수소 연료전지 시스템의 지속가능성은 과연 어디까지일까? 이런 궁금증에 대한 해답을 현대자동차그룹이 내놨다.

현대자동차그룹은 7일 ‘하이드로젠 웨이브(Hydrogen Wave)’ 글로벌 온라인 행사를 열고 수소사업의 명확한 비전과 세계 최고 수준의 새로운 수소연료전지 및 수소모빌리티의 실체를 대거 공개하며 2040년을 수소에너지 대중화의 원년으로 만들겠다고 선언했다.

정의선 현대차그룹 회장은 이날 기조 발표자로 나서 “현대차그룹이 꿈꾸는 미래 수소사회 비전은 수소에너지를 ‘누구나, 모든 것에, 어디에나(Everyone, Everything, Everywhere)’ 쓰도록 하는 것”이라며 “우리는 이런 수소사회를 2040년까지 달성하려 한다”고 밝혔다.

특히 정의선 회장은 “수소사회 실현을 앞당길 수 있도록 앞으로 내놓을 모든 상용 신모델은 수소전기차 또는 전기차로만 출시하고 2028년까지 모든 상용차 라인업에 수소연료전지시스템을 적용하겠다”며 “이를 위해 가격과 부피는 낮추고 내구성과 출력을 크게 올린 수소연료전지시스템을 선보일 것”이라고 발표했다. 이 같은 상용차의 전면적인 친환경 전환 계획 발표는 세계 자동차 회사 중 처음이다.

하이드로젠 웨이브는 현대차그룹이 처음 선보이는 수소 관련 글로벌 행사로 인류의 지속가능성을 위해 에너지 패러다임을 전환하고 수소사회를 조기 실현할 수 있도록 큰 변화의 물결을 일으키겠다는 의미가 담겨 있다.

현대차그룹은 이날 발표에 이어 8~11일 경기도 고양시 킨텍스에서 ‘수소모빌리티+쇼’와 연계해 일반인도 관람할 수 있는 하이드로젠 웨이브 전시행사를 4일간 진행한다.

수소 경제 관련 글로벌 최고경영자(CEO) 협의체인 수소위원회에 따르면 2050년 전 세계 에너지 소비량의 18%를 수소에너지가 차지하게 될 것이고 시장 규모는 2조5000억 달러(약 2750조원), 연간 CO2 감축효과는 60억톤 이상일 것으로 추산된다. 고용창출 효과는 3000만 명에 이를 것으로 예상된다.

현대차그룹은 1998년부터 수소연료전지 개발 조직을 신설하고 관련 기술 개발에 매진하는 등 친환경 시대를 앞장서서 준비해왔다. 그 결과 2013년 세계 최초로 수소전기차의 본격적인 양산 체제를 갖추고 투싼 FCEV를 선보였으며, 2018년에는 뛰어난 상품성을 갖춘 수소전기차 넥쏘를 출시했다. 2020년 7월에는 세계에서 처음으로 수소전기 대형트럭 양산체제를 구축하고 유럽으로 수출을 시작한 바 있다.

현대차그룹은 하이드로젠 웨이브에서 2040년까지 수소에너지로 산업 및 사회 전반에 획기적인 변화를 일으키겠다는 ‘수소비전 2040’을 제시했다.

우선 현대차그룹은 수소전기 상용차 대중화를 통한 전 지구적 배출가스의 저감을 추진한다.

<수소 트랙터>

현대차그룹은 2028년까지 글로벌 자동차 업계 최초로 이미 출시된 모델을 포함한 모든 상용차 라인업에 수소연료전지를 적용할 예정이다. 앞으로 대형 트럭, 버스 등 모든 상용차 신모델은 수소전기차와 전기차로 출시해 배출가스가 아예 나오지 않도록 할 방침이다.

이처럼 수소연료전지가 탑재된 상용차들이 한국의 대중교통과 물류 시스템에 선제적으로 투입됨에 따라 한국의 친환경 모빌리티 생태계는 다른 국가들에 본보기가 될 것으로 기대된다. 이를 통해 2030년 내수 상용차 시장에서만 연간 20만 톤 이상의 수소 수요가 창출될 것으로 보인다

현대차그룹은 수소연료전지 상용차를 앞세워 연 40만 대에 이르는 유럽 중대형 상용차 시장에 본격 진출하는 등 글로벌 확산을 가속화할 계획이다.

