이제는 수소버스와 함께 출퇴근해요!

이제는 수소버스와 함께 출퇴근해요!

대학생신재생에너지기자단 21기 곽서영

 

[수소 통근버스 업무협약 체결]

최근 환경부는 기업과 지자체, 운수사와 기업의 통근버스를 친환경 수소버스로 전환하기 위한 업무협약을 체결했다. 이번 협약에는 삼성전자, SK하이닉스, 포스코, 현대자동차, SK E&S 등 7개의 기업과 서울, 인천, 부산, 경기 등 12개의 지자체 그리 전국 전세버스운송 사업조합연합회, 부산 전세버스운송 사업조합, 제로쿨투어 등 7개의 운수사가 참여했다. 수소 고상 버스 보급을 본격적으로 추진하기 위 민관 업무협약을 하여 국민 생활과 밀접한 통근버스를 점진적으로 수소버스로 전환할 계획이다. 이번 업무협약은 참여기업의 통근버스를 2023년까지 250대 이상, 2026년까지 2,000대 이상 수소버스로 전환하는 것을 목표로 한다.

[자료 1. 수소 통근버스 전환 업무협약식]

출처: 가스신문

환경부는 협약 목표 달성을 위해 수소버스의 구매 보조와 성능 보증기간 확대를 추진하고 수소 충전 기반 확충과 관련 기업 및 운수사의 ESG 확산을 위해 정책적·재정적으로 지원한다. 지자체는 신속한 수소버스 전환을 위해 충분한 구매 보조금 확보와 적시 집행을 위해 노력하면서 수소충전 기반 확충이 신속하게 진행될 수 있도록 적극 협조한다. 협약에 참여하는 7개 기업은 버스 운행 서비스를 제공하는 운수사와 협력하여 통근버스의 수소버스 전환을 위한 최선의 노력을 다한다. 또한, 수소버스 제작사인 현대자동차는 협약 목표가 차질 없이 달성되도록 충분한 물량의 수소버스를 생산해 공급하고, SK E&S는 수소 통근버스 운행 시 충전 불편이 발생하지 않도록 액화수소 충전소를 적재적소에 설치해 운영한다.

고정된 노선을 장기 운행하는 통근버스의 경우 수소버스로 전환 시 온실가스 배출량을 대폭 줄이는 효과를 거둘 수 있다. 현재 국내 전세버스(경유버스) 4만여 대 중 약 88.6%인 3만 5,000여 대가 통근·통학용으로 운행 중이며, 이를 수소버스로 교체하면 연간 220만 톤의 CO2를 감축할 수 있다. 또한 기존 경유/CNG 버스 대비 소음과 진동이 적어 승차감이 좋고 수소 통근버스를 이용함으로써 임직원 스스로 탄소중립에 앞장서고 기업의 ESG 경영에 동참할 수 있다.

 

[수소차의 장점]

탄소중립 시대, 미래 차 기준이 전기차로 기우는 가운데 수소차도 꿈틀거리며 기지개를 켜는 모양새다. 전 세계가 친환경 에너지 정책에 골몰하고 있는 가운데 전기차에 이어 수소에 대한 관심과 기대도 부쩍 커지고 있다. 수소는 온실가스 배출을 줄이고 경제적 효용성 측면에서도 가치가 높아 전기차와 더불어 차세대 친환경 에너지원으로 재조명 받고 있다.

수소차는 물 이외의 배출가스를 발생시키지 않는 환경친화적 자동차다. 수소차는 수소와 공기 중의 산소를 직접 반응시켜 전기를 생산하는 연료전지를 이용한다. 수소가 연료전지에 공급되면 전자와 수소이온으로 분리되고 이때 발생한 전자들은 외부 회로로 전달, 전기모터를 돌려 자동차가 움직인다. 또한 수소에서 분리된 수소이온들은 전해질막을 통과해 막 반대편의 연료전지에 공급된 공기 중의 산소와 반응해 물을 생성하게 되는데, 이때 생성된 물은 수소차의 유일한 배출물로서 남은 공기와 함께 대기 중으로 배출된다. 수소차가 물 이외의 배출가스를 발생시키지 않는 환경친화적 자동차로 불리는 이유이다. 수소차는 전기차와 동일하게 엔진이 없으며, 외부 충전을 해야 하는 전기차와 달리 전기공급 없이 내부에서 전기를 생산한다. 실린더 내에서 수소를 직접 연소시켜 에너지를 얻는 차량으로, 그 작동 방식은 내연기관 차량과 동일하지만, 휘발유나 경유 대신 수소를 사용한다는 차이가 있다.

