본문 바로가기
자동차 학습/수소(연료전지)자동차

일본의 수소차 계획 현황

by 자동차 전문 교육 자동차 역사가 2021. 1. 6.
반응형

일본의 수소차 계획과 한계

 

일본의 다른 주유소처럼 보이지만, 도쿄 시바코엔 인근의 이와타니 수소 주유소는 대형 간판 "H2"와 휘발유 냄새가 전혀 나지 않는 점, 그리고 고객이 매우 부족한 점 등 세 가지로 구분된다. 그만큼 수소차 충전에 대한 수요가 적었다.

시바코엔은 정부 부처 건물과 부유한 주민들이 사는 도쿄의 고급 지역이다. 이는 수소 연료에 대한 상대적으로 높은 수요를 설명합니다. 일본의 3,757대의 수소 추진 차량 중 상당수는 정부 소유이다. 나머지는 중형 탄소중립형 세단에 700만 엔( 68000달러)의 정부 보조금을 받을 수 있는 부유하고 환경 친화적인 매니아들에 의해 구입된다.

일본은 현재 세계에서 가장 큰 수소 충전소 네트워크를 자랑한다. 모두 135개의 충전소가 있다. 그리고 많은 보조금을 지원 받았다. 이것은 수소의 미래에 대한 일본 정부의 믿음과 그것을 상품화하기 위한 경쟁에서 세계를 이끌려는 정부의 노력을 상징한다.

Toyota Mirai Hydrogen Car(출처 : 도요타)

정부가 향후 계획을 언급하듯 일본의 유토피아적인 수소사회를 위한 쇼케이스는 당초 작년 예정된 도쿄 올림픽이 될 예정이었다. COVID-19 대유행으로 인해 취소되었으며, 이제 내년(21) 여름에 개최될 예정이다. 하루미 깃발로 알려진 올림픽 마을의 일부는 수소를 사용하여 조명과 에어컨의 전기를 생산하는 연료 전지를 장착하고 방문객들은 수소 연료 버스를 타고 도쿄의 여러 지역으로 이동하게 될 것이다.

1970년대부터 수소 연구에 참여해 온 요코하마 대학의 명예교수인 Kenichiro Ota는 수소 사회에서의 삶은 크게 다를 필요가 없다고 말했다. "모든 사람이 모르는 사이에 안전하게 수소를 사용할 수 있다면 더할 나위 없이 좋을 것입니다.

수소에 대한 일본의 열정은 1970년대에 오일 쇼크로 거슬러 올라간다. 그 때 그것은 태양력과 풍력을 포함하는 Sunshine 프로젝트로 알려진 녹색 에너지 계획의 일부로 광범위하게 연구되었다.

그 이후로, 정부는 이 신기술에 꾸준히 투자해 왔다. 예를 들어 올해는 경제통상부가 4월부터 내년 회계연도에 848억 엔을 요청한 가운데 정부가 700억 엔의 수소 촉진을 위한 예산을 갖고 있다. 그 중 300억엔 이상이 시바코엔에 있는 수소 연료전지 차량 구입과 같은 수소 충전소 설치에 배정된다.

2014, 일본은 최초의 상용 수소 자동차인 도요타 미라이(Mirai)(일본어로 "미래"를 의미)로 세계를 이끌었다. Honda Motor 2016 Clarity Fuel Cell의 출시에 이어, 이번 달에는 매우 기대되는 미라이(Mirai)의 새로운 모델을 출시했다.

 

 

일본의 수소 원료 대량 공급 계획

한편, 수소에 대한 일본의 자신감의 가장 인상적인 예는 세계 최초의 수소 운반선인 116미터의 수이소 프론티어(Suiso Frontier)가 정박해 있는 일본 서부의 항구 도시인 고베에 있다. 일본의 가와사키 중공업에서 건조하고 작년에 발사된 이 배는 세계에서 처음으로 액체 형태로 압축되기 위해 영하 253도의 극저온에서 유지되는 수소를 운반하도록 설계된 것이다. 이 배는 2021년에 호주에서 일본으로 수소를 운송하기 시작할 예정이다.