또한 현대차그룹은 2030년 전 세계 700만 대에 이를 것으로 전망되는 소형상용차 시장을 공략하기 위해 전장 5~7m 수준의 수소연료전지 PBV(목적기반 모빌리티)를 개발하고, 향후 상용차 부문에 자율주행과 로보틱스까지 결합해 사업 역량을 더욱 강화할 방침이다.

상용차는 승용차보다 통상적으로 평균 운행거리와 운행시간이 훨씬 긴 만큼, 차량당 배출하는 탄소량도 상대적으로 많기 때문에 상용차에 연료전지를 선제적으로 탑재함으로써 배출가스를 대폭 줄이고 범지구적 환경보호에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

<트레일러 드론>

특히 이날 하이드로젠 웨이브 발표행사에서는 미래 장거리 물류를 위한 현대차그룹의 무인 운송 시스템 콘셉트 모빌리티인 ‘트레일러 드론’이 최초로 공개돼 주목을 받았다.

트레일러 드론은 수소연료전지 및 완전 자율주행기술이 적용된 2대의 ‘e-Bogie(이-보기)’ 위에 트레일러가 얹혀 있는 신개념 운송 모빌리티로, 일반 트레일러보다 좁은 반경으로 회전할 수 있다. Bogie(보기)는 열차 하단의 바퀴가 달린 차대를 뜻한다.

현대차그룹은 트레일러 드론이 1회 충전으로 1000㎞ 이상을 주행할 수 있도록 개발하고 있으며 이-보기는 콘테이너 트레일러와 별도로 운행할 경우 화물운송, 건설, 소방, 구조 등 다양한 분야에서 활용할 수 있다.

정의선 회장은 “수소연료전지를 자동차 이외의 모빌리티 및 에너지 솔루션 분야에도 적용하는 등 미래 비즈니스 영역을 지속해서 확장하겠다”며 “트램, 기차, 선박, 도심항공모빌리티(UAM) 등 다양한 이동수단뿐 아니라 주택, 빌딩, 공장, 발전소 등 일상과 산업 전반에 연료전지를 적용해 전 세계적인 수소사회 실현에 기여할 것”이라고 밝혔다.

이미 현대차그룹은 다양한 분야에 활용되는 수소연료전지시스템을 생산하고 있으며, 수소연료전지시스템 브랜드 ‘HTWO(에이치투)’ 등을 통해 글로벌 사업 본격화에 나섰다.

나아가 현대차그룹은 수소 생태계 확대를 위해 자사 제품뿐만 아니라 다른 브랜드의 모빌리티에도 연료전지시스템이 탑재될 수 있도록 시스템과 기술을 제공하는 방안을 추진 중이다.

현대차그룹은 선도적인 기술 개발과 가치사슬의 혁신으로 수소에너지의 공급 가격도 크게 낮춰 경제성을 확보할 계획이다. 이를 위해 각국 정부 및 관련 업계와의 협력을 확대하고 있다.

현대차그룹은 현재의 수소연료전지시스템보다 크기와 가격은 낮추고 출력과 내구성을 높인 차세대 연료전지시스템으로 향후 수소사회 실현을 앞당긴다는 계획이다.

현대차그룹은 하이드로젠 웨이브에서 2023년 내놓을 3세대 수소연료전지시스템의 시제품인 100㎾급과 200㎾급 연료전지시스템도 세계 최초로 공개했다.

100㎾급 연료전지시스템은은 넥쏘에 적용된 2세대 연료전지시스템에 비해 부피를 30% 줄였다. 상용차용으로 개발 중인 200㎾급 연료전지시스템은 넥쏘의 시스템과 비교해 크기는 비슷하지만, 출력은 2배 정도 강화했다. 내구성 역시 2배~3배 높인다. 향후 상용차용 고내구형 연료전지시스템은 50만㎞ 이상 주행거리를 확보할 계획이다.

현대차그룹이 개발 중인 3세대 연료전지시스템의 가격은 지금보다 50% 이상 낮출 계획인데, 2030년경에는 가격을 더욱 낮춰 수소전기차가 일반 전기차 수준의 가격 경쟁력을 가질 것으로 전망하고 있다.

