[2020 신년특집] 수소경제 교통산업, ‘속도’ 보다 ‘보완’이 성패 좌우
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[2020 신년특집] 수소경제 교통산업, ‘속도’ 보다 ‘보완’이 성패 좌우
  • 김정규 기자 kjk74@gyotongn.com
  • 승인 2020.01.02
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충전인프라 확충 집중하는 사이 제도·안전성 연구 ‘뒷전’
거점 연계 고려 없는 정책 추진에 수소모빌리티 ‘역주행’
“예측·관리 가능한 장거리 통행 대형·공공 교통수단에서
단거리 통행 소형수단으로 점진적 보급 확대 추진해야”

 

[교통신문 김정규 기자] “수소경제 핵심기술 국산화·상용화 돕겠다.” “수소경제, 산업구조의 혁명적 변화” “수소 활용 분야에서 세계적 기술력 확보해···수소경제 선도할 것” 정부가 산업 전반을 관통하는 정책의 핵심 기조로 수소경제를 선택하며 대통령이 지역경제투어 중 한 말이다. 지난해 초 ‘수소경제 로드맵’이 발표되면서 2020년은 그 청사진의 시장성을 가늠할 수 있는 원년이 됐다. 대통령이 직접 “2030년 수소차와 연료전지에서 모두 세계 시장 점유율 1위를 하는 것이 우리의 목표”라고 대외적으로 알린 만큼 수소경제는 당분간 산업계 최대 화두가 될 수밖에 없다. 하지만 업계 내에서는 장밋빛 전망만 가득한데 따른 우려의 목소리도 나온다. 국내 수소 생산에 필요한 천연가스 추출 수소와 수전해(물을 전기분해) 등에 대한 핵심 원천기술과 상용화 실증이 부족하다는 지적이다. 이에 교통산업에 미치는 수소경제 원천 기술의 문제점과 실태를 바탕으로 수소경제의 현주소를 진단해 봤다.

“원천기술, 상용화 실증 부족”…경쟁국보다 수준 낮아

산업구조의 혁명적 변화의 시기가 도래했다. 에너지원이 석탄과 석유에서 수소 등 친환경 에너지로 대체되는 산업 패러다임의 전환이 시작된 것이다. 이에 맞춰 정부도 교통산업 전반에 수소차 시대를 선언했다. 정부는 2022년까지 수소승용차 1만5000대 보급 계획을 세웠으며, 2040년까지 620만대의 수소승용차(내수 290만대, 수출330만대) 생산 및 수소충전소 1200개소를 구축한다는 계획이다. 또한 현재 수소 승용차와 버스에 지급되는 보조금을 택시와 트럭까지 확대하고, 특히 지자체와 협력해 미세먼지 저감에 효과가 큰 수소버스의 보급을 2022년까지 2000대로 늘리고, 경찰버스 820대도 2021년부터 수소버스로 교체해 나가는 등 공공부문 버스를 수소버스로 전환할 계획이다. 아울러 수소충전소 규제 개선과 설치 지원도 강화도 약속했다. 수소차 이용의 편의를 높이고 발전용 연료전지 보급 확대, 연료전지의 공공기관 도입 확대로 신산업을 확대하고 시장의 규모를 키우겠다는 방침이다.

그러나 정부의 장밋빛 전망과 달리 수소경제 원천기술의 문제점을 지적하는 목소리도 곳곳에서 나온다. 국회 산업통상자원중소벤처기업위원회 소속 김규환 자유한국당 의원이 산업통상자원부와 과학기술정보통신부에서 받은 자료에 따르면, 정부 스스로 국내 수소 생산에 필요한 천연가스 추출 수소와 수전해 등에 대한 핵심 원천기술과 상용화 실증이 부족하다고 평가했다. 또 수소 생산 기술은 미국·독일 등 선진국 대비 60~70% 수준이라고 진단했다.

발전용 연료전지 등 주요 수소경제 기술도 일부 국산화율이 낮은 것으로 나타났다. 발전용 연료전지 제어장치는 국산화율이 20%에 불과하고, 전력변환장치도 50%였다. `셀 스택(단전지를 쌓은 장치)`을 이루는 매트릭스, 분리막·개스킷 등도 국산화율이 50%로 나타났지만, 이들 가공 기술은 이미 국내에서 개발됐거나 내년에 국산화가 완료될 전망이다.

수소차 기술은 비교적 국산화가 완료된 항목이 많았지만, 전력변환장치(전장)는 국산화율이 40%에 그쳐 선진국을 `추격`하는 단계로 평가됐다. 스택 막전극접합체도 50% 수준이었다.

 

정책적 지원 ‘미비’…“수소모빌리티 방향성 역순” 문제

국내 수소경제 실현의 정책적 한계를 지적하는 목소리도 있다. 지난해 5월 강릉의 수소탱크 폭발 등 수소인프라의 사고 발생으로 안전성에 대한 불안감이 증대되고 있는 가운데 국내 수소인프라 안전성 관리에 대한 기준과 설계 지침 등 관련 법·제도 체계가 미흡한 상황이라는 것이다. 현재 수소인프라 설치, 관리·정비 등에 대한 규제사항에 대한 부분만 관련 법령안에서 별도로 제시하고 있지만 수소인프라 관련 총체적 안전관리에 대한 근거법으로는 역부족인 실정이다. 수소안전법 2개 법안(‘수소연료의 안전관리 및 사업법안(전현희 의원)’ ‘수소의 안전관리 및 사업법안(박영선 의원)’이 입법 발의됐으나 국회 계류 중으로 통과 여부는 미지수이다.