 

2030년까지 가와사키 중공업은 매년 차량 1대당 1 km 가능한 100만 대의 연료전지 차량에 동력을 공급할 수 있는 225천 톤의 수소를 일본에 수송할 두 척의 선박을 보유하는 것을 목표로 하고 있다.

일본은 수소를 탄소배출량을 줄이는 것뿐만 아니라 에너지 안보 측면에서도 중요하게 보고 있다. 일본은 중동에서 선적된 석유와 남중국해의 해로를 통한 석유에 크게 의존하고 있다. 일본은 2011년 후쿠시마 원전 사고 이후 새로운 원자력 발전소에 대한 건설은 사실상의 금지이다.

일본은 자원이 부족하기 때문에 어디에서 에너지를 공급해야 할지를 다양화하는 것이 중요하다.. 수소는 화석 연료에서 바람이나 햇빛에 이르기까지 다양한 자원으로부터 생산될 수 있고, 전기와는 달리 어디에서나 수입될 수 있기 때문에 매력적이다.

 

전기차에 대한 수소의 경쟁력

수소를 비판하는 사람들은 비용에 초점을 맞춘다. 테슬라의 창시자인 일론 머스크가 말한 것처럼 연료 전지는 "바보 셀"이며, 수소 구동 자동차를 "마음속의 바보 같은" 아이디어라고 부른다. 배터리 구동 자동차를 생산하는 테슬라는 수소 연료 전지를 경쟁 기술로 보고 있다.

Tesla's Elon Musk

가격이 계속 하락하고 있지만, 회의론자들에게는 충분히 빠르지 않다. METI는 수소가 거의 액화천연가스(LNG)와 동등한 상업성을 가지려면 결국 일반 세제곱미터당 20엔까지 비용이 절감될 필요가 있다고 추정한다. 2017년에는 1입방미터당 100엔이었다. 적정가의 5배에 달했다.

그리고 자동차 한 대당 100만 엔이 넘는 보조금에도 불구하고, 연료 전지 자동차는 비싼 선택이다. 이달에 출시된 도요타의 미라이(Mirai) 710만 엔에서 330만 엔으로 전기 닛산 리프보다 2배 비싼 310만 엔에 이른다. 미라이(Mirai)의 탱크를 채우는 데는 850km를 주행하는 데 6,776엔의 비용이 들지만, 닛산 리프를 완전히 충전하는 데는 그보다 조금 더 적게 드는 1,860엔의 비용이 든다. 닛산 리프는 주행거리가 약 570km 더 짧다.

닛산 리프의 단점은 충전하는데 약 1시간이 걸리는 반면 미라이(Mirai) 3분밖에 걸리지 않는다는 것이다.

 

심지어 지지자들조차 수소가 결코 경차에 동력을 공급하는 가장 효율적인 방법이 아닐 수도 있다는 것을 인정한다. 수소는 어떤 일에는 가장 좋지만 연료 사이에 분업이 있을 때 기능한다고 일부 전문가들은 말한다.

기술 측면에서는 어느 쪽이 이기느냐가 중요한 게 아니다. 연료 전지는 크고 장거리 운송를 위한 것이고, 소형 및 단거리에서는 전기 자동차가 더 효율적이다.

예를 들어 배터리는 대량의 에너지를 저장할 때 일반적으로 크기가 크고 번거롭고, 연료 전지는 더 작고 장기 저장(몇 주 또는 심지어 몇 년)에 더 적합하다.

그래서 수소는 녹색경제에서 핵심 요소로 여겨지고 있는데, 왜냐하면 수소는 철강 생산과 대중 교통과 같은 재생 에너지로 전기를 공급하기 어려웠던 분야의 대체 연료로서 그 차이를 메울 수 있기 때문이다.

예를 들어 일본의 다국적 도시바는 철도 및 선박 연료전지에 대한 수요를 주시하고 있다.

수소의 대량 사용을 달성하기 위해서는 수소가 발전용으로 사용될 필요가 있다. 그 이후이야 승용차 등 다양한 수요를 위한 수소 시장이 더 커질 것이다.

