수소 자동차의 장거리 운송에 대한 경제적 타당성 문제를 어떻게 해결할 수 있을까?

수소 자동차는 대규모, 장거리, 지역 간 운송을 가능하게 하며, 이는 연료 전지 자동차 시장 확대를 위한 중요한 부분입니다. 그렇다면 지속 가능한 상용 운행을 진정으로 실현하기 위해 극복해야 할 어려움은 무엇일까요?

수소 연료전지 자동차의 상용화를 촉진하는 데 있어 핵심적인 요소는 중장거리 고속도로 화물 운송이라는 가장 광범위한 시나리오에서 수소 대형 트럭의 운행을 가능하게 하고, 나아가 전체 산업 사슬의 상류와 하류로 수소 관련 사업이 확산될 수 있도록 장거리 "수소 회랑"을 구축하는 것입니다. 중국과학기술협회 회장인 완강은 연료전지 자동차의 지역 간 시범 운행을 지원하는 "수소 고속도로"를 연결하고, 장거리와 단거리를 적절히 조합한 "수소 회랑"을 건설하여 포괄적이고 대규모의 수소 운송 주요 시범 사업을 추진해야 한다고 거듭 강조해 왔습니다.

지난해부터 수소 연료 전지 차량이 여러 성을 넘나드는 장거리 임무를 성공적으로 수행한 사례가 점차 증가하고 있습니다. 2023년 10월 22일, 국가전력투자 수소에너지 물류 차량이 베이징-지난 구간의 성간 수송 임무를 무사히 마치고 다싱 차고지로 복귀했습니다. 이 차량은 베이징, 톈진, 허베이, 산둥을 거쳐 총 1,160km의 왕복 운행을 기록했습니다.

올해 4월, 리셰이프 에너지(Reshape Energy)가 제작한 49톤급 수소 대형 트럭이 베이징 다싱(Beijing Daxing)을 출발해 이틀 만에 6개 성·도시를 거쳐 상하이에 도착했습니다. 8월에는 18톤급 수소 물류 차량이 베이징, 톈진, 허베이, 산둥, 장쑤, 저장 등 6개 성·도시를 횡단하며 베이징과 양쯔강 삼각주 지역을 연결하는 수소 에너지 고속 회랑을 성공적으로 구축했습니다.

수소 자동차를 이용한 대규모 장거리 지역 간 수소 수송의 실현은 최근 몇 년간 우리나라의 고출력 연료 전지 기술 발전과 각 지역의 수소 충전소 네트워크의 점진적인 성숙에 힘입어 가능해졌습니다.

연료전지 분야에서 과거에는 신뢰성, 수명, 비용, 유지보수 등의 여러 요소를 고려했을 때, 대형 수송 차량용 연료전지 시스템의 출력 범위는 주로 110~130kW에 국한되었습니다. 이러한 차량들은 고속 주행, 장거리 주행, 복잡한 도로 조건에서 다소 어려움을 겪는 것으로 나타났습니다. 그러나 우리나라의 연료전지 스택 및 시스템 기술 개발이 지속적으로 발전함에 따라 130kW 이상의 시스템을 탑재한 대형 트럭을 비롯한 차량들이 점차 보급되고 있으며, 수소 차량을 이용한 장거리 운송이 더욱 원활해질 전망입니다.

위에서 언급한 사례에서는 6개 성 및 도시를 거쳐 약 1,500km에 달하는 거리를 운행하는 동안 차량에 리셰이프 에너지(Reshape Energy)의 180kW 연료전지 시스템이 장착되었습니다.

수소 충전소 건설 측면에서 베이징-톈진-허베이-산둥-장쑤-저장-상하이 지역은 현재 우리나라에서 수소 에너지 보급 및 시범 사업이 가장 활발하게 진행되고 있는 지역이며, 수소 충전소 네트워크 구축 또한 비교적 완벽하게 이루어져 있습니다. 산업연구원(GGII) 통계에 따르면 우리나라에는 470개 이상의 수소 충전소가 건설되었으며, 베이징, 톈진, 허베이, 산둥, 장쑤, 저장, 상하이 등 7개 성 및 시에만 161개의 수소 충전소가 설치되어 수소 차량의 장거리 운행 중 편리한 수소 충전을 제공하고 있습니다.

보도에 따르면, 이들의 수소 에너지 물류 차량은 베이징, 톈진, 허베이, 산둥, 장쑤, 저장 등 6개 성 및 도시를 횡단하는 동안 두 차례의 수소 재충전 작업을 수행했습니다. 첫 번째 재충전은 산둥성 지난시 화이인구에 위치한 시노펙 수소 충전소에서, 두 번째 재충전은 장쑤성 양저우시 원창서로에 있는 충전소에서 이루어졌습니다. 총 1,300km에 달하는 장거리 운송 임무 동안 54kg의 수소가 소모되었습니다.

