독일 수소 연료전지 시장동향 - 탈탄소화 및 친환경 수소 중심의 에너지 패러다임, 수소 모빌리티 시장 트렌드 -

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독일 수소 연료전지 시장동향

2020-06-15 김현정 독일 뮌헨무역관

- 탈탄소화 및 친환경 수소 중심의 에너지 패러다임, 수소 모빌리티 시장 트렌드 -

- 소수의 선도 기업만이 다가오는 미래 수소 시장의 주인이 될 수 있다 -

독일의 경제지 한델스블랏(Handelsblatt)과의 인터뷰에서 수소 경제학자 제레미 리프킨(Jeremy Rifkin)은 “수소 혁명으로 수소는 인간 문명을 재구성하고 세계 경제와 권력 구조를 재편하는 새로운 에너지 체계로 부상할 것”이라고 여러 번 예측하기도 했다. 독일 곳곳에서 진행되고 있는 수소 경제 움직임과 친환경 수소 에너지 사용으로 변화하고 있는 가치 사슬에 대해서 알아보고 국내 기업들의 수소 분야와 관련된 전략적 제휴 가능성을 통해 독일 시장 진출의 주춧돌을 마련해보고자 한다.

독일 수소 시장동향

독일은 수소 경제를 활성화하기 위해 정부와 기업이 합작해 ‘H2 Mobility Industry Initiative’를 설립하고 2030년까지 수소전기차 180만 대, 수소 충전소 1000개소 보급을 목표로 하고 있다. 수소 모빌리티(H2 Mobility)는 독일 정부와 유럽연합에서 수소 충전소 건설비용의 3분의 2를 지원받아 인프라 구축 중으로 전체적인 투자액 규모는 약 3억5000만 유로 수준이며 대도시에는 10개소 이상, 대도시를 잇는 고속도로는 최소 90km당 1개의 충전소를 설치할 계획이다.

독일 전기차 및 수소차 공급 인프라 회로도

자료: H2 Mobility

독일 인프라 개발을 위한 누적 투적 비교도

자료: H2 Mobility

또한, 2030년까지 발전량의 절반을 신재생에너지로 충당하는 정책과 태양광 및 풍력의 잉여전력을 수전해방식을 통해 수소로 변환해 생산부터 운송, 저장, 활용까지 완전한 친환경 에너지 체계인 수소 경제를 구축하겠다는 계획이다.

수소 연료전지 시장동향

하이드로젠 유럽(Hydrogen Europe)에서 발표한 연료전지 시장 보고서에 의하면 글로벌 연료전지 시장은 2020~2025년 동안 연평균 성장률이 약 14.97%가 될 것이며, 2030년까지 단기적으로 계획된 수소 연료 보급소(HRS: Hydrogen Refueling Station)의 수도  빠른 속도로 증가하는 등 수소 경제의 인프라 구성 성장은 연료 전지 차량에 대한 수요를 선도할 것으로 전망하고 있다.

독일 수소 연료 보급소 설치 현황 및 수소 수요량

        

자료: VDA, H2 Mobility

현재 독일 내 수소 연료 보급소는 84개소, 대한민국 크기의 바이에른주에는 현재까지 19개소가 운영 중이라고 한다. 독일 보쉬 수소 연료전지 기술자 피셔(Mr. Fischer)씨는 초기에 계획한 진행속도보다 느린 편이기는 하나 독일 정부에서 궁극적으로 지향하는 탈탄소화 정책을 지원하기 위해서 수소 연료전지 기술들은 꾸준히 보완, 성장 중이라고 설명했다.

모빌리티 분야는 수소 내연기관 자동차(수소를 연료 및 동력으로 사용) 와 수소전기자동차(연료전지를 동력으로 사용)로 나눠지지만 현재 활발하게 연구개발이 되고 있는 분야는 거의 대부분이 수소전기자동차이며, 정확한 명칭은 수소 연료전지 자동차(FCEV: Fuel Cell Electric Vehicle)이다. FCEV는 빠른 충전, 경제적인 수소 단가(규모 경제의 측면에서 봤을 때), 배기가스가 없는 친환경적인 장점이 있으며 단점으로는 수소의 저장이 어렵고 수소 충전 인프라의 부족 및 연료전지의 짧은 수명, 내연기관 자동차에 비해 수소차가 비싼 점을 들 수 있다.