[현대자동차의 수소버스]

현대자동차는 수소 경제 실현의 핵심인 수소전기차 생산에 적극적으로 나서고 있다. 특히 이번 유니버스 수소전기버스 출시를 통해 현대자동차는 수소전기 대형 상용차의 전 라인업을 구축하였다. 앞서 현대자동차는 2019년 초저상 시내버스인 일렉시티 수소전기버스를 국내에서 처음 공개했고, 이듬해인 2020년엔 세계 최초로 대형 수소전기트럭인 엑시언트 수소전기트럭 양산에 성공했다. 이후 같은 해 10월 스위스서 운행을 시작했으며, 지난해부터는 국내에서 판매를 개시하였다.

[자료 2. 현대자동차의 유니버스 수소전기버스]

출처: 비즈워치

이번에 체결된 수소 통근버스 업무협약으로 전환되는 수소버스는 현대자동차가 올해 4월 선보인 유니버스 수소전기버스이다. 유니버스 수소전기버스는 2021년 경찰용 버스로 개발을 시작해 지난해 일반 고속형 버스로 개발이 완료됐다. 고속 대형버스급에 수소 연료전지 시스템이 탑재되어 에너지 생산부터 운행까지 오염 물질을 배출하지 않는다는 장점을 가진다. 또한 전기 화학반응으로 전기를 생성하고 모터를 구동하기 때문에 이산화탄소 배출량은 제로로, 물만 배출한다. 이 버스의 1회 충전 시 주행 가능 거리는 최대 635km로, 최고 출력 180kW 수소 연료전지 시스템과 최고 출력 335kW, 최대 토크 1,200N·m의 모터, 48.2kWh의 고출력 리튬이온 배터리가 장착되었기 때문이다.

[자료 3. 현대자동차의 유니버스 수소전기버스 내부 모습]

출처: 머니투데이

특히 일반 대형버스보다 승차감이 크게 개선되었는데, 이는 해당 버스에 적용된 자기 유변 유체(MR: Magneto Rheological fluid) 댐퍼(진동에너지 흡수장치) 때문이다. MR 댐퍼는 오일 대신 자기 유변 유체를 주입해 자성으로 변환할 수 있는 충격 제어 장치로, 주로 최고급 승용 차량에 적용되는 기술이다. 해당 기술이 상용차에 세계 최초로 탑재된 것은 현대 자동차와 기아, 제네시스 등이다. MR 댐퍼를 적용한 상태에서 차량이 급정지했을 때, 버스는 제동 시 한차례 앞으로 쏠렸을 뿐 이후 움직임은 잠잠했다. 그러나 MR 댐퍼를 풀었을 때는 차량이 급정지한 후 앞뒤로 출렁거리는 현상이 심했다. 또한 MR 댐퍼를 착용한 상태에서 일반 주행 시, 급코너 구간을 반복했을 때 차량이 좌우로 기울어지는 롤링이 적어 승차감이 훌륭했다. 또한 차량 좌우·앞뒤 흔들림을 감소시키는 제어 로직을 적용해 주행 안정성을 더욱 높였다.

현대자동차 관계자는 “2028년까지 모든 상용차 라인업을 친환경차로 전면 전환하겠다는 계획에 따라 유니버스 수소전기버스 출시를 통해 대형 상용차 전 차종에 수 소연료전지 시스템을 적용했다”라며 “친환경 상용차에 대한 고객들의 많은 수요에 대응할 수 있도록 최선을 다할 것”이라고 설명했다.

 

[SK E&S의 액화수소 충전 인프라]

SK E&S가 이번 협약을 통해 공급 예정인 액화수소는 미래 수소 경제의 게임 체인저가 될 것으로 기대받고 있다. 높은 안전성 및 대용량 저장·운송으로 운송비 절감이 가능하다는 장점을 갖추고 있기 때문이다.

[자료 4. 기체 수소와 액화수소 비교]

출처: 비즈워치

액화수소란 기체 수소를 영하 253℃ 극저온으로 냉각해 액체 형태로 만든 수소로, 천연가스를 냉각해 액화한 액화천연가스(LNG)와 유사한 원리이다. 이때 액화수소의 부피는 기체 수소 대비 800분의 1로 줄어들어, 이송 효율이 높아진다. 실제로 액화수소 1회 운송량은 기체 수소 대비 10배에 달한다. 또한 기체 수소는 부피가 큰 수소 기체를 고압으로 압축·유통을 해야 하기 때문에 폭발 위험이 있지만, 액화수소는 이와 같은 문제를 해결할 수 있다. 액화수소 충전소 설치에 필요한 부지 면적도 기체 수소 충전소 대비 3분의 1 수준으로, 도심지 구축에 용이한 편이다. 또한 충전 속도도 빨라 같은 시간 기준 기체수소 대비 약 4배 이상 차량에 충전이 가능하다는 장점을 가진다. 하지만 기체 수소의 단순 압축·저장 방식과 비교했을 때, 액화수소의 저온 액화 과정은 많은 에너지를 필요하다는 단점이 있다. 따라서 액화수소가 경제성을 확보하기 위해서는 일정 수준 이상의 소비를 통한 대용량 이송 등 이점을 극대화하기 위한 연구가 필요하다.