 

수소경제 규모냐 선구매냐!

일본의 낙관론자들은 연료 전지 자동차가 전기 자동차만큼 실용적이며 비용 문제를 해결하는 것은 주로 규모의 문제라고 주장한다. 현재의 정부 목표는 연간 1,000만 톤의 수소라는 충분히 큰 시장을 확보하면 미터당 20엔의 경제성이 가능하다고 정부는 말한다. 닛케이는 최근 정부가 2030년까지 그 수준에 도달하기 위해 노력을 가속화하는 것을 고려하고 있다고 보고했다.

이달 미라이(Mirai) 신제품을 출시하기 전 우치야마다 다케시 도요타 회장은 일본 수소협회 출범 행사에서 모든 기술이 비슷하다. 기술이 사회에 처음 도입될 때, 우리는 품질과 안전을 보장해야 하기 때문에 초기 비용이 높을 수밖에 없다. 이러한 경험을 통해 비용을 절감할 수 있다 주장했다.

미라이(Mirai)를 건설하는 것은 수소에 대한 일본의 헌신을 믿는 행위라고 그는 말했다. "제조업체가 저렴한 비용으로 매력적인 제품을 만들기 위해 열심히 노력한다면 그것은 널리 퍼졌을 때와는 다릅니다. 사회는 전체적으로 전기 자동차 충전소나 연료 전지 차량 충전소 같은 기반시설을 건설하는 일을 해야 한다. 또는 [수소의 양]을 증가시키기 위한 물류 및 시장 창출에 관한 것입니다. 그래서 수소사회를 지향하는 것입니다."

이와타니의 주유소에서 인터뷰한 운전자들은 미라이(Mirai)와 같은 수소 연료 전지 자동차가 마음에 들지만 가장 큰 단점은 충전소의 부족이라고 말했다. 반면 충전소 제한은 차량 부족 탓이 크다.

Mirai Hydrogen Fuel Tank (출처: 니케이 아시아)

일본어로 "미래"를 뜻하는 단어인 도요타 미라이(Mirai)의 새로운 모델을 위해 설계된 고압 수소 탱크

3월 현재 일본은 3,757대의 연료전지 승용차를 보유하고 있지만, 정부는 2025년까지 20만 대로 늘릴 계획이다. 그렇게 되면 현재 123,717대의 EV와 어깨를 나란히 할 것이다. 도쿄에 본사를 둔 산업단체인 차세대 자동차 홍보 센터에 따르면 하이브리드 차량을 포함하면 일본에는 총 1090만대의 신에너지 자동차가 있다고 한다.

수소 충전소를 보면 연료의 취급과 저장에 필요한 값비싼 장비 때문에 매우 비싼 것을 알 수 있다.

 

다른 국가의 수소 연료 도입 계획

2020년은 수소의 순간일 것이다. 일본이 처음으로 연료에 큰 돈을 걸었지만, 올해 들어 다른 나라들은 그 가능성을 주목하기 시작했다. 향후 몇 년은 이 기술에서 일본의 초기 선두주자가 온전하게 유지될지 여부를 보여줄 것이다.

아시아에서, 올해 발표된 한국의 160조원의 뉴딜 경제 전략은 2025년까지 20만대의 수소 차량과 450개의 충전 시설을 제공하는 것을 포함했다. 한국의 현대자동차는 2013년에 수소전기 자동차를 생산하기 시작했고 2018년에 넥쏘 연료전지 자동차를 출시했다. 한편, 2018 평창 동계 올림픽에서는 수소 버스를 선보였다. 미래에는, 그 회사는 기차와 날아 다니는 자동차에 연료를 공급하기 위해 수소를 사용하는 것을 기대하고 있다.

전기차 산업에 막대한 보조금을 지급해 온 중국도 연료전지차 분야에서 큰 비중을 차지하고 있다. 그것은 2030년 목표를 100만 개로 늘리고 수소 주유소를 1,000개까지 늘리는 것이다.

