수소에너지 이미지 수소에너지 이미지

2023.11.27 현대자동차

수소 Inside 3

우리 생각보다 훨씬 다양한 수소에너지 활용처

미래에 그린수소 생산이 상용화되고, 저장과 운송이 활성화되어 수소 공급이 원활해진다면, 그 수소로 만든 에너지는 어디에 사용할 수 있을까요?
공급도 중요하지만 안정적인 수소 밸류 체인 구축을 위해서는 규모 있고 안정적인 수소 수요처의 발굴도 필요합니다.

수소 수요 확대를 위해, 수소가 어디에 활용될 수 있는지와 수소 활용 기술의 개발 방안을 살펴봅니다.

향후 수소 수요 전망은?

부문별, 지역별 수소 수요 그래프 부문별, 지역별 수소 수요 그래프

자료 1. 부문별, 지역별 수소 수요 그래프
© IEA (2022), Global Hydrogen Review 2022

자료 1은 2019~2021년의 분야별·지역별 수소 수요와 2030년 전망을 보여줍니다. 먼저 2019년~2021년 현황을 살펴보면, 현재 주로 정유 및 산업 분야 위주로 수소가 활용됨을 알 수 있습니다.

2030년 전망은 어떨까요? STEPS (기존 정책 유지 시나리오) 기준으로는 수소 수요는 소폭 증가할 것으로 추정됩니다. 하지만 APS(기후 협약 충족 시나리오) 기준으로는 큰 차이가 있을 것으로 예상됩니다. 신규 수소 수요로 고려되는 기타 항목이 늘어나면서 차이가 발생하며, 기타 항목에는 수소 모빌리티, 수소 발전 등의 신규 수소 수요가 해당됩니다.

향후 탄소 중립 정책에 대한 관심이 커질것으로 예상되는데 그에 맞춰 신규 수소 수요 발굴이 지속적으로 확대될 것으로 예상됩니다.

수소 사회 가속화를 위해서는 신규 수소 수요 확대를 적극적으로 고민하고, 이전과는 다른 새로운 수소 수요를 창출해야 합니다. 모빌리티나 수소 발전과 같은 영역에서 새로운 기술 개발과 투자가 이루어지고, 수소 수요를 자극하기 위한 단계적 변화가 필요할 것입니다.

지금까지 수소는 어떻게 활용되어 왔을까?

위 자료에서 현재 수소 수요는 정유와 산업 분야가 거의 양분하고 있는 것을 확인했는데요. 정유와 산업 분야에서 수소는 어떤 형태로 사용될까요? 좀 더 자세히 알아보겠습니다.

정유 발전소 이미지 정유 발전소 이미지

정유

수소는 원유를 정제할 때 황을 제거하는 공정에 사용됩니다. 연료에 황이 포함될 경우 연소되면서 대기 중에 오염물질을 배출하기 때문에, 환경 보호를 위해 황 함량에 대한 규제는 지속적으로 강화되어 왔습니다. 이러한 품질 기준 확보를 위해 탈황 공정은 필수적이며, 여기에 많은 양의 수소가 사용되고 있습니다.

제철 이미지 제철 이미지

메탄올 트럭 이미지 메탄올 트럭 이미지

산업

수소는 다양한 화학 제품을 만드는 재료로도 활용될 수 있습니다. 대부분의 비중은 암모니아(NH3) 생산이 차지하며, 메탄올(CH3OH) 생산 비중도 높은 편입니다.

수소는 어떻게 활용될 수 있을까?

수소 수요 확대를 위해 다양한 수소 활용 기술이 개발 중인 가운데, 현재 주목받고 있는 분야로는 수소 모빌리티나 수소 발전 분야 등이 존재합니다.

1. 모빌리티 분야에서의 수소 사용

먼저 모빌리티 분야의 경우, 수소전기차와 같은 승/상용 차량은 이미 상용화 단계에 와 있습니다. 현대자동차는 2013년 세계 최초 양산형 수소전기차인 ‘투싼 ix35 퓨얼셀’을 선보이며 상용화의 문을 열었고, 2018년 출시된 ‘넥쏘’를 통해 세계에서 가장 많이 팔린 수소전기차 타이틀을 거머쥐었습니다. 이후 수소전기트럭, 수소전기버스 등으로 라인업을 확대하고 있습니다.

