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자동차/로봇 연료전지차는 EV를 ‘이길 수 없다’는 것은 사실인가?(일본 동향)

  • 관리자 (irsglobal1)
  • 2019-07-11 18:58:00
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연료전지차는 EV를 ‘이길 수 없다’는 것은 사실인가?

재생 에너지에서 유래한 수소가 기대를 받는 이유

 

수소 스테이션의 정비 · 확대도 FCV의 보급에는 필수적이다.

 

일찍이 대표적인 차세대 에너지 차라 불렸던 연료전지 전기자동차(FCEV)는 현재 전기자동차(EV)의 성황으로 그 빛을 잃어가고 있다. FCEV는 EV를 ‘이길 수 없는 기술’ ‘실용성이 없는 기술’이라고 생각하는 사람들이 많은 것 같은데, 과연 정말 그럴까?

 

지지부진한 상황이 계속되고 있는 FCEV에 움직임이 일고 있다.

 

매스미디어에서 ‘궁극의 에코카’라 불리며 화려하게 등장했지만, 지지부진한 상황이 계속되고 있는 차세대 에너지 차, 연료전지 전기자동차(FCEV)에 새로운 움직임이 일어났다.

 

FCEV의 보급을 방해하고 있는 문제들 중에서도 가장 큰 문제인 수소 스테이션 부족을 해결하기 위해, 자동차 업계, 에너지 업계, 정부 금융기관이 힘을 합쳤다.

 

일본에서는 도요타, 혼다, JXTG 에너지, 이와타니 산업, 정책투자은행 등 11개의 회사가 수소 스테이션을 정비하기 위해 일본 수소 스테이션 네트워크 합동회사, 속칭 제이하임(JHyM)을 설립했다. 그 대표인 도요타 자동차의 스가하라 에이키는 “수소 에너지 관련 11개의 회사가 힘을 합쳐 일본 전국에 보급할 것이다”라며 열정을 드러냈다.

 

제이하임의 당면 과제는, 2022년까지 4년간, 수소 스테이션 80군데를 더 만들어, 일본 전국에 160군데의 스테이션을 구축하는 것이다. 또한 “현재로서는 수소 스테이션이 도시권에 편중되어 있는 것이 문제이며, 비어 있는 곳을 채워 모든 지역을 커버해야 하는 것”(제이하임 관계자) 역시 한 가지 목표이다.

 

성장 전략 중에 수소 플랫폼을 상정하고 있는 일본 정부는, 2020년 도쿄 올림픽 때에는 FCEV를 움직여 수소 사회의 선두주자임을 전 세계에 알리고자 하고 있다.

 

그것만 생각한다면 수도권의 인프라를 집중적으로 정비하는 것으로 충분하지만, 그 후에는 더욱 확대되어야 할 것이다. 제이하임은 인프라 구축 영역을 넓혀, 자동차를 시작으로 수소를 이용한다는 분위기를 조성한다는, 선구자적인 역할을 담당하게 될 것이다.

 

현재로서는 FCEV의 보급을 크게 기대할 수 없다

 

수소 스테이션이란 FCEV에 그 연료인 수소를 보급하기 위한 거점으로서, 이것이 없다면 FCEV는 애초에 운용될 수가 없다.

 

스테이션을 늘려, ‘공백 지대’가 채워진다는 것은 좋은 소식이다. 하지만 과연 FCEV는 그것만으로 현재의 열세를 뒤집고, 차세대 자동차의 주류가 될 수 있을 것인가?

 

현재의 수소 플랫폼 상황을 생각하면, 제이하임이 최선을 다한다 해도, 일반 소비자에게 FCEV를 보급하는 것은 매우 어려운 일일 것이다. 그만큼 수소 스테이션의 실정은 참담하다.

 

정부는 현 시점에서 수소 스테이션의 수가 약 100군데라고, 당초 목표를 달성한 것처럼 말하지만, 모두가 이용할 수 있는 수소 스테이션은 그보다 훨씬 적다. 연료전지 실용화 추진 협의회가 조사한 바에 따르면, 2018년 3월 14일 현재, 일본 전국의 상용화된 수소 스테이션은 22개 지역에 약 92개가 전부라고 한다.

