[친환경 수소경제시대가 온다] <5> 수소경제 핵심인프라 수소충전소

'수소車 혈액' 2040년 국내에만 8,600개 필요

현재 전세계 224개 가동… 2020년 5,200개로 폭증

풍력 등 자연에너지 활용… 효율성 제고 다양한 시도

건설비 기존 주유소 2배… 稅혜택등 재정지원 필수

우리나라는 오는 2020년까지 168개소의 수소충전소 건설을 목표로 삼고 있다. 2040년에 이르면 약 8,600개소가 필요하다고 전문가들은 추산한다.

[친환경 수소경제시대가 온다] 수소경제 핵심인프라 수소충전소

'수소車 혈액' 2040년 국내에만 8,600개 필요현재 전세계 224개 가동… 2020년 5,200개로 폭증풍력 등 자연에너지 활용… 효율성 제고 다양한 시도건설비 기존 주유소 2배… 稅혜택등 재정지원 필수

박소란기자 [e-mail]

우리나라는 오는 2020년까지 168개소의 수소충전소 건설을 목표로 삼고 있다. 2040년에 이르면 약 8,600개소가 필요하다고 전문가들은 추산한다.

수소충전소는 수소경제의 필수 인프라다. 수소연료전지차가 수소경제의 심장이라면 수소충전소는 심장을 뛰게 해주는 혈액에 해당하기 때문이다. 이에 수소연료전지차의 상용화가 임박하면서 세계 각국은 수소충전소 확충에 만전을 기하고 있다. 특히 단순한 충전 기능에 치우쳤던 과거와 달리 최근에는 효용성과 활용도를 높일 수 있는 새로운 시도가 잇따르고 있다.

◇전세계 224개소 가동=수소충전소는 수소 원료의 수급 방식에 따라 크게 자가 제조형과 외부 수급형으로 나뉜다. 이는 다시 수소 생산 공정에 따라 천연가스,메탄,등유,LPG 등을 원료로 한 증기 개질형과 태양광·풍력 등 자연에너지로 생산한 전기를 활용하는 물 전기분해형으로 구분된다. 부경진 에너지경제연구원 신재생에너지연구실 선임연구위원은 "지난 2000년대 중반까지만 해도 외부 수급형이 주류를 점했지만 요즘은 자가 제조형이 대세" 라며 "관련 기술이 고도화, 안정화되면서 상용화에 근접한 스펙을 갖춰가고 있다" 고 밝혔다.

이러한 수소충전소는 이미 전세계적으로 200개소 이상이 존재한다. 미국 조지워싱턴대 산하 혁신기술연구소(BTI)와 독일 신재생에너지 연구기관 루트비히뵐코브시스템테크니크(LBST)의 집계에 따르면 2010년 말 기준 224개소가 가동되고 있다. 지난해에만 22개소가 새로 열렸고 건설되고 있거나 건설이 확정된 곳도 127개소에 달하는 것으로 나타났다.

대륙별로 보면 북미와 유럽이 각각 92개소, 80개소로 선두권을 점하고 있으며 아시아가 48개소로 뒤를 쫓는 형국이다. 국가별로는 아무래도 유명 자동차 기업 보유국의 강세가 두드러진다. 총 34개국에서 수소충전소가 가동되고 있는데 미국이 79개소로 압도적 우위를 점하고 있으며 27개소의 독일과 23개소의 일본이 2위권을 형성하고 있다. 이 중 일본은 오는 2025년 1,000개소 운용이라는 야심 찬 마스터플랜을 표명한 상태로 올 초 도요타ㆍ혼다ㆍ닛산 등 3대 완성차 메이커는 2015년까지 100개소의 신규 수소충전소 건설 계획을 밝히기도 했다.

우리나라는 캐나다ㆍ영국ㆍ이탈리아ㆍ덴마크 등과 함께 3위 그룹에 속한다. 2001년 현대ㆍ기아자동차가 남양연구소 내에 건설한 350bar 충전소를 시작으로 현재 총 10개소가 운영되고 있으며 올해 중 3개소가 추가 준공될 예정이다.

◇2020년 5,200개소로 폭증=전문가들은 이 같은 괄목할 만한 증가세를 수소연료전지차의 상용화가 임박했다는 뜻으로 해석한다. 김종욱 한국에너지기술연구원 미래전략정책실 책임연구원은 "과거 선진국 주도로 전개됐던 수소에너지 및 수소연료전지차 연구가 세계 각국으로 확산됐다" 며 "수소충전소 확충에 대한 관심 증대는 그러한 연구가 실증단계에 들어섰기 때문" 이라고 분석했다. 김 책임연구원은 또 "버스·지게차·선박·군용기기에 대한 수소연료전지의 채용 확대 역시 충전 인프라 확산에 직접적 영향을 끼치고 있다" 고 덧붙였다.