이와 관련, 김세훈 연료전지 사업부장(부사장)은 가격 경쟁력에서 수소차가 배터리 전기차보다 열세 아니냐는 질문에 “18년 전과 비교하면 가격이 98% 떨어졌다”면서 “수소차는 강철과 알루미늄, 플라스틱 등 98%가 기존 자재이며, 신재료는 그다지 비싸지 않다. 그래서 계속 기술을 발전시키고 대량생산을 해야한다”고 강조했다. 부품들의 기술을 개선하고, 원자재의 비용효과를 높이면서 대량생산이 된다면 가격이 더 떨어질 수 있다는 얘기다.

3세대 연료전지시스템은 다양한 형태로도 응용이 가능하다. ‘파워 유닛 모듈’은 ㎿(메가와트)급 발전을 위해 추진 중인 시스템이다. 100㎾급 연료전지시스템을 여러 개 연결해 500㎾, 1㎿ 등 다양한 출력을 제공할 수 있으며, 전력 소모량이 큰 대형 선박, 기차, 건물 등에 공급된다.

<플랫형 시스템>

마찬가지로 이 시스템이 적용될 '플랫형 연료전지시스템'은 두께가 25㎝ 정도에 불과해 평평하고 높이가 낮은 공간에 유용하게 쓰일 예정이다. 차량 상부나 하부에 시스템을 설치할 수 있어 실내 공간 확보에 유리하며 향후 PBV(목적기반 모빌리티), MPV(다목적 차량), 버스, 트램, 소형 선박 등에 폭넓게 적용될 수 있다.

현대차그룹은 하이드로젠 웨이브에서 트레일러 드론 외에도 그룹이 개발 중인 새로운 수소모빌리티 및 수소연료전지시스템을 대대적으로 공개했다.

수소모빌리티는 배출가스가 나오지 않아 환경친화적인 것뿐 아니라 짧은 충전시간, 긴 주행거리 등이 주요 특징이다.

<비전 FK>

수소차에 전기차의 강점을 융합한 고성능 수소연료전지차 ‘비전 FK’도 이날 세계 최초로 공개됐다. 비전 FK에는 연료전지와 고성능 PE 시스템(Power Electric System)이 결합해 있고 1회 충전 시 최대 주행거리 목표는 600㎞에 달한다. 출력은 500㎾(680마력) 이상, 정지 상태에서 시속 100㎞까지 걸리는 시간은 4초 미만으로 수소차로도 고성능차를 만들 수 있다는 가능성을 보여준다.

알버트 비어만 사장은 “지금 당장은 배터리 전기차가 고성능차를 만들기에 유리하다”면서도 “수소차는 계속 발전하게 될 것”이라고 밝혔다.

‘레스큐 드론’은 수소연료전지 이-보기에 비행 드론과 소방용 방수총이 결합된 모빌리티로, 드론을 띄워 재난현장을 촬영하면서 방수총을 가동해 화재를 진압하고 인명을 구조한다.

<레스큐 드론>

원격주행과 자율주행이 모두 가능하고, 제자리에서 돌거나 대각선으로 움직이는 크랩워크를 구현할 예정이며 1회 충전 시 주행거리는 450~500㎞ 정도다.

현대차그룹은 수소전기차에 수소를 충전하거나 외부에 전기를 공급할 수 있는 새로운 개념의 수소모빌리티들도 함께 선보였다.

그 중 'H 무빙 스테이션'은 수소전기차에 수소를 충전하는 설비가 장착된 이동형 수소충전소로 수소차 고객의 편의를 개선하기 위해 개발하고 있다. 수소충전소가 보급되지 않은 지역이나 충전수요가 급증하는 지역에 투입돼 수소 인프라 확충에 기여할 예정이다.

<이동식 수소충전소>

이밖에 재난구호차량은 연료전지와 전기 충전기가 사륜구동이 가능한 험로 주행용 차량에 결합한 모빌리티로, 수소로 발전을 한 뒤 재난지역 및 험지 등에 전력을 지원한다. 긴급하게 전기차를 충전하는 역할도 수행할 수 있다.

한편 하이드로젠 웨이브 발표행사 이후 '수소모빌리티+쇼'와 연계해서 열리는 킨텍스 전시행사에는 현대차, 기아, 현대모비스, 현대로템, 현대제철, 현대위아, 현대케피코 등 현대차그룹의 7개 그룹사가 함께 참여해 총 18개의 전시물을 선보인다.