수소 모빌리티 주요 부품 구성도

       

자료: now Gmbh

이러한 수소 모빌리티 시장의 장·단점을 분석해나가면서 단점을 보완해나가는 수소 모빌리티 산업은 독일 엔지니어링 기업들의 기술분석 및 연구들로 단단한 기초를 바탕으로 꾸준히 성장 중이다. 독일 및 글로벌 완성차에 수소 프로젝트를 기술 협업 지원 중인 FEV사나 BERTRANDT 수소 엔지니어 팀들의 담당자들은 개발 진행 중인 수소 모빌리티 연료전지 프로젝트들이 다수 있으며, 수소전기차 분야가 수소 수요를 확대한 후 연료전지가 다양한 분야에 보급돼 수소 소비가 점차 늘게 될 것으로 전망했다.

독일 경찰차로 사용이 되고 있는 현대 넥쏘

자료: elektroauto-news.net

독일과 스위스 일부 도시의 경찰차로도 공식 사용이 되는 국내 현대수소차는 독일 기업들에도 한국의 수소 관련 제품들이 충분히 주목을 받고 있다는 것을 보여주고 있다. 이는 한국 배경의 수소 모빌리티 국내 공급 업체들에 대한 관심도로 연결되기도 한다. 이미 여러 독일 수소 관련 기업들의 인터뷰에서 기술력을 겸비한 국내기업들과 연결을 주선해 달라는 요청을 많이 받고 있다.

독일 수소 경제 준비 기업 및 현황

연료전지는 응용 형태에 따라서 모빌리티용뿐만 아니라 발전용, 수송용, 가정·상업용, 휴대용으로 세분화할 수 있는데 이 중에서도 특히 발전용에 사용되는 고정식 연료전지는 시간당 수백kW 이상의 전력 생산을 통해 기존의 발전 설비를 대체할 수 있다는 이점이 있어 각종 전기 생산 공급 기업(eOn, Vattenfall, RWE 등)이나 발전소들로  빠르게 진출하고 있다.

특히 광대한 넓이와 크기의 발전소 프로젝트를 진행 중인 티센크룹사의 K씨에 의하면 “고정용 대형 스텍의 주요 부품군들은 한국 기업들의 기술력을 연계해 프로젝트들이 진행될 수도 있을 것이다” 라고 한국의 관련 기업과의 협업을 제안하기도 했다. 독일 수소 사업을 진행하는 선도기업들의 수소 관련 EU프로젝트들을 아래 표로 정리했다.