 

게다가 그 중 33개는 트럭에 대한 수소 공급 시스템을 가지지 못한 이동식 스테이션이다. 하나의 트럭이 여러 장소를 돌아다니는데, 그것을 각각 1개로 계산하고 있는 것이다. 수요일과 목요일 오전에는 A지점, 같은 날 오후는 B지점, 다른 요일에는 또 C시점과 D시점.., 이런 식으로 이동한다. 그런데도 이것을 각각 하나의 거점으로 계산하는 것은 말도 안 되는 일이다.

 

일요일・공휴일 휴무가 많은 수소 스테이션의 영업 실정

 

설치형 스테이션의 영업 상황도 좋지 않다.

 

24시간, 연중무휴인 스테이션은 얼마 되지 않으며, 보통은 월~금에는 9:00~17:00, 토요일에는 9:00~13:00, 일요일・공휴일에는 영업을 하지 않는다. 사용자의 입장에서는 ‘무슨 학교냐?’라고 생각할 만한 일이 아닐 수 없다. 또한 설비 점검이라는 명목 하에 영업을 하지 않는 경우도 적지 않다.

 

수소 스테이션의 운용 상황이 이래서야, FCEV가 증가할리 만무하다. 자동차 검사 등록 정보 협회에 따르면, 2017년 말 시점 일본의 FCEV 보급 상황은 전국적으로 승용차 1807대, 버스 5대, 트럭 1대로 총 1813대이다. 그중 절반이 행정, 법인용 차이며, 개인 사용자는 매우 적다.

 

개인 사용자가 증가하지 않으면 판매 대수도 증가할 수가 없다. 카 셰어링에 기대해보는 것이 고작일 것이다.

 

일본 전국의 수소 충전 스폿이 160군데가 된다고 해서, 이러한 상황이 극적으로 개선될 것 같지는 않다. 제이하임 관계자는 ‘수소 스테이션을 점에서 선으로, 선에서 면으로’라는 의의를 강조하지만, 160군데는 면이라 할 수 없다. 장거리 운전이 가능할 수는 있어도, 일상적으로 사용하는 것을 생각하면 편도 50km 내지 그 이상의 거리를 수소 보급을 위해 달려가야 한다면 누가 그 차를 끌 것인가?

 

결국 FCEV를 끌 수 있는 것은 수소 스테이션 근처에 사는 사람밖에 없을 것이다.

 

「짧은 충전 시간」이라는 장점이 「대기시간」으로 인해 묵살된다

 

현재의 수소 스테이션이 대량의 사용자를 수용하지 못한다는 것도 문제라 할 수 있다.

 

FCEV가 배터리식 EV를 이길 수 있는 장점은 실제로 3분 정도면 충전할 수 있다는 것이다. 하지만 충전 시간만 짧을 뿐, 연속적으로 수소를 보급할 수 있을지는 또 다른 문제다.

 

700기압의 고압 탱크를 충전할 수 있을 만한 축압은 순식간에 만들어지지는 않기 때문에, 1시간 당 충전 가능한 대수는 2대, 많으면 6대이다.

 

지금은 하루에 1대도 오지 않는 한가한 스테이션이 많기 때문에 아직은 먼 얘기이긴 하지만, 대수가 증가하면 ‘짧은 충전 시간’이라는 장점이 ‘대기시간’으로 인해 묵살돼 버릴 것이다.

 

그럼에도 제이하임에 의해 수소 스테이션이 증설된다면, 홋카이도에는 스테이션이 1개도 없고, 도호쿠에는 센다이에만 있으며, 큐슈 지방에서는 오이타보다 남쪽에는 하나도 없고, 산인에서 데와까지의 일본해 쪽에는 전혀 없다는 현재 상황보다는 나아지기는 할 것이므로, 아주 그 의미가 없는 것은 아니다.