그룹사의 다양한 전시물들은 총 4872㎡ 면적의 전시장에 ▲수소시대로의 개막 ▲수소차와 환경 ▲모빌리티로의 확장 ▲수소 비전 등 주제별 구역에 맞게 배치될 계획이다.

특히 전장 15.3m에 달하는 트레일러 드론이 자율주행으로 전시장 내 직선로를 지난 후 선회용 로터리를 회전해 다시 출발점으로 복귀하는 광경은 관람객들에게 큰 볼거리를 제공할 전망이다.

온라인 발표에서 공개한 제품 외에도 이들 그룹사들의 수소 기술력이 집약된 ▲근거리 배달용 수소모빌리티 엠비전(M.Vision) 2GO ▲도심형 초소형 전기 모빌리티 엠비전 POP ▲어린이들이 직접 운행 가능한 전동 미니카 키즈 넥쏘 ▲세계 최초로 양산된 수소전기 대형 상용차인 엑시언트 수소전기트럭 ▲엑시언트 수소전기트럭을 기반으로 개발 중인 엑시언트 수소전기트랙터 ▲기존 디젤버스를 대체할 수소전기버스 ▲배터리와 수소연료전지 하이브리드 시스템으로 가동하는 수소전기트램이 전시된다.

이밖에 ▲올해 최초로 열린 순수 전기차 모터스포츠 대회 ETCR(Electric Touring Car Racing)에 공급한 이동형 연료전지 발전기 ▲지게차, 굴착기용 수소연료전지 발전시스템인 파워팩(30㎾급, 50㎾급 두 종류) ▲철광석과 수소의 결합으로 철과 물이 나오는 친환경 철강 공정을 역동적으로 표현한 친환경 제철 공정 조형물 ▲수소공급시스템 모듈, 연료전지 제어기 등 연료전지시스템 부품군 등도 관람객에 소개된다.

최근 수년간 주요 국가들이 경쟁적으로 수소 로드맵을 발표하며 미래 수소사회의 청사진을 그리면서 수소로의 에너지 패러다임 전환에 탄력이 붙고 있다.

한국은 2040년까지 세계 최고 수준의 수소경제 선도국가로 도약하겠다는 내용의 수소경제 활성화 로드맵을 2019년 1월 선보였고 앞서 일본은 2017년 수소기본전략에서 2050년까지의 장기적인 수소사회 비전을 공개했다.

독일은 2020년 6월 국가수소전략을 발표한 뒤 연방정부 차원에서 수소시장 개발 및 기술 제고를 위한 투자를 진행하고 있고, 같은 해 7월에는 유럽연합(EU) 집행위원회가 수소경제전략을 통해 전 산업 분야에서 수소 활용을 확대하겠다고 선언했다.

또 같은 해 10월 중국은 에너지 절감 및 신에너지차 기술 로드맵에서 2035년까지 수소전기차를 누적 100만대 보급하겠다는 목표를 설정했다. 이어 11월엔 미국이 에너지부 주관으로 수소 프로그램을 발표해 그동안 추진해 온 다양한 연구개발 프로젝트를 통합해 구체적인 실행방안을 제시했고 최근 바이든정부에서는 미국 교통·환경센터가 2035년까지 수소버스 1만7000대 도입 방안이 포함된 대중교통 전동화 전략을 공개했다.

정의선 회장은 “수소는 인류가 환경재앙을 극복하는 데 있어 강력한 솔루션 중 하나임이 확실하다”며 “하지만 일부 국가나 기업의 노력만으로 우리가 바라는 수소사회로 빠르게 전환하기는 쉽지 않다”고 말했다. 그러면서 정 회장은 “현대차그룹은 책임감 있는 글로벌 기업시민으로서 인류의 미래를 위해 수소사회를 앞당길 수 있도록 적극적으로 노력하겠다”며 “각국 정부와 기업들의 많은 동참이 필요하다”고 강조했다.

정 회장은 수소 충전 인프라 확대계획을 묻는 기자의 질문에 대해 “중요한 질문이다. 글로벌 인프라는 수소 사회에서 중요하므로 더 긴밀한 민관 협력이 필요하다”고 강조했다. 수소 인프라 확충은 현대차그룹만으로는 힘들고, 정부와 다른 기업의 협력이 절실하다는 의미다.
 임의택 기자 (ferrari5@rpm9.com)