'수소사회'를 향해 가는 일본 - 2050년까지 '수소사회' 실현을 위한 청사진 수립 -

[수봉]

'수소사회'를 향해 가는 일본

2020-11-30 일본 도쿄무역관 최연수

- 2050년까지 '수소사회' 실현을 위한 청사진 수립 -

- '호주 갈탄 프로젝트' 등 미래 수요를 고려한 공급체계 구축 노력 전개 -

- 수소스테이션 등 수소 인프라를 확대해 연료전지자동차(FCV) 보급 움직임도 -

일본은 2050년까지 '수소사회' 구현을 목표로 수소의 생산부터 사용까지 전 단계에서 관련 기술 개발, 인프라 구축, 국제공조 등 활발한 노력을 전개하고 있다. 호주의 저품질 석탄을 활용해 수소를 생산하고, 일본으로 수송하는 '호주 갈탄 프로젝트'를 비롯해 미래 수요에 대응하기 위한 수소 공급체계 구축이 활발하다. 도요타의 '미라이', 혼다의 '클래리티' 등 수소 에너지를 활용한 친환경 모빌리티 혁신에도 주목할 만하다. 아직까지 보급량이 많지 않은 수준이지만, 수소스테이션 등 관련 인프라 보급과 더불어 수요 증가가 기대된다.

‘수소사회’를 향해 가는 일본

일본 정부는 2017년 4월 ‘제1회 신재생에너지·수소 등 관계 각료회의’를 열고, 같은 해 12월에 발표된 ‘수소 기본전략’을 발표해 ‘수소사회’ 실현을 위한 청사진을 수립했다. 2050년까지 ‘수소사회’를 실현하겠다는 비전을 가지고 수소의 생산부터 사용까지 전 단계에서 규제개혁, 기술 개발, 인프라 정비 등의 정책들을 시행해 나가겠다는 내용이다.

특히 '수소사회' 구현 과정에서 발생할 수소 수요를 고려해 해외 자원을 활용해 일본으로 수소를 공급하기 위한 노력을 활발하게 전개하고 있다. 2015년부터 2020년까지 6년에 걸쳐 진행된 '호주 갈탄 수소 프로젝트'가 대표적인 사례다. 갈탄은 수분이나 불순물을 많이 포함하고 있어 품질이 낮은 석탄이다. 갈탄에서 수소를 포함한 가스를 만들고, 이를 액화해 일본에서 호주까지 약 9,000km에 걸쳐 대량수송하고, 액화수소를 하역할 수 있는 기술을 실증실험하는 내용이다. 호주 연방정부와 빅토리아 주 정부의 협력을 얻어 가와사키 중공업, 이와타니산업 등이 진행했다.

2020년 6월에는 일본 고베시의 액화수소 수입기지가 완성되었다. 가와사키중공업의 액화수소 운반선을 활용해 호주에서 제조한 수소를 일본으로 수송하고, 고베시의 수입기지에 하역하는 내용의 실증사업이 연내 개시될 전망이다. 향후 실증실험을 거쳐 고베시의 수입기지에서 일본 내 각지로 수소를 공급하는 체계를 구축할 것으로 알려졌다.

가와사키중공업이 개발한 세계 최초의 액화수소 운반선

자료: 가와사키중공업 홈페이지

호주 빅토리아 주의 갈탄 광산

자료: 일본 경제산업성

수소의 저비용화 실현을 위한 세 가지 과제 및 관련 동향

과제	관련 동향
저렴한 원료를 사용해 수소를 만든다.	- 호주의 갈탄(저품질 석탄) 및 브루나이의 가스 등에서 수소를 생산 - 잉여전력을 활용해 수소를 제조(후쿠시마현 나미에마치)
수소의 대량생산과 대량수송을 가능하게 하는 공급망을 구축한다.	- 해외에서 만들어진 수소를 일본에 운송하는 국제 수소 공급망 개발 - 수소 액화운송을 위한 특수선박 개발
연료전지자동차(FCV) 보급, 수소스테이션 설치 등으로 수소 사용처를 확보한다.	- 연료전지자동차, 연료전지 버스 보급 확대 - 수소스테이션 보급 가속화 - 수소 열병합 발전(고베 포트아일랜드), 화력발전소에 수소를 섞어 연소시키는 기술개발 등 전력생산에 활용