이와 관련해 얼마 전 미국 시장조사기관 파이크리서치는 2020년 전세계 수소충전소가 5,200개소를 넘어설 것이라는 분석보고서를 발표했다. 이는 향후 9년간 연평균 540개소 이상의 수소충전소가 신규 건설된다는 의미로서 이를 위한 10년간 누적투자액이 84억달러에 육박할 것이라는 설명이다.

우리나라도 이런 추세와 보조를 맞추고 있다. 김종원 고효율 수소에너지 제조ㆍ저장ㆍ이용기술개발사업단장은 "그린카 발전 로드맵에 따르면 2020년까지 168개소를 운용하는 것이 목표"라며 "현대ㆍ기아차는 2014년 약 20기, 2020년 100기의 인프라 구축을 예상하고 있다"고 밝혔다. 김 단장은 이어 "2020년 이후에는 그간의 성과를 바탕으로 계획을 마련해야 할 것"이라며 "2040년께 국내에만 8,600개소의 충전소가 필요할 것으로 추산된다"고 말했다.

구체적 충전 인프라 확산 방안은 세계 각국이 대동소이하다. 인구 밀집지역과 산업용 잉여 수소 수급이 원활한 지역을 중심으로 인프라를 조성한 뒤 인근 대도시로 확산한다는 복안이다. 다만 2014년까지 캘리포니아주에 46개소의 수소충전소 건설을 추진하고 있는 미국 캘리포니아 연료전지 파트너십(CaFCP)의 실무책임자 캐서린 던우디는 "연구 결과 수소충전소 설치는 수소연료전지차의 이동거리 10분당 1개소가 적당하다"며 "교통체증을 고려해 거리보다 시간을 기준으로 정하는 것이 바람직하다"는 견해를 피력했다.

◇효용성 증대 위한 다각적 시도=수소충전소 건설이 본격화되며 최근 들어 기술적 트렌드 변화도 나타나고 있다. 과거에는 충전기술 자체에 주목했다면 지금은 효용성 제고를 위한 시도가 잇따르고 있는 것. 압축천연가스(CNG)와 수소를 동시 공급할 수 있는 복합충전소, 연료전지를 통해 수소는 물론 전기와 열에너지까지 공급하는 다목적 충전소, 그리고 유해 폐가스 속 메탄(CH4)을 원료로 쓰는 자원 재활용 충전소 등이 실례다. 태양광·태양열·풍력과 같은 자연에너지로 전기를 발생시켜 물을 전기분해하는 형태의 수소충전소 건설도 확대되고 있다.

국내만 봐도 올 6월 서울 상암 월드컵공원에 매립가스를 이용한 세계 최초의 충전소가 문을 열었다. 여기서는 난지도 쓰레기매립지의 폐가스에서 메탄을 정제, 수소를 생산한다. 또한 올해 중 자연에너지를 활용한 수소충전소도 준공을 앞두고 있다. 김 단장은 "현재 제주도 행원풍력발전단지 내에 풍력ㆍ수소 충전소 건설이 이뤄지고 있다"며 "자연에너지를 사용한 시스템은 무한에너지ㆍ청정에너지라는 수소의 궁극적 가치를 실현할 수 있다는 점에서 의미가 깊다"고 강조했다.

미국의 경우 캘리포니아주에 5월 파이프라인으로 수소 원료를 공급 받는 충전소가, 8월에는 하수처리장의 메탄가스를 이용한 충전소가 최초로 들어섰다. 캐서린은 "농업폐기물ㆍ식품쓰레기ㆍ매립가스 등에서도 수소를 생산할 수 있다"며 "환경 피해를 줄이면서 친환경 수소를 얻는 일거양득의 효과가 있다"고 설명했다. 그녀에 따르면 CaFCP는 미국 전역에 산재된 이러한 소스를 100% 활용하면 최대 2억 대의 수소연료전지차용 수소를 확보할 수 있을 것으로 보고 있다.

한편 많은 전문가들은 수소연료전지차와 마찬가지로 수소 충전 인프라 구축에도 정부 지원이 필수적임을 강조한다. 김 책임연구원은 "수소충전소 1기의 건설에는 기존 주유소의 2배 가까운 건설비가 투입된다"며 "미국 캘리포니아주처럼 정부나 지방자치단체 차원의 세제 혜택 등 재정 지원을 펼칠 필요가 있다"고 말했다.

공동기획=서울경제신문ㆍ한국과학창의재단

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