독일 수소 경제 선도 기업 및 EU 진행 프로젝트

주요 기업	밸류체인	프로젝트
Alstom Transport	수소연료전지전기차량 기차 연료전지 개발	고속 열차에서 지하철, 전차 및 전자 버스에 이르는 이동형 연료전지 차량에 대한 솔루션을 제공 중임.
Audi	수소연료전지전기차량 차량 연료전지	2020년 3분기 이후에 구체적으로 수소 연료전지에 대한 정보 공유가 가능(추후 별도 업데이트 계획)
BMW	수소연료전지전기차량 차량 연료전지	프로젝트 1: Automotive Fuel Cell Stack Cluster Initiative for Europe II 프로젝트 2: Critical Raw material ElectrocatalystS replacement ENabling 프로젝트 3: Designed pOst-2020 프로젝트 4: Hydrogen Mobility Europe
Daimler	연료전지(FC) 연료전지전기자동차 자동차, 버스, 트럭	프로젝트 1: Automotive Fuel Cell Stack 프로젝트 2: Cluster Initiative for Europe 프로젝트 3: Clean Hydrogen in European 프로젝트 4: H2moves.eu Scandinavia
elringklinger AG	양극판 플로우 플레이트 스택 수도 관리 연료전지(FC) 양성자 교환막(PEM)	프로젝트 1: High powEr density FC System for Aerial Passenger VEhicle fueled by liquid HydrogeN 프로젝트 2: Design of a flexible, scalable, high quality production line for PEMFC manufacturing
EWE	물 관리 재생가능한 전력 생산 전기, 가스	- 에너지·통신 및 정보 기술의 세 가지 핵심 부문을 통합해 시너지 효과를 창출 중임.  - 지속가능한 지능형 수소 에너지 시스템을 소비자에 공급하는 서비스를 선도
FEV Europe GmbH	연료전지(FC)	- FEV는 내연 기관, 기존, 전기 및 대체 차량 구동 시스템, 에너지 기술, 세계 최대 파워 트레인 OEM에 공급    - 테스트 및 계측 제품 및 서비스를 제공하는 주요 공급 업체의 설계 및 개발 분야에서 국제적으로 인정받는 엔지니어링 기업
Hy2gen AG	수소, 전력 생산 알칼리성 전해조 PEM(Proton Exchange Membrane) 고체산화물 전해기(SOEC) 컨설팅 및 서비스 제공업체 산업용 가스 공급	- 녹색 수소 및 수소 기반 바이오 연료(바이오 메탄, 바이오 메탄올, 암모니아) 생산 기업  - 탈탄소 수소의 분산 공급을 확보하기 위해 생산 현장을 개발 및 운영  - 에너지 가격, 시장 수요, 물류 및 정치 환경을 고려해 경쟁력있는 가격으로 안정적인 녹색 수소 및 수소 기반 바이오 연료 공급을 제공
Linde	수소 생산 압축, 저장, 분배 및 운송 수소 급유 스테이션(HRS)	프로젝트 1: Hydrogen in European Cities European demonstration of hydrogen 프로젝트 2: Hydrogen Mobility Europe
Proton Motor	양극판 촉매, 코팅 플로우 플레이트 가스 확산층 막 전극 어셈블리 멤브레인 미터 및 센서 전력 전자, 스택,  시스템 제어	- 연료전지전기자동차  - 버스, 열차, 트럭, 선박  - 자재 취급 차량  - 보조 전원 장치(APU)  - 스마트 솔루션  - 스마트 빌딩 및 커뮤니티  - 스마트 시티  - 스마트 그리드
Robert Bosch GmbH	연료전지전기차 버스, 열차, 트럭,선박 보조 전원 장치(APU) 스마트 솔루션 스마트 빌딩 및 커뮤니티 스마트 시티 스마트 그리드	프로젝트 1: pare large-scale hydrogen vehicle demonstration in Europe 이외 다수 프로젝트 진행 중
Salzgitter Mannesmann Forschung	수소공급 금속 재료의 가공 및 응용	프로젝트 1: Green Industrial Hydrogen via Reversible High-Temperature Electrolysis
Siemens	PEM 전기 분해를 사용하는 재생가능에너지에서 그린 수소 제공	프로젝트 1: Hydrogen For All of Europe (HY4ALL) 프로젝트 2: Bus ReFuelling for European Hydrogen Bus Depots
Thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers	막 전극 어셈블리 멤브레인 시스템 제어 수소 생산 알칼리성 전해조	- 고정 시스템 통합  - 압축, 저장, 분배 및 운송  - 냉각, 압축기  - 컨설팅 및 서비스 제공  - 엔지니어링 시장 및 비즈니스 분석  - 에너지 회사·가스, 연구, 가상 테스트
Uniper Energy Storage	수소 생산 산업용 가스 공급 전력 공급 에너지 회사	지하 수소에 의한 재생가능전력의 대규모 및 계절별 저장을 위한 관련 비즈니스

자료: hydrogen europe 추출(KOTRA 뮌헨 무역관 정리)

Linde MH사의 후버(Huber)씨와의 인터뷰에 의하면 연료전지 제조업체들은 연료전지 가격을 낮추고 판매량을 늘리기 위한 다양한 사업모델을 구상 중이며 글로벌 완성차 OEM사, 1차 벤더들과의 기존 부품 기업들은 수소 모빌리티 부품 협업뿐만 아니라 지게차, 건설 중장비의 수소 전지 응용이 가능한 분야에서도 협업 가능성이 많다고 밝혔다.