현대자동차 수소전기차 개발 성과

수소 연료 전지 수소 연료 전지

1998

수소연료전지
개발 부서 설립

독자 시스템 개발 독자 시스템 개발

2006

독자 시스템 개발

투싼 ix35 퓨얼셀 투싼 ix35 퓨얼셀

2013

투싼 ix35 퓨얼셀

FC Power
100kw
Driving Range
415km
넥쏘 넥쏘

2018

넥쏘

FC Power
95kw
Driving Range
609km
엑시언트 수소전기 트럭 엑시언트 수소전기 트럭

2020

엑시언트 수소전기 트럭

FC Power
180kw
Driving Range
400km
일렉시티 수소전기 버스 일렉시티 수소전기 버스

 

일렉시티 수소전기 버스

FC Power
180kw
Driving Range
474km
N비전 74 롤링랩 N비전 74 롤링랩

2022

N비전 74 롤링랩

FC Power
95kw
Driving Range
↑600km
유니버스 수소전기 버스 유니버스 수소전기 버스

2023

유니버스 수소전기 버스

FC Power
180kw
Driving Range
635km
엑스언트 수소전기 트랙터 엑스언트 수소전기 트랙터

 

엑스언트 수소전기 트랙터

FC Power
180kw
Driving Range
720km

* FC Power : 연료전지 출력
* Driving Range : 1회 충전 시 주행거리

차량 부문별 수소 소비량 표 차량 부문별 수소 소비량 표

자료 2. 차량 부문별 수소 소비량
© IEA (2022), Global Hydrogen Review 2022
* 상용차는 LCV, 중 · 대형 트럭을 의미 (출처 : 레포트 내 첨부 설명)

자료 2에서는 IEA에서 분석한 19년~21년 사이의 승용/버스/상용차 분야의 수소 소비량을 확인할 수 있습니다. 파란색 면은 승용차, 연두색 면은 버스, 민트색 면은 상용차의 수소 소비량을 나타냅니다.

특히 모빌리티 분야에서 수소 소비량은 꾸준히 증가해왔고, 특히 버스 및 상용차는 승용차보다 크기가 크다 보니, 수소를 상대적으로 더 많이 소비하였습니다.

또한 앞으로도 다양한 수소 모빌리티의 개발을 통해서 모빌리티 분야의 수소 소비량이 증가할 것으로 보입니다.

2. 발전 분야에서의 수소 사용

수소 연료전지 발전 시스템 수소 연료전지 발전 시스템

미래에는 발전 분야에서도 수소의 활용도가 높아질 것입니다. 현대자동차는 넥쏘에 탑재되는 수소 연료전지 시스템을 기반으로 수소 연료전지 발전 시스템을 제작했습니다. 이 수소 연료전지 발전 시스템은 차량 충전뿐만 아니라 일반적인 발전 인프라로도 활용할 수 있습니다.

현대자동차의 수소 연료전지 시스템,
어떻게 사용되고 있을까요?

수소 연료전지 시스템 수소 연료전지 시스템

  • 전기차 레이싱 경기 ‘ETCR(Electric Touring Car Racing) 전기차 레이싱 경기 ‘ETCR(Electric Touring Car Racing)

    2021년에 첫 출범한 전기차 레이싱 경기 ‘ETCR(Electric Touring Car Racing)’에서 현대자동차는 수소를 전력으로 변환하는 이동형 수소 연료 전지 발전 시스템을 제공했습니다. 160kW 급 발전 모듈로 ETCR에 참여한 전기차 충전을 위한 인프라를 구축하며 검증된 연료전지 기술을 선보였습니다.

  • 울산 화력발전소내 수소 연료전지 발전 시스템 울산 화력발전소내 수소 연료전지 발전 시스템

    뿐만 아니라 울산 화력발전소 내 1MW급 수소 연료전지 발전 시스템을 구축하면서 국내 독자기술 기반 수소 연료전지 발전 시스템을 본격 가동했습니다. 500kW 발전 용량의 컨테이너 모듈 2대로 구성되었으며 연간 8,000MWh의 전력 생산이 가능합니다.

    이러한 수소 연료전지 발전 시스템은 친환경적이고, 에너지 소비 지역과 가까운 곳에서 중소 규모로 전기를 생산하는 ‘분산형 발전’ 형태로서 대규모 송전설비가 필요 없다는 장점이 있습니다. 향후 컨테이너 대수에 따라 수십 내지 수백 MW로 공급량 확장도 가능할 전망입니다.

터빈 발전기의 연료로 수소를 사용하는 방식 터빈 발전기의 연료로 수소를 사용하는 방식

그 외에 연료전지 기반으로 수소의 산화환원 반응을 이용해 전기를 생산하는 것이 아닌, 터빈 발전기의 연료로 수소를 사용하는 방식도 있습니다. 이 경우 천연가스(LNG)와 함께 연소하는 경우가 많으며, 이를 LNG-수소 혼소 발전이라고 합니다. 또한 수소는 수소 환원 제철*과 같은 철강을 만들 때 활용할 수 있습니다. 이처럼 수소에너지는 생각보다 훨씬 많은 곳에 사용될 수 있습니다. 모빌리티 분야뿐만 아니라 다양한 분야에서 수소에너지를 만나볼 수 있기를 기대해 봅니다.

* 수소 환원 제철 : 철광석에서 산소를 환원할 때 석탄 가스 대신 수소 가스를 사용하여 생산한 철