반면 유렵과 일본 등 해외에선 수소경제에 대비한 안전성 확보에 우리보다 한참 앞서 있다. 유럽의 경우, ‘EU HyLaw(Hydrogen Law, '수소법’) 프로젝트 추진을 통해 유럽 내 18개국의 법률에서 수소에너지 사용에 관한 법적체계, 관리절차를 조사하고 상호 공유하는 플랫폼을 구축했다. HyLaw 웹 플랫폼에선 수소에너지의 사용에 관란 이슈를 구분해 각 범주 내에 해당하는 제도 및 절차를 공개하고 있다. 일본의 경우도 수소에너지 안전성 확보를 위한 법 제도 정비를 이미 시작했다. 올 해 도쿄 올림픽까지 ‘수소사회’ 진입을 목표로 수소차·충전인프라를 확충하고 안전성 확보를 위한 제도적 기반을 조성 중에 있다. 또한 ‘고압가스보안법’, ‘소방법’, ‘건축기준법’ 등에 따라 수소충전인프라 설치·운영을 관리하고 있으며 수소사회 실현을 위한 최근 규제 기준의 정비·완화가 상당 부분 진행돼 있다. 동시에 수소충전인프라 시설의 수소 유출 방지, 조기 발견, 체류 방지, 인화 방지 및 호재 시의 영향 완화를 기본 방침으로 두고 각각의 기기에 대한 안전성 확보를 위한 대책을 마련 중에 있다.

때문에 수소에너지 업계 전문가들은 수소모빌리티 시대 효율적 안전관리를 위해 지역 거점 인프라 중심의 수소 공급, 수소모빌리티의 단계적 확대, 관련 법 체계 정비가 병행돼야 한다고 입을 모은다.

김정화 국토인프라연구본부 책임연구원은 “수소사회 초기 단계에서는 수소인프라의 효율적 안전성 관리를 위해 지역 내 거점 인프라(버스터미널, 물류시설단지 등) 중심의 충전소 설치를 통한 통제적 에너지 공급 방안을 고려해야 한다”며 “동시에 통제적 에너지 공급에 대응해 경로 예측, 관리가 가능한 장거리 통행 대형·공공 교통수단으로부터 지역 내 단거리 통행 소형 교통수단으로의 점진적 보급 확대를 추진해야 한다”고 제안했다. 현재 디젤에너지 기반으로 운영되는 고속버스의 수소에너지원 활용을 시작으로 화물운송→도심 내 시내버스→택시→승용차 순으로 수소모빌리티의 확대 추진해야 한다는 것이다.

하지만 우리나라의 수소모빌리티 현황 및 향후 보급계획은 역순으로 진행되고 있으며, 버스·트럭에 대한 보급 지원책 강화가 필요하다고 강조했다.

안전성 관리에 대한 기준 및 법 제도도 시급하다고 봤다. 수소충전소의 구축과 관리 정비를 위한 특별 안전관리 기관(일명 수소안전 컨트롤 타워) 등의 설치와 같은 제도적 차원에서의 수소사회 안전성 확보를 위한 대응안을 마련하고, 수소에너지에 대한 불안감을 줄이기 위한 주민수용성 제고방안의 법안을 고려, 토지이용계획과 연계한 충전소 설치 안전거리 규제안도 검토해야 한다고 설명했다.

그린수소 개발이 핵심 과제…친환경에너지 확산 기여

기존 화석연료 기반 수소생산 방식은 이산화탄소와 같은 온실가스가 과량 배출되기 때문에 온실가스 감축, 친환경 에너지 확산 등 에너지 다각화 및 에너지 자립에 기여할 수 있는 그린수소 기술이 필요하다는 지적도 나온다. 또한 기존 천연가스 기반 수소생산기술의 경우, 소재·시스템 관련 원천기술의 부재를, 재생에너지 및 친환경 에너지원 기반 수소생산기술의 경우, 낮은 공정효율 등의 기술적인 문제점들을 해결해야 하는 과제를 안고 있다. 때문에 향후 수소경제를 활성화하기 위해서는 고효율의 수소생산 및 정제 기술 개발의 중요성이 커지고 있는 게 현실이다.

이런 가운데 한국에너지기술연구원이 천연가스, 바이오매스, 수전해 등 수소 생산 방식과 결합해 기존 기술의 문제를 극복하고 효율적으로 수소를 생산 및 정제할 수 있는 ‘복합막 형태의 팔라듐 분리막 기반 수소 생산·정제 핵심 기술’을 개발했다. 이 방법은 다공성 금속지지체, 세라믹 확산방지막 및 팔라듐 분리층으로 구성되고 수소투과에 대한 용해·확산 메커니즘에 의해 다른 기체에 비해 높은 수소선택성을 나타냄에 따라 수소를 효과적으로 분리·정제할 수 있다.

​기존의 메탄 수증기 변환 방식에 팔라듐 분리막을 활용하면 상대적으로 공정 구성이 간단해 별도의 정제 공정을 추가하지 않아도 합성가스 중 수소만을 선택적으로 분리·정제해 보다 높은 효율로 고순도 수소를 생산할 수 있다. 또한, 합성가스에서 수소만 분리해내기 때문에 남아있는 이산화탄소를 보다 쉽게 포집할 수 있어 온실가스 감축과 친환경에너지 확산에도 기여할 수 있는 것이 장점이다.


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