자료: 일본 경제산업성

모빌리티의 ‘미래’가 되기를 꿈꾸는 연료전지자동차(FCV)

일본의 ‘수소사회’ 실현 계획에서 빠질 수 없는 요소가 바로 연료전지자동차(FCV, Fuel Cell Vehicle)다. 연료전지자동차는 연료전지로 전기를 생산해 자동차를 구동하는 전기차의 일종이다. 자동차의 심장부인 내연기관(ICE, Internal Combustion Engine)을 연료전지로 대체하며, 파워트레인에서 수소와 산소로 물을 만들 때 발생하는 전기를 활용하여 구동모터를 움직이는 원리다. 일반 전기차의 주행거리가 200km인데 비해 연료전지자동차는 400~600km를 주행할 수 있어 전기차의 한계를 보완했다고 평가된다.

일본은 한국과 함께 연료전지자동차 시장을 선도하는 국가 중 하나이다. 도요타가 미라이(MIRAI, 2014년 출시)를, 혼다가 클래리티(Clariy Fuel Cell, 2016년 출시)를 내세워 글로벌 시장에서 경쟁하고 있다.

도요타 '미라이' 외관 사진

자료: 도요타 자동차 홈페이지

연료전지자동차 보급을 위해서는 기술개발 및 양산에 소요되는 비용절감이 필수적이다. 완성차메이커 각 사들은 전기차(EV), 하이브리드차(HV) 등 여타 친환경자동차와 부품(PCU, 모터, 배터리) 등을 공유할 수 있도록 하고, 연료전지(FC) 스택을 개선하고, 생산성 향상을 위한 양산기술을 개발하는 등 관련 기술 개발에 박차를 가하고 있다. OEM 간 제휴도 활발하게 나타나고 있으며, 일본 메이커의 동향을 보면 혼다는 GM와, 도요타는 BMW와 연료전지 시스템 기술개발 및 양산을 위한 업무제휴를 맺었다.

연료전지자동차 관련 OEM 간 제휴 현황

기업명	주요 내용
혼다, GM	2013년 7월 연료전지(FC) 시스템 공동개발 계약 체결   2017년 1월 연료전지 시스템 제조 합작설립 발표
도요타, BMW	2013년 1월 연료전지 시스템 공동개발을 포함한 친환경차에 관한 기술협력 계약 체결 2017년 3월 BMW 그룹이 2021년 연료전지차량 생산 개시 계획을 발표
현대, 아우디	2018년 6월 연료전지 기술 분야 협력에 합의했다고 발표
다임러, 포드, 르노 닛산	2013년 1월 다임러, 포드, 닛산이 일반적인 연료전지 시스템을 공동개발하는 3사간 계약 체결 2018년 6월 르노 닛산 연합이 다임러, 포드와 공동개발하는 연료전지자동차(FCV) 상용화 프로젝트를 중단하고 전기차(EV)에 경영자원을 집중하겠다는 방침 표명

자료: MARKLINES

도쿄 시내를 누비는 연료전지 버스 '소라(SORA)'

연료전지를 활용한 버스도 등장했다. 도요타는 2018년 3월 연료전지 버스인 소라(SORA) 판매를 개시했다. 소라는 일반버스와 비슷한 크기로, 1회 수소충전 시 약 200km 주행할 수 있다. 가격은 1대 1억 엔 수준. 일반버스의 연료인 경유를 사용하지 않기 때문에 주행 시 이산화탄소(CO2) 배출이 없고, 비상시에는 외부전원공급이 가능하다는 등의 장점이 있다.

도쿄도가 운영하는 도에이버스에 선제적으로 도요타의 연료전지 버스가 도입된 후, 2019년 2월에는 게이큐버스가 민간사업자로서는 최초로 연료전지 버스를 노선에 투입하는 등 활용사례가 축적되고 있다.

연료전지 버스의 모습

자료: 도쿄도 교통국

연료전지자동차 보급을 위한 과제

연료전지자동차 각 모델의 연간 판매대수는 아직까지 수천 대 수준에 그치고 있다. 판매가격이 도요타 미라이 기준 약 727만 엔(국가 및 지자체의 보조금 및 세제 혜택을 받을 수 있어 실제구입가격은 더 낮음)으로 동급의 다른 모델과 비교할 때 가격면에서 크게 불리하다고 평가되지는 않는다. 문제는 충전이다. 연료전지자동차 충전을 위해서는 수소스테이션에 방문해야 한다. 1회 충전에 소요되는 시간은 3분 정도로 전기차에 비해 짧은 편이지만, 이동동선 내 수소스테이션이 꼭 있어야 해, 수소스테이션 인프라 확충이 연료전지자동차 보급의 전제조건으로 평가되고 있다.