작년 9월에 출범한 바이에른주 수소 경제 집합체인 H2.B(h2.bayern)에서도 바이에른 지역의 주요 수소 선도기업들을 지원함과 동시에 미국, 캐나다, 일본, 한국, 대만 등의 주요 연료전지 생산국 기업과도 전략적인 연계활동을 활발히 전개 중이라고 한다.

국내 기업 동향

세계 주요국들이 수소 경제 실현을 위해 전방위적 투자를 시행하고 있는 가운데 국내 시장은 이동형 수소 연료전지(이동형: 수소전기차, 수소 기차, 수소 선박 등 이동수단에 탑재되는 연료전지) 부문에서 높은 산업 성숙도를 보이는 것이 특징이다. 이는 현대차가 2013년 세계 최초로 수소전기차 양산에 성공한데 이어 2018년 항속거리 611km의 2세대 수소전기차 넥쏘를 출시해 수소전기차 분야에서 경쟁력을 입증했기 때문이다. 다만 수소충전소 부족 등의 이유로 보급률은 높지 않아 시장 성숙도는 산업 성숙도에 비해 낮은 수준이다.

고정형 수소 연료전지(고정형: 발전소(상업용), 가정(난방용) 등 고정된 장소에서 설치하는 연료전지) 분야에서 우리나라는 독일, 일본, 미국과 함께 상위 4개국에 속한다. 특히 시장 성숙도 측면에서 상위 국가인데 이는 대규모 상업용 연료전지 생산을 주도하고 있는 두산퓨얼쎌과 포스코에너지 등  두 글로벌 국내 업체들의 영향이 컸다. 가정용 고정형 연료전지 제조업의 경우 일본과 독일이 주도하고 있다.

맥킨지의 보고서에 따르면 2050년경 세계는 수소 경제 활성화로 인해 수소 에너지가 전 세계 에너지 수요의 약 18%를 차지하며, 연간 2조5000억 달러의 시장가치와 함께 새로운 일자리 3000만 개를 창출하게 된다. 세부적으로 보면 수소 생산, 저장 및 운송 등 인프라 산업 시장이 새로 생겨나고 수소전기차를 중심으로 열차, 선박, 드론, 건설기계 등 모든 운송 분야에서도 새로운 수소 산업 생태계가 조성될 수 있다. 더불어 최근 급격히 성장하고 있는 발전용 연료전지도 새로운 시장가치를 창출할 것이다.

전망 및 시사점

한국 정부는 2022년까지 수소차 6만 7000대, 수소충전소 310기를 달성하는`수소차 및 충전인프라 보급 계획`을 수립했으며, 이는 수소 트럭·택시에 부품소재를 공급하는 중소·중견기업들에도 기술적으로 한 단계 성장할 수 있는 기회가 될 것이다. 특히 수소차는 전기차에 비해 차량 무게를 줄일 수 있고 충전 시간도 짧아 트럭, 택시 등에 어울린다는 평가를 받아왔던 만큼 후속 연구개발 지원을 통해 중요 부품들의 내구성을 개선해 독일을 포함 유럽 시장 진출의 기회가 될 것으로 시사하는 바가 크다. 특히 수소 모빌리티 연료전지 스택을 위시한 핵심부품인 연료전지 탱크, 배터리, 충전소켓, 전기모터 분야의 기술력 제안 및  가치 사슬  구축은 매우 중요하며, 위에 열거한 독일 수소 선도 기업들과의 협업 프로젝트들도 꾸준히 될 것으로 전망된다.

자료: Handelsblatt, Hydrogen Europe, H2.live,hydrogen mobility Europe, now-GmbH, 독일 연방 경제부(BMWi), Daimler, Bollard-Power, Thyssenkeupp, Linde MH, Linde, BMW, Audi, 각  수소경제 관련 중요 기업 및 기관별 자체 인터뷰 진행, 독일 수소 및 연료전지 협회(Deutscher Wasserstoff und Brennstoffzellen-Verband e.V.), McKinsey, KOTRA 뮌헨 무역관 자료 종합