수천 킬로미터에 달하는 수소 차량 수송망 구축은 중요한 이정표이며, 중대형 수소 수송 차량이 제품 관점에서 중량 화물 장거리 간선 물류에 실용화될 수 있음을 보여줍니다. 그러나 앞서 언급한 대규모 장거리 지역 간 수송 사례는 여전히 시험 단계에 머물러 있습니다. 지속 가능한 상업 운행을 위해서는 수소 차량의 장거리 수송에 대한 경제적 타당성 또한 반드시 고려해야 합니다.

류용구이는 가오궁 수소·전력과의 인터뷰에서 1,300km에 달하는 새로운 성간 친환경 물류 채널을 개설하기 위해 노선을 신중하게 계획했다고 밝혔습니다. 가장 큰 어려움은 차량 수소화와 노선상의 수소 충전소를 연계하는 것이었다고 설명했습니다. 노선을 따라 수소 충전소가 많기는 하지만, 각 지점마다 수소 가격이 다르다는 것입니다. 수소 가격이 너무 높으면 수소 차량의 운송 경제성이 떨어지게 된다고 덧붙였습니다.

현재 우리나라 여러 지역에서 수소 보조금 정책을 도입하여 정부가 수소차 수소화에 보조금을 지급하고 있기 때문에 동부 지역의 수소 가격은 킬로그램당 약 30~35위안인 것으로 알고 있습니다. 그러나 수소차가 수소 충전소에서 보조금을 받으려면 해당 충전소에 등록해야 합니다. 등록되지 않은 외국 차량은 보조금 없이 수소 충전소에서 높은 가격으로 수소를 구매해야 합니다.

수소 자동차 운행 회사의 요구 사항이 모두 동일하기 때문에 수소 자동차 충전과 기존 연료 자동차 충전 간의 경제적 균형점 또한 회사마다 다릅니다. 그들의 계산에 따르면, 4.5톤 트럭을 예로 들면, 수소 가격이 kg당 25위안일 때 수소 트럭과 연료 트럭의 연료비는 거의 동일합니다. 수소 가격이 kg당 35위안일 때도 수소 냉장 트럭과 연료 냉장 트럭의 연료비는 거의 같습니다. 만약 운행 회사가 정부 보조금을 받지 못하는 고가의 수소를 구매한다면, 수소 자동차의 운행 경제성을 보장할 수 없습니다.

수소 운송 과정에서 수소 가격 외에도 고속도로 통행료는 수소 자동차 운송의 경제적 효율성에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 올해 초부터 산둥, 쓰촨, 지린, 산시, 오르도스, 내몽골 등 여러 지역에서 수소 자동차의 고속도로 통행료 면제 정책을 잇달아 도입했습니다. 49톤급 대형 트럭을 예로 들어 계산해 보면, 모든 고속도로 통행료가 면제될 경우 수소 연료전지 자동차의 단위 운송 비용을 25% 절감할 수 있습니다.

하지만 여러 성을 넘나드는 장거리 운송에서 수소 자동차는 현재 수소 충전과 마찬가지로 난관에 봉착해 있습니다. 지역에 등록되지 않으면 수소 자동차 교통 우대 정책의 혜택을 받을 수 없기 때문입니다.

현재 수소 자동차는 기술적으로 대규모, 장거리, 지역 간 실제 운송이 가능하지만, 정책적 연계가 미흡하여 수소 자동차 운송의 경제적 효율성이 아직 제대로 반영되지 못하고 있습니다.

류용구이는 현재 각 성 및 지역의 수소 에너지 정책이 비교적 통일되어 있으며, 일부 성 및 도시에서는 수소 자동차 운송이 어느 정도 경제성을 확보하고 있다고 말했다. 따라서 많은 기업들이 지정된 수소 충전소와 협력하여 수소 에너지 운송 차량의 주행 거리를 수백 킬로미터 이내로 설정하고 있다.

수소에너지 산업의 발전을 위해서는 국가 정책 차원에서 수소에너지 관련 측면에 대한 관심이 필수적입니다. 향후 국가 및 각 지역에서는 수소자동차 보급을 위한 다양한 우대 조치를 도입할 것으로 예상됩니다. 정책이 지속적으로 개선됨에 따라 수소 충전소 네트워크는 더욱 확대될 것이며, 수소자동차 이용 경험 또한 크게 향상될 것입니다. 특히 물류 등 상용 차량의 경우, 수소자동차는 비용 절감 효과가 크고 실용성 또한 매우 뛰어납니다.