리로 인해 연료소비량이 수소버스의 경우 일반 수소승용전기차 대비 64.7배 많은 9,700kg을 연간 소비하게 되고, 법인 택시의 경우 일반 수소승용전기차 대비 13.3배 많은 2,000kg을 소비할 것으로 예측되고 있다.(출처: 공업화학 전망, 제24권 제4호)

 

하루 250kg을 충전할 수 있는 수소충전소의 경우 연간 가동률 100%까지 올리려면 충전소 1기당 수소승용차 455대가 보급되어야 하며, 법인 택시는 44대, 수소버스는 8대만 있으면 가능하다.

 

수소의 활용 측면에서는 대량 소비를 위해 초기에 승용차가 아닌 상용차(버스, 트럭 등)가 주류를 이룰 것으로 전망된다.

 

2021년 10월 25일, 다임러 트럭은 독일 정부로부터 연료전지 트럭의 공공도로 주행 테스트를 허가받았다고 발표했다.

 

공공도로 주행 테스트에는 다임러 트럭이 개발한 메르세데스 벤츠의 연료전지 트럭 ‘GenH2 트럭’의 프로토타입이 사용된다. GenH2 트럭은 장거리 운송을 고려하여 만들어진 연료전지 트럭이다.

 

메르세데스 벤츠 GenH2 트럭의 가장 큰 장점은 항속거리가 최대 1000km라는 점이다. 다임러 트럭의 엔지니어는 견인력, 항속, 성능 등의 점에서 현재 운행 중인 메르세데스 벤츠 ‘악트로스’와 동일한 성능을, 메르세데츠 벤츠 GenH2 트럭에서도 재현하려 하고 있다. 예를 들어, GenH2 트럭의 양산 버전은 차량의 무게가 40톤이며, 최대 적재량은 25톤이다. 2개의 액체 수소 탱크와 강력한 연료전지 시스템을 통해 중량물을 장거리 운송할 수 있는 연료전지 트럭을 실용화할 예정이다.

 

다임러 트럭이 액체 수소를 사용하는 것은 부피와 관련하여 기체 수소보다 높은 에너지 밀도를 갖고 있기 때문이다. 액체 수소를 사용하는 연료전지 트럭보다 탱크의 크기를 줄일 수 있고, 압력이 낮아지기 때문에, 무게를 크게 줄일 수 있다. 이로 인해 트럭의 적재 공간과 적재 무게가 더 커진다. 동시에 더 많은 수소를 탑재할 수 있기 때문에, 트럭의 항속거리가 대폭 증가한다. 그래서 GenH2 트럭은 현재 운행 중인 디젤 트럭에 필적하는 장거리 운송이 가능하다.

 

대형 화물차의 경우에도 가장 중요한 것이 주행거리와 적재중량이기 때문에 수소의 경우는 무게 기준으로는 가장 밀도가 높은 에너지원으로 주행거리가 길어진다고 해서 추가되는 무게는 많지 않다. 이에 전 세계적으로 관련 업체들이 대형 화물차에 대한 수소상용차 보급을 확대를 추진하고 있다.

 

한편, 수소차 보급 확산을 위해서는 인프라도 매우 중요하다. 특히 수소 인프라 중에서 수소를 공급하는 수소충전소(Hydrogen Refueling Station, HRS)는 필수적이다.

 

수소충전소는 내연기관차의 주유소, 특히 NGV의 CNG충전소와 매우 유사한 구조로 350bar로 충전되는 버스, 700bar로 충전되는 승용 수소차에 수소를 공급하는 설비이다.

 

2021년 상반기까지 설치된 누적 수소충전소는 일본이 가장 많은 147개소(21.6%)를 설치했으며 중국 146개소(21.4%), 독일 91개소(13.3%), 미국 78개소(11.4%)에 이어 한국이 74개소(10.9%)로 뒤를 잇고 있다.

 

 
 
 
 
 
게시글 공유 URL복사
게시물 검색
List of articles
번호 분류 제목 작성자 작성일 조회수
634 바이오/의료 마이크로바이옴(Microbiome) 최신 동향 photo 관리자 2022-01-18 hit141
633 바이오/의료 코로나19로 인해 각광받는 이스라엘의 디지털 헬스테크 기술 photo 관리자 2022-01-18 hit32
632 ICT/정보통신 마이데이터(MyData) 산업 동향 photo 관리자 2022-01-12 hit106
631 ICT/정보통신 마이데이터(MyData) 개념 photo 관리자 2022-01-12 hit108
630 바이오/의료 글로벌 의약품 판매 동향 photo 관리자 2021-12-28 hit152
629 바이오/의료 바이오마커(bio-marker) photo 관리자 2021-12-28 hit125
628 바이오/의료 의약 Modality(혁신 치료법) 다양화 photo 관리자 2021-12-28 hit130
627 ICT/정보통신 중국 메타버스 동향 및 규제 photo 관리자 2021-12-19 hit295
626 ICT/정보통신 스마트농업의 분야별 선진 사례 photo 관리자 2021-12-19 hit219