액화수소는 아직 국내에서는 상업 생산이 되고 있지는 않다. 하지만 SK E&S 등 3개 기업이 액화수소 플랜트를 준비하고 있으며, 연내 준공돼 연간 최대 4만 t가량의 액화수소가 생산·공급될 예정이다. SK E&S는 인천 지역에 연간 최대 3만 t규모의 액화수소 생산이 가능한 액화수소 플랜트를 건설 중으로, 올해 말부터 상업가동을 시작해 전국 수요처에 액화수소를 공급할 방침이라고 한다. SK인천석유화학에서 생산되는 기체 수소를 활용해 이를 고순도로 정제한 뒤 액화수소 형태로 전국에 유통할 계획이다. SK E&S 관계자는 “당사에서 생산한 액화수소는 전국 거점 지역 충전소를 통해 공급할 예정”이라며 “미국 글로벌 수소 기업 플러그 파워와의 합작법인 ‘SK 플러그 하이버스’를 중심으로 버스 차고지 등 주요 수요처 인근에 액화수소 충전소 구축을 추진 중”이라고 밝혔다.

 

[수소버스의 대중화]

그간 수소버스는 지자체 수요를 중심으로 지난해까지 총 283대의 준공영 시내버스가 보급다. 이번 업무협약은 기업의 자발적인 수소버스 전환 선언을 담은 만큼 수소버스 도입 주체가 공공기관에서 민간기업까지 확대되는 전환점이자, 수소버스 대중화를 앞당기는 계기가 될 것으로 기대되고 있다. 통근버스뿐만 아니라 시내버스, 공항버스 등 모든 버스가 수소 버스로 전환되기 위해서는 수소 경제 핵심 인프라인 수소충전소도 이에 맞추어 구축되어야 할 것이다. 하지만 수소 충전소는 안전성 등의 이유로 곳곳에서 기피시설 취급을 받는 만큼 원활한 준비가 필요하다. 따라서 차량 운행을 확대할 수 있는 수소 생태계를 구축하는 것이 앞으로의 가장 큰 과제일 것이다.

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수소차에 대한 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기

1. "현대차의 '하이드로젠 웨이브' 1주년, 아직은 시기상조 일까?",  20기 윤지민, 21기 박지원, 오화종, 한세민, 22기 이지원, renewableenergyfollowers.org/3791

현대차의 ‘하이드로젠 웨이브’ 1주년, 아직은 시기상조 일까?

2. "머스크씨! 수소차도 좋아해 줘요",  20기 김지원, 21기 오화종, 이고은,  renewableenergyfollowers.org/3686

머스크씨! 수소차도 좋아해줘요

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참고문헌

[수소 통근버스 업무협약 체결]

1) 유혜리, “社 통근버스, 수소버스 전환”, 신소재경제, 2023.05.08, http://amenews.kr/news/view.php?idx=53547

2) 주병국, “SK E&S, 환경부-현대차 등과 ‘수소버스 전환’ 사업 본격화”, 가스신문, 2023.05.09,

http://www.gasnews.com/news/articleView.html?idxno=110170

[수소차의 장점]

1) 서용하, “탄소중립, ‘수소차’ 꿈틀...친환경 에너지원으로 재조명”, 테크월드뉴스, 2023.05.22,

https://www.epnc.co.kr/news/articleView.html?idxno=233296

[현대자동차의 수소버스]

1) 강민경, “‘수소버스 타고 출퇴근’ SK-현대차 손잡은 이유”, 비즈워치, 2023.05.21,

http://news.bizwatch.co.kr/article/industry/2023/05/19/0021

2) 손의연, “[르포]'제네시스급 승차감'현대차 수소버스 '유니버스' 타보니”, 이데일리, 2023.05.15,

https://www.edaily.co.kr/news/read?newsId=02397686635609248&mediaCodeNo=257&OutLnkChk=Y

[SK E&S의 액화수소 충전 인프라]

1) 강민경, “‘수소버스 타고 출퇴근’ SK-현대차 손잡은 이유”, 비즈워치, 2023.05.21,

http://news.bizwatch.co.kr/article/industry/2023/05/19/0021

[수소버스의 대중화]

1) 유혜리, “社 통근버스, 수소버스 전환”, 신소재경제, 2023.05.08, http://amenews.kr/news/view.php?idx=53547

2) 윤솔, “서울 수소버스 1,300대 달린다…생태 구축은 과제”, 연합뉴스TV, 2023.06.07,

https://www.yonhapnewstv.co.kr/news/MYH20230607026400641?input=1825m