[효성적 일상] 어차피 일상이 될 거야, 수소차와 수소충전소

지금 타고 다니는 자동차는 세상에 나온 지 벌써 100년이 되었습니다. 경제성과 승차감, 안전성 등을 획기적으로 개선해 나가고 있지만, 여전히 가솔린과 디젤을 사용하고 있어요. 그런 의미에서 전기차는 우리의 경험을 완전히 바꿔놓을 만큼 획기적인 것만은 사실입니다. 그런데 그거 아세요? 최초로 양산된 전기차가 나온 건 24년 전이라는 것 말입니다.

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최초의 양산 전기차 ‘EV1’이 사라진 이후 20여 년이 흘렀다

전기차가 처음 양산되기 시작한 건 1996년입니다. GM사에서 만든 EV1이 최초의 전기차인데요. 당시 EV1은 132kg에 불과한 가벼운 알루미늄 새시를 사용한 2도어 2인승 소형 쿠페 바디를 가졌습니다. 마그네슘 구조의 시트, 경량 강화플라스틱 바디 등 고가의 경량 소재를 아낌없이 사용했고, 0.19 Cd의 뛰어난 공기역학적 설계(테슬라3의 공기저항계수는 0.23)는 효율성을 극대화해 0~100km/h 가속 10초 미만, 최고속도 130km/h까지 가능했습니다. 1세대 모델의 경우 4시간 충전 시 최대 130km를 달릴 수 있었고, 1회 완충 시 최대 160km의 주행이 가능했습니다. 1999년에 나온 2세대 모델에는 니켈수소전지를 사용해 1회 충전 시 최대 300km를 갈 수 있었죠.

Youtube @Men&Motors <First Ever Production Electric Car - EV1>

그런데 현재 나오는 전기차와도 겨룰만한 스펙을 가진 EV1은 2002년 사라졌습니다. 사라진 이유에 대해서는 많은 의혹이 제기되었지만, 표면적으로는 성능과 내구성을 이유로 생산분마다 배터리 종류를 바꾸다 보니 수지타산이 맞지 않았다는 것으로 일단락되었어요. 그 후 20여 년이 흘러서야 테슬라를 비롯한 많은 전기차와 하이브리드차가 거리에 쏟아져 나오고 있습니다. 다시 말해서 전기차의 대중화, 즉 가격경쟁력이 생기기까지 약 20년이 걸린 셈입니다. 그렇다면 수소전기차는 어떨까요?

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수소전기차의 시작은 고작 10년도 되지 않았다

수소전기차의 연구는 1953년부터 시작되었어요. GM, 다임러벤츠, BMW 등의 자동차회사들이 공을 들이고 있지만, 이 기술은 대한민국에서 완성됩니다. 세계 최초 양산에 성공한 수소전기차는 2013년 현대자동차의 ‘투싼ix Fuel Cell’이거든요. 현대자동차는 1998년부터 수소연료전지 개발에 착수해 6년 만에 이루어낸 것이죠. 이후 1회 충전 시 주행거리가 약 600km(세계 최장 주행 거리) 이상인 넥쏘가 2018년 출시되면서 수소전기차의 로드맵을 충실히 따라가고 있어요.

Youtube @현대자동차그룹(HYUNDAI) <현대자동차의 세계 최초 수소 전용 대형트럭 콘셉트카 '넵튠(NEPTUNE)'>

최근에는 차세대 수소트럭이 공개되며 전기트럭과도 경쟁하고 있습니다. 트럭은 승용차와는 논점이 좀 다릅니다. 승차감, 가속력 등 기존의 자동차에서 느낄 수 있는 편안함을 논하는 것이 아니라 화물을 얼마나 효율적으로 운송할 수 있는지를 따져야 하거든요. 화물 중량이 늘어날수록 전기트럭은 더 많은 배터리를, 수소트럭도 더 많은 수소탱크를 탑재해야 합니다. 하지만 기존 디젤엔진을 대체하기 위해서는 배터리나 수소연료전지의 무게와 부피를 줄여야 하죠. 미국 에너지부(DOE)와 컨설팅업체 맥킨지에 따르면, 40톤급 트럭의 구동계(파워트레인) 무게를 비교했을 때, 디젤엔진트럭은 7.5톤, 전기트럭은 10톤, 수소전기차는 7.0톤이라고 합니다.(출처: 조선 비즈 https://bit.ly/3c08EIx) 더 멀리, 더 오래 달리기 위해서는 리튬이온배터리보다 수소연료전지가 더 효율적이란 이야기입니다.