일본 연료전지자동차의 국가별 판매실적(2017~2019년)

 (단위: 대)

자료: MARKLINES

일본의 수소 인프라 구축 동향

일본 정부는 수소·연료전지 전략 로드맵(2016년 3월)에 근거해 2030년까지 연료전지자동차 80만 대 보급을 위해 2030년까지 수소스테이션을 900여 개 이상 설치하겠다고 밝혔다. 수소스테이션 설치를 위해서는 민관 협력이 필수적이다. 일본은 2018년 2월에 세계 최초로 수소스테이션 정비를 위해 자동차회사, 인프라사업자, 금융투자 등이 연계하는 형태의 ‘일본 수소스테이션 네트워크 유한책임회사(JHyM)’을 설립하는 등 민관협력을 활발하게 전개하고 있다.

일본 수소스테이션 네트워크 유한책임회사 참가기업 현황

분류	참가기업
자동차	도요타, 닛산, 혼다
인프라사업자	ENEOS, 이데미츠흥산, 이와타니산업, 도쿄가스, 토호가스, 일본에어리퀴드합동회사, 네모토통상 등
금융투자자 등	도요타통상, 일본정책투자은행, JA미쓰이리스, 손해보험재팬, 미쓰이스미토모파이낸스&리스, NEC캐피탈솔루션, 미래창생펀드

자료: 일본 수소스테이션 네트워크 유한책임회사(JHyM)

JHyM에 따르면, 2020년10월 기준 일본 전국의 수소스테이션은 135개이다(한국은 2019년 기준 34개). 현재까지는 도쿄, 오사카, 나고야, 후쿠오카 등 4대 도시를 중심으로 보급돼 있지만, 점에서 선으로, 선에서 면으로 퍼지게 해 전국적으로 네트워크를 확대해 나가겠다는 것을 기본 방침으로 수소스테이션 보급에 나서고 있다.

수소스테이션 설치 예시

자료: 일본 수소스테이션 네트워크 유한책임회사(JHyM)

시사점

일본은 2050년까지 '수소사회' 구현을 목표로 수소의 생산부터 사용까지 전 단계에서 관련 기술 개발, 인프라 구축, 국제공조 등 활발한 노력을 전개하고 있다. 수소 에너지의 활용 면에서는 연료전지자동차(FCV), 연료전지 버스 등 차세대 친환경 모빌리티 혁신을 주목할 만 하다. 도요타의 '미라이', 혼다의 '클래리티' 등 연료전지자동차는 아직까지 글로벌 판매량이 수천 대 수준에 그치고 있으나, 향후 수소스테이션 등 수소 인프라 보급과 더불어 향후 수요 증가가 기대된다.

공급 면에서는 호주, 브루나이 등 해외 현지 자원을 활용하여 수소를 생산하고, 액화수소의 수송 및 하역 기술을 활용해 이를 일본으로 운송하기 위한 프로젝트가 진행되고 있다. 일본 정부는 2030년까지 약 30만 톤의 수소를 조달하는 것을 목표로 하고 있으며, 이는 원자력발전소 1개소를 대체할 수 있는 수준으로 알려졌다. 수소 조달비용도 2030년까지 1N㎥당 30엔까지 낮출 전망이다.

'수소사회'를 향한 일본의 동향에 관심을 기울이고, 모니터링할 필요가 있다. 일본 관계기업의 담당자는 "수소에 대한 기술분야뿐 아니라, 사회 인프라 측면에서도 한일 간 협력할 수 있는 부분이 있을 것으로 본다"며 "앞으로는 수소 에너지 활용을 위해 공동으로 추진하는 사례도 나올 것으로 기대한다"라고 밝혔다.

자료: 각사 홈페이지, 일본 경제산업성, 도쿄도, 고베시, MARKLINES, 현지 언론 기사 등을 참조하여 KOTRA 도쿄 무역관 종합