수소는 가까운 미래의 가장 이상적인 에너지 중 하나로 꼽힙니다. 청정한 무공해 에너지원이라는 이유에서죠.
국내 기업들과 정부도 수소 사회의 실현을 위해 힘을 모으고 있습니다. 최근엔 환경부와 SK E&S, 현대자동차가 ‘수소버스 전환’ 사업에 맞손을 잡았어요. 기업 통근용으로 사용되는 경유·압축천연가스(CNG) 버스를 친환경 수소버스로 전환하는 ESG경영에 민·관이 뜻을 함께한 건데요. 고정된 노선을 장기 운행하는 통근버스가 수소버스로 전환되면 온실가스 배출량을 대폭 줄일 수 있기 때문이에요.
현재 국내 전세버스(경유버스) 4만여대 중 약 88%인 3만5000여대가 통근·통학용으로 운행 중인데요. 향후 이를 모두 수소버스로 교체하면 연간 220만톤(t)의 이산화탄소가 감축된다고 해요.
이에 환경부는 보조금 지원을, 현대자동차는 수소버스 공급을, SK E&S는 연료인 액화수소의 충전 인프라를 구축·운영하기로 협의했습니다. 일단 올해까지 250여대, 2026년까지 누적 기준 2000여대의 통근버스가 수소버스로 전환될 예정이에요.
그럼 오늘은 현대자동차가 생산하는 ‘수소버스’와 SK E&S가 추진 중인 ‘액화수소 충전 인프라’가 각각 어떤 특징을 갖췄는지 살펴보도록 할게요.
친환경차에 승차감까지 높여
현대자동차는 수소경제 실현의 핵심인 수소전기차 생산에 적극 나서고 있습니다. 특히 이번 유니버스 수소전기버스 출시를 통해 현대자동차는 수소전기 대형 상용차의 전 라인업을 구축하게 됐어요.
앞서 현대자동차는 2019년 초저상 시내버스 ‘일렉시티 수소전기버스’를 국내에서 처음 공개했고 이듬해인 2020년엔 세계 최초로 대형 수소전기트럭인 ‘엑시언트 수소전기트럭’ 양산에 성공했어요. 이후 같은 해 10월 스위스서 운행을 시작, 지난해부터는 국내에서 판매를 개시한 바 있어요.
이번 협약으로 전환되는 수소버스는 현대자동차가 올해 4월 선보인 ‘유니버스 수소전기버스’인데요. 유니버스 수소전기버스는 2021년 경찰용 버스로 개발을 시작해 지난해 일반 고속형 버스로 개발이 완료됐어요.
고속 대형버스급에 수소연료전지 시스템이 탑재돼 에너지 생산부터 운행까지 오염 물질을 배출하지 않아요. 전기화학반응으로 전기를 생성하고 모터를 구동하기 때문에 이산화탄소 배출량은 ‘제로’이고 물만 배출해요.
이 버스의 1회 충전 시 주행 가능 거리는 최대 635km에요. 최고 출력 180kW 수소연료전지 시스템과 최고 출력 335kW, 최대 토크 1,200N·m의 모터, 48.2kWh의 고출력 리튬 이온 배터리가 장착됐거든요.
특히 해당 버스에 적용된 ‘자기유변유체(MR·Magneto Rheological fluid) 댐퍼’가 승차감 향상에 큰 역할을 했어요. ‘MR 댐퍼’는 오일 대신 자기유변유체를 주입해 자성으로 변환할 수 있는 충격제어 장치인데 주로 최고급 차량에 적용돼요. 해당 기술이 상용차에 탑재된 것은 세계 최초라고 해요. 차량 좌우·앞뒤 흔들림을 감소시키는 제어 로직도 들어가 주행 안정성을 높였어요.
운전자 보조 시스템의 첨단화를 통해 상품성과 안전 성능을 확보한 것도 장점인데요. △스마트 크루즈 컨트롤 △전방 충돌방지 보조 △차선 이탈 경고 △운전자 상태 경고 △햅틱 스티어링 휠 △후방 모니터 △후방 주차 거리 경고 등 성능이 탑재됐습니다.
현대자동차 관계자는 “2028년까지 모든 상용차 라인업을 친환경차로 전면 전환하겠다는 계획에 따라 유니버스 수소전기버스 출시를 통해 대형 상용차 전 차종에 수소연료전지 시스템을 적용했다”며 “친환경 상용차에 대한 고객들의 많은 수요에 대응할 수 있도록 최선을 다할 것”이라고 설명했어요.
부피 작은 액화수소, 운송·충전소 비용서 이점
SK E&S가 이번 협약을 통해 공급 예정인 ‘액화수소’는 미래 수소경제의 게임체인저가 될 것으로 기대받고 있습니다. 높은 안전성 및 대용량 저장·운송으로 운송비 절감이 가능하다는 장점을 갖추고 있기 때문인데요.
액화수소는 기체수소를 영하 253℃ 극저온으로 냉각해 액체 형태로 만든 수소예요. 천연가스를 냉각해 액화한 액화천연가스(LNG)와도 유사한 원리죠.
이때 액화수소의 부피는 기체수소 대비 800분의 1로 줄어들어요. 이송 효율도 높아집니다. 액화수소 1회 운송량은 기체수소 대비 10배에 달해요. 기체수소는 부피가 큰 수소 기체를 고압으로 압축·유통해야 해서 폭발위험이 있었는데 그 점도 해결이 되는 셈이고요.
액화수소 충전소 설치에 필요한 부지 면적도 기체수소 충전소 대비 3분의 1 수준입니다. 그래서 도심지 구축에 용이한 편이에요. 충전속도도 빨라요. 같은 시간 기준 기체수소 대비 약 4배 이상 차량에 충전이 가능합니다.
다만 기체수소의 단순 압축·저장 방식과 비교했을 때, 액화수소의 저온 액화 과정은 많은 에너지를 필요로 한다는 단점이 있어요. 때문에 액화수소가 경제성을 확보하기 위해서는 일정 수준 이상의 소비를 통한 대용량 이송 등 이점을 극대화할 과제를 갖고 있죠.
액화수소의 경우 아직 국내서 상업 생산이 되고 있진 않아요. 하지만 SK E&S 등 3개 기업이 액화수소플랜트를 준비하고 있고, 연내 준공돼 연간 최대 4만t 가량의 액화수소가 생산·공급될 예정입니다.
SK E&S는 인천 지역에 연간 최대 3만t 규모의 액화수소 생산이 가능한 액화수소플랜트를 건설 중인데요. 올해 말부터 상업가동을 시작해 전국 수요처에 액화수소를 공급할 방침이라고 해요. SK인천석유화학에서 생산되는 기체수소를 활용해 이를 고순도로 정제한 뒤 액화수소 형태로 전국에 유통할 계획이에요.
SK E&S 관계자는 “당사에서 생산한 액화수소는 전국 거점 지역 충전소를 통해 공급할 예정”이라며 “미국 글로벌 수소기업 플러그파워와의 합작법인 ‘SK 플러그 하이버스’를 중심으로 버스 차고지 등 주요 수요처 인근에 액화수소 충전소 구축을 추진 중”이라고 밝혔습니다.
[테크따라잡기]는 한 주간 산업계 뉴스 속에 숨어 있는 기술을 쉽게 풀어드리는 비즈워치 산업부의 주말 뉴스 코너입니다. 빠르게 변하는 기술, 빠르게 잡아 드리겠습니다. [편집자]