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효성의 액화수소플랜트와 새로운 수소도시의 탄생

효율을 따져야 하는 건 비단 수소전기차의 파워트레인에만 적용되는 이야기는 아닙니다. 세계 곳곳에서 시범 운영 중인 수소도시의 자립을 위해 수소를 저장하고 운송하는 기술 또한 효율을 따져야 하거든요. 현재 국내에서 200bar 이상의 고압으로 저장하는 기체수소를 사용 중입니다. 기술 연구에 힘쓰고 있는 액화수소는 기체 대비 부피가 1/800, 운송 비용이 1/10에 지나지 않기 때문에 경제성 측면에서 기체수소에 비해 우위에 있습니다. 대기압에서 저장이 가능하므로 안전성도 확보할 수 있고요.

액화수소를 사용하면 충전소의 운영 효율도 대폭 개선할 수 있습니다. 액화수소충전이 도입되면 충전 속도도 현재 기체 충전 시 승용차 1대(5kg 기준)를 충전하는 데 걸리는 시간이 12분에서 3분으로 4배가량 빨라지죠. 또, 고용량 수소연료가 필요한 대형차(25kg) 등의 충전 시간도 대폭 줄어들게 되어 수소버스나 트럭 등 대형 수소자동차 시장도 확대될 전망입니다.

그래서 효성은 세계적인 산업용 가스 전문 기업인 린데그룹과 손잡고, 2022년까지 총 3,000억 원을 투자해 액화수소 생산, 운송 및 충전시설 설치와 운영을 망라하는 밸류체인을 구축하기로 했습니다. 효성이 보유하고 있는 울산 용연공장 내 부지 약 30,000여 ㎡(약 10,000여 평)에 액화수소플랜트를 신설하기로 한 것이죠. 이는 연산 1만 3,000톤 규모, 즉 승용차 10만 대가 사용 가능한 물량으로 단일 설비로는 세계 최대 규모입니다.

완공된 이후에 이곳에서 생산된 액화수소는 차량용뿐 아니라 드론, 선박, 지게차 등 다양한 모빌리티 분야에 사용됩니다. 또 완공 시점에 맞춰 전국 주요 거점지역에 120여 개의 수소충전소(신설 50곳, 액화수소충전설비 확충 70곳)도 구축할 예정입니다. 이렇게 확보한 액화수소 기술은 현재 시범 운영 중인 울산뿐 아니라 안산시, 완주군, 전주시에 새로 탄생한 수소도시를 완성하는 데 큰 영향을 미치게 될 겁니다.

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어차피 수소는 일상이 될 거야

지난해 1월 정부는 ‘수소경제 활성화 로드맵’을 발표하면서 2040년까지 수소차 620만 대, 수소충전소 1,200개소를 보급하겠다는 목표를 밝힌 바 있습니다. 수소산업 생태계를 구축함으로써 수소경제 선도 국가로 경제 성장을 이끌겠다는 것인데요. 이를 위해서 수소는 더욱 흔해져야 합니다. 손을 뻗으면 닿는 곳에 있어야 합니다.

양산 전기차가 나온 지 24년, 그동안 전기차는 성능과 효율을 꾸준히 발전시켜 일상이 되었고, 대세로 자리 잡았습니다. 고작 10년도 채 되지 않은 수소전기차는 다시 10년 후 얼마나 많은 변화를 가져올까요? 편의점에서 수소연료전지를 팔고 있진 않을까요? 수소충전소가 주유소만큼 흔해지지 않을까요? 당신의 다음 차는 전기차겠지만, 그다음 차는 수소전기차이지 않을까요?

이런 기대를 품고 우리는 수소의 시대를 기다립니다. 어차피 수소는 일상이 될 테니까요.

참고자료

조선비즈 <수소경제1, 궁극의 청정에너지 ‘수소’ 개발하는 선진국들>

조선비즈 <수소경제2, 도요타 인사이드 vs 현대차 수소트럭>

조선비즈 <수소경제3, 물에서 수소 얻는다… 꿈의 에너지 캐는 혁신기업>

조선비즈 <수소경제4, "수소가 미래 에너지 판도 바꾼다" 애드 반 바이크 네덜란드 델프트공대 교수>

정책위키 <수소경제>

월간수소경제 <걸음마 수준 ‘액화수소’ 핵심기술 개발 나선다>

월간수소경제 <수소액화기술 자립, 해낸다 – ① 액화수소플랜트 구축으로 상용화, 기술 동시 확보>

HMG JOURNAL <한눈에 보는 수소전기차 개발사>