 

그런데 FCEV의 문제는 수소 스테이션만이 아니다. 사실은 좀 더 고민스러운 문제가 존재한다. 먼저, 사용자의 입장에서는 FCEV의 가격, 연료인 수소의 가격이 모두 비싸다는 것이 문제이다.

 

똑같은 도요타의 ‘캠리 하이브리드’라면 절반 정도의 연료비로도 충분하다

 

도요타가 전 세계를 선도하며 발매한 양산형 FCEV ‘MIRAI’는 수소 1kg당 100kg 정도를 주행한다. 스테이션의 수소 가격은 1088엔~1500엔인데, 똑같은 도요타의 ‘캠리 하이브리드’라면 절반 정도의 연료비로도 충분하다. FCEV를 특히 좋아하는 사람이 아니라면, 이것을 구매할 이유가 없을 것이다.

 

한편, 환경보호라는 측면에서는 수소의 제조부터 주행까지의 총 에너지 효율이 낮다는 것이 큰 장애물이라 할 수 있다. EV보다 크게 뒤처지고 있는 것은 물론, 석유나 가스를 개질하여 수소를 만들게 된다면, 최근 빠르게 효율이 좋아지고 있는 엔진 자동차에도 미치지 못할 것이다.

 

적어도 재생 에너지나 제4세대 원자로인 고온 가스로에서 유래한 수소, 또는 제철소나 제유소에서의 부산물인 수소를 사용하지 않는다면, FCEV를 보급하는 대의명분이 서지 않을 것이다.

 

수소 에너지에 가담하는 것은 전혀 소용없는 일인가?

 

수소 스테이션을 160개로 늘린다한들, 이러한 문제가 해결되지 않는 한 FCEV가 보급되기는 어렵다. 그럼 현재 수소 에너지에 가담하는 것은 전혀 소용없는 일일까?

 

어디까지나 필자의 개인적인 의견이지만, 소용없지는 않다고 생각한다.

 

FCEV는 기술의 일상생활화, 비용, 열효율에 있어서 배터리 EV에 크게 뒤처지는 것은 사실이지만, 대량 저장이 용이하고 보급 시간이 짧으며, 수소를 발생시키기 위한 1차 에너지가 다양하다는 것 등의 장점이 있다.

 

예를 들어, 한때 각광을 받았던 제철소 및 제유소로부터 얻은 부생수소가 있다. 부생수소의 불순물을 저렴한 비용으로 제거할 수 있다면, ‘폐 에너지’를 효율적으로 활용한다는 의의가 생긴다. 현재, 부생수소는 발생원인 공장에서 자가 사용하고 있어, 잉여분은 없다.

 

하지만 “경제산업성이 수소를 자가 사용해야 한다고 하기 때문에 억지로 모든 부생수소를 사용하고 있을 뿐, 여기에 가격을 매긴다면 공업 원료로서 판매하는 것이 훨씬 좋을 것”(석유 제조원 관계자)이므로, 사실은 부생수소가 발생하는 기업도 판매하고 싶어 하는 경우가 꽤 있다고 할 수 있다.

 

재생 에너지에서 유래한 수소가 기대를 받는 이유

 

재생 에너지에서 유래한 수소에도 기대를 해볼 수 있다.

 

재생 에너지를 통해 만들어진 전력의 도매가격은 최근 크게 하락하여, 지역에 따라서는 수력, 원자력 등 모든 전력 중에서 가장 가격이 낮은 편이다.

 

2016년 12월, 스웨덴의 전(前) 에너지청 장관이자 샬머스 공과대학의 교수인 토머스 카버서가 일본에 방문했다. 히비야의 일본 기자 클럽에서 강연을 열었을 때, 스코틀랜드 및 북유럽 4개국, 네덜란드 등을 포용하는 전력 시장의 가격을 소개하였다.

 

재생 에너지 전력의 도매가격은 1kWh당 무려 2엔 정도다. 이것은 극단적인 예를 들자면, 최근 전 세계의 재생 에너지 전력의 도매가격이 10엔에도 미치지 못하여, 3~5엔/kWh인 경우도 증가하고 있는 실정이다.