한국은 모델 도시를 세우고 수소 관련 기술을 개발하는 기업에 보조금을 지급하고 있다. 중국 연소 엔진 회사인 웨이차이 파워는 2018년에 캐나다 연료 전지 회사인 발라드 파워 시스템의 주식을 샀고, 그들은 버스, 트럭, 지게차용 연료 전지를 제조하기 위해 합작 회사를 설립했다.

독일 정부는 녹색 수소 생산을 위해 2030년까지 5기가와트의 재생 가능 발전 능력을 달성하겠다는 목표를 6월에 발표했다. 동사는 수소 기술의 시장 출시를 지원하기 위해 70억 유로를 지출하고 국제 파트너십을 육성하기 위해 또 다른 20억 유로를 투입할 계획이다. 유럽연합은 지난 7, 전기를 사용하여 수소와 산소로 물을 분해하는 장비인 전해액 6기가와트를 2024년까지, 2030년까지 40GW까지 설치하겠다는 전략을 발표했다.

 

수소의 재생 과정

수소는 연소할 때 탄소를 배출하지 않는다. 유일한 배출물은 수증기이다. 하지만 갈색 석탄과 같은 화석 연료로부터 수소를 생산하는 과정은 친환경적이지 않다.

수소가 정말로 "깨끗해지기 위해서는" 재생 에너지 또는 온실 가스를 추출하기 위한 탄소 포획 기술과 결합된 화석 연료로부터 생산되어야 한다. 재생 에너지에서 나온 수소는 종종 녹색 수소라고 불린다. 화석 연료에서 나온 수소는 "회색" , 탄소 포획과 저장과 결합할 경우 파란색이다.

치요다와 같은 일본 회사들은 청색 또는 녹색 수소를 목표로 한다고 말한다. 하지만, 당분간, 그들은 시장을 활성화하기 위한 노력으로 훨씬 더 저렴한 회색 수소도 사용할 것이라고 말한다.

 

가와사키 중공업의 호주 프로젝트의 경우, 수소는 값싼 갈색 석탄으로 생산된다. 석탄을 수소로 바꾸면, 석탄은 운반할 수 있는 자원이 된다. 호주의 빅토리아 주는 현재 상업적인 규모의 탄소 포획 및 저장 네트워크를 개발하기 위해 노력하고 있다.

탄소 포획 비용을 책정하고 그 비용을 프로젝트 비용에 포함시켜야 한다.

가와사키 중공업은 2030년까지 정부의 목표인 m 30, 탄소 포획에 따른 수소 비용을 목표로 하고 있다고 한다. 이 회사는 또한 최근 호주로부터 녹색 수소를 운송하기 위한 또 다른 잠재적 공급망 프로젝트에 착수할 것이라고 발표했다.

 

일본은 내년에 에너지 전략을 수정할 계획이다. 2030년에 대한 현재의 에너지 믹스 목표는 재생 에너지가 총 전력 수요의 22% 이상을 차지해야 한다는 것인데, 이는 종종 너무 낮다는 비판을 받는다. 중기 목표 없이 녹색으로 전환하기 위해 필요한 결과 없이 위험은 결국 다양한 기술(수소 관련 기술 포함)에 보조금을 지급하는 것"이라고 말했다.

 

이상으로 일본의 수소차 정책 및 수소 에너지 수급에 대하여 알아보았습니다. 한국보다는 수소에 대한 연구를 오래전부터 하였지만 상용화는 조금 늦은 감이 없지 않습니다. 결국 일본도 값비싼 수소차에 가격 경쟁력, 수소차 충전 인프라, 수소 에너지 제조 및 운송 등으로 아직도 활성화에는 갈 길이 멀다고 생각합니다. 하지만 일본 정부의 적극 지원에 대기업 중심으로 발 빠르게 움직이는 것은 주목해야 할 것입니다.

여러분은 수소차에 대하여 일본이 하이브리드 자동차처럼 앞서 나간다고 생각하시나요? 여러분의 댓글을 환영합니다.

출처: 일본 니케이 아시아 기사 참조

 

반응형

댓글0