(* 이번 글에서는 수소 에너지의 3단계 중 마지막 '활용' 단계의 내용을 다룹니다. 1단계 '생산', 2단계 '저장 및 운송' 단계에서의 핵심 기술과 비즈니스 현황은 이전 프리즘 글을 참고해주세요.)

활용
 

수소의 활용 분야는 산업, 건물, 발전 등 다양하나, 현재 가장 큰 성과를 보이고 있는 분야는 수소 모빌리티와 연료전지 분야이다. 

1) 수소 연료전지
수소 연료전지는 전기를 저장하는 전지(배터리)로 생각하기 쉽지만, 수소를 연료로 전기를 직접 생산하는 발전기의 일종이다. 수소 연료전지는 연소 과정 없이 화학 에너지를 곧바로 전기 에너지로 전환하는 방식이므로 친환경적이며 에너지 효율이 높다.

NASA에서는 1969년 이미 수소 연료전지의 효율성을 알아보고, 최초 달 탐사선 아폴로 11호에 연료전지 3대를 탑재해 우주선 내 필요 전력을 공급하고 배출된 물은 우주비행사의 식수로 사용한 사례가 있다. 현재 수소 연료전지는 휴대용, 건물용, 수송용(모빌리티 탑재), 발전용 등 다양한 분야에 널리 쓰이고 있다.

연료전지 기술은 수전해와 비슷하게 설비 종류에 따라 고분자전해질막 연료전지(PEMFC), 고체산화물 연료전지(SOFC), 인산 연료전지(PAFC) 등으로 나뉜다. 그 중 고분자전해질막 연료전지(PEMFC)가 가장 상용화된 기술로, 휴대용부터 건물용, 자동차 등에 널리 사용된다.

글로벌 연료전지 시장은 2020년 26억 달러에서 2028년 289억 달러 규모로 약 10배 이상 성장할 것으로 기대된다. 현재 핵심 기업들이 시장을 선도하는 동시에, 새로운 스타트업들이 계속 시장에 진입하고 있어 경쟁이 심화되고 있다.

특히 국내 연료전지 시장은 지난 30년간 적극적인 정책 추진을 기반으로 세계 최고 수준의 기술력을 보유하고 있으며, 2019년 이미 수소 연료전지 발전설비 보급 세계 1위라는 성과를 달성하며 빠르게 성장 중이다. 현대자동차는 수송용 연료전지 분야의 선도 기업으로, 지난 6월에는 중국 광저우시에 연료전지 생산공장을 준공하여 현대차 및 중국 상용차에 공급하고 있다. 발전용 연료전지 분야를 선도하는 두산퓨얼셀은 수소 연료전지만으로 연 100억원 이상의 영업이익을 내고 있다.
 

2) 수소 모빌리티
수소 연료전지와 밀접하게 관련된 활용 기술이 바로 수소 모빌리티다. 수송용 연료전지를 탑재하여 수소를 에너지원으로 사용하는 승용차, 상용차, 기차, 선박, 항공기 등 이동수단을 말한다. 수소 승용차의 경우, 상용화가 많이 진행되어 2027년 100만 대까지 시장 규모가 급성장할 것으로 보인다.

현재는 국내 시장이 세계 최대 규모로, 2023년 상반기 기준 3만 2천 대 수소차를 보유하고 있다 (2위 미국 약 1만 6천 대). 2022년 한 해 가장 많이 팔린 수소차는 현대자동차의 넥쏘(Nexo)가 1만 대로 1위, 일본 도요타의 미라이(Mirai)가 3,200대로 2위를 차지했다.

승용차 외의 모빌리티 기술도 지속적으로 발전하고 있으며, 2025년 이후부터는 수소 상용차(버스, 트럭, 화물차), 항공 교통, 수소 도심항공교통(UAM) 등 다양한 영역에서 혁신적인 제품들이 등장할 예정이다.

지난 9월, 현대자동차는 180kw급 수소 연료전지 시스템을 갖춘 세계 첫 수소 전기 대형 트럭을 공개했다. 수소 연료전지는 전기 배터리에 비해 충전 속도가 빠르고, 장거리 운행에 더 적합해 대형 상용차 제품에서 더욱 강점을 보일 것으로 기대된다. 한화에어로스페이스는 100kw급 수소 연료전지 기반 도심항공교통(UAM) 기술을 개발 중이라고 밝혔으며, 2030년 상용화를 목표로 하고 있다.

앞으로 더 다양한 수소 모빌리티 기술이 상용화되면, 대규모 수소 수요 창출이 가능해져 산업 생태계 전체가 한층 더 성장할 수 있을 것으로 보인다.




다가오는 수소 에너지 시대, 변화 속 기회를 탐색할 때

2002년, 미국의 경제학자 제레미 리프킨은 ‘수소는 인간 문명을 재구성하고, 세계 경제와 권력 구조를 재편하는 새로운 에너지 체계로 부상할 것’이라고 예견했다. 약 20년이 지난 지금, 우리나라를 비롯한 전세계 주요 국가가 ‘수소 경제’로 전환을 준비하고 있다. 더 이상 화석 에너지 기반 경제 모델로는 성장은 물론 생존 자체가 어려워졌기 때문이다. 석유 산업을 중심으로 한 에너지 패권의 흐름은 머지않아 과거가 될지도 모른다.

이미 수소를 비롯한 친환경 에너지 기술은 산업 생태계의 지각 변동을 일으키고 있다. 판이 바뀐다는 것은 곧 키플레이어(key player)가 바뀐다는 뜻이다. 다행히 국내 많은 기업이 이미 탄탄한 기술력을 바탕으로 수소의 활용 분야에서 강세를 이어가며 수소 경제를 준비하고 있다. 이제는 활용 분야를 넘어 수소 가치사슬 전체를 아우르는 원천 기술 선점과 투자가 필요한 시점이다. 새롭게 펼쳐질 에너지 패러다임 속 숨겨진 기회를 위해 발빠르게 움직이는 기업이 ‘뉴 키 플레이어’가 될 것이다.


<References>
· “Global Hydrogen Review 2023”, 2023.06, IEA
· “Hydrogen: the next big bet on the path to new energy”, 2022.11.22, Kearney
· “Five charts on hydrogen’s role in a net-zero future”, 2022.10, McKinsey Insights
· “Hydrogen Forecast to 2050”, 2022, DNV
· “수소 산업의 현재와 미래”, 2023.5.25, Kearney Insight Seminar
· “에너지 대전환 시대, 수소경제 관련 변화와 대응전략”, 2019.10.29, Kearney Insight Seminar
· “그린수소: 넷제로 실현 가속화 동인”. 2023.6, Deloitte Insights
· “기후 기술과 수소 경제의 부상”, 2022 No.24, Deloitte Insights
· “2022 녹색산업 인사이트, 수전해 기술”, 2022.12, 서울시녹색산업지원센터
· “연료전지 시장 및 산업 동향과 시사점”, 2022, GTC녹색기술센터
· “수소생산에서 활용까지, 수소경제에서 찾는 기회”, 2021, 삼정KPMG경제연구원
· “에너지백과, 수전해”, 2023.5.15, SK E&S 미디어룸
· “2030년 세계 수소생산량 1100만톤..그린수소가 70% 차지”, 2022.2.15, 가스신문