 

이것을 배터리 EV에 직접 충전하면, 물론 비용은 가장 저렴하다. 하지만 이렇게까지 전력 가격이 내려가면 물의 전해에 의한 수소의 제조 및 운송, 저장을 하려면 이전의 전력에 비해 비용이 2배 내지 3배로 뛰어오르긴 하지만, 석유 연료와의 주행 비용 차이를 벌릴 수 있어, FCEV가 일반 사용자에게 지지를 받게 될 가능성이 생긴다.

 

또한 수소는 전력에 비해 대량 저장, 대량 운송에 적합하기 때문에, 재생 에너지의 불안정함을 흡수하는 완충제로서도 기능하게 될 것이다.

 

그러한 장점을 살릴 수 있는 기반 기술 및 인프라가 마련되면, 비용 면에서는 뛰어나지만 배터리의 크기가 커져 전류 및 충전 전압이라는 벽에 부딪히게 될 배터리 EV와의 공존이 가능할 수도 있을 것이다.

 

물론 차량 쪽의 기술 혁신은 필요하다. 적어도 지금의 FCEV의 구조로는 비용적으로도 성립되지 않는다. 고압 탱크 없이 저렴한 비용으로 내구성이 좋은 연료전지 스택을 만들지 못하면, 차량 가격은 낮출 수 없을 것이다.

 

이와 관련하여 다양한 시범적인 기술이 나와 있지만, 적절한 비용으로 자동차에 탑재할 수 있는 것이 나타날 기미는 아직까지 없으며, “당분간은 고압 탱크, 고체고분자 연료전지를 사용할 수밖에 없다.” (연료전지차 개발에 참여하는 엔지니어)

 

일본은 수소 에너지에 대해 너무 좋은 이미지만을 심어주었다

 

기술혁신을 위해 긴 시간이 소요된다는 것은 어쩔 수 없지만, 미츠비시나 닛산이 2009년부터 2010년까지 도저히 장사로서 성립이 안 되는 양산형 전기자동차를 개발해온 결과, 부품 제조사가 성장하여, 양질의 부품을 저렴한 비용으로 조달할 수 있는 공급체인을 구축함으로써 전 세계를 선도해왔다는 사실을 생각하면, FCEV도 좋은 기술이 확립되기 전에 사회에 정착시키려 하는 것은 그리 잘못된 일만은 아니다.

 

다만 그것을 실현시키려면, 어디까지나 정공법으로 나아가야 할 것이다. 지금까지 일본은 수소 에너지에 대해 현실과 맞지 않는 좋은 이미지를 심어주는 데에만 몰두해왔다.

 

예를 들어, MIRAI의 발표회에서는 “수소는 지구상에 무한이 존재하는 에너지”라는 잘못된 좋은 인상을 심어줄 만한 캐치프레이즈를 사용했는데, 그럴 거면 물을 태워서 달리면 되는 것 아니냐는 반발심을 기를 뿐이다. 2018년 3월 5일에 있었던 제이하임의 설립회견 때에도, 주요 과제는 수소 공급 인프라일 뿐, 다른 과제에 대해서는 “주행 비용은 하이브리드 자동차와 비슷하다”는 등, 사실에 반하는 설명을 볼 수 있었다.

 

지금 중요한 것은 전력의 직접 이용에 대한 효율이 떨어지는 수소를, 차세대 에너지 플랫폼으로서 정비하는 “진정한 의의”가 어디에 있는지, 그러려면 어떠한 장애물을 극복해야 하는지, 그것을 극복한 후에는 어떤 멋진 미래가 실현될 것인지를 과학적으로 자세히 설명하는 것이다.

 

그래야 비로소 FCEV 및 수소 에너지 플랫폼을 정비하겠다는 관민의 합동 프로젝트가 국민의 지지를 받을 수 있을 것이다. 따라서 앞으로의 행방에 주목해야 한다.

 

출처 : https://www.huffingtonpost.jp/2018/03/28/ev-2018-0328_a_23397151/

 

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