수소 나무(Hydrogen Tree) 기술 전방위 융합 상용화 개발중

영국 버밍햄 시티 대학(BCU)은 세계 최초 수소 연료전지(Hydrogen Fuel Cell)를 이용한 대중 교통수단의 콘셉트와 설계를 곧 선보일 계획이다.

이 대학에 따르면 영국 모터스포츠 사업가이자 제조가인 스펜서 에시리, 인도네시아 푸네에 위치한 DYPDC 센터와의 공동협력을 통해 이번 선도적인 프로젝트를 수행하고 있다.

이번 협력 프로젝트는 인도 정부의 수소 하이웨이 이니셔티브(Hydrogen Highway Initiative)에 따라 2020년까지 100만 대의 수소연료 자동차를 보급하겠다는 목표다.

이처럼 환경보전 기술과 밀접한 녹색 에너지산업이 새로운 성장동력으로 연료전지, 수소에너지 산업은 차세대 신에너지 기술의 핵심 산업으로 이의 상용화를 위한 연구개발이 세계적으로 가속화하고 있다.

우리 정부 역시 올해 대통령 업무보고에서 산업통상자원부를 비롯 국토교통부, 환경부가 협업을 통해 향후 신에너지와 재생 에너지 개발 사업을 국가 경제발전과 산업발전의 핵심적 요소로 자리매김하겠다는 청사진을 내놨다.

△현대차, 차세대 수소연료전지 콘셉트카 HED-9 '인트라도'

그러나 국내의 연료전지의 경우 연료전지 스택 기술, 시스템 설계기술은 확보 상태와 달리 원재료 확보에 문제를 안고 있다.

원재료는 전량 외국제품에 의존하고 있는 실정이기 때문에 융합산업이 쉽지 않는 상황이다.

삼성SDI관계자는 "기술개발비에 2/1 정도로 원재료 사용비로 충당될 만큼, 고비의 연속에 놓여 있고, 결국 상용화까지의 시간은 더딜 수밖에 없다"고 호소했다.

수소에너지도 마찬가지다. LG화학, 삼성SDI, 롯데케미칼 등에서 국산연료전지 자동차가 개발된 상태지만, 이를 상용화하기 위한 인프라 구축이 미비한 현상에 있다.

연료전지 시스템의 특징 및 연료전지 자동차의 실용화를 위한 인프라 구축에 갈 길이 멀다.

바로 배출이 전혀 없는 혁신적인 신규 교통수단의 파워트레인(Power Train)인 수소 연료전지, 전기 모터, 복잡한 제어 시스템 구성을 자동차용 수소를 저압 금속수소화물 실린더(Low Pressure Metal Hydride Cylinder)로 클러스터내에 저장하는 시스템 연료를 얼마만큼 안전화 시키느냐다. 

업계에서 요구하는 소재와 접합기술 과제에 대해 상용화 차원에서 기술개발에 정부의 지원이 아직도 초보수준이다.

국내 연료전지, 수소에너지 기술을 확보한 기업들이 전해질막, 촉매재와 같은 원재료의 국산 개발과 원천기술 확보, 원가 절감, 내구성 향상 등에 관한 기술개발이 정부의 개입이 부족한 실정이다.

해외에서는 열압축기(Thermal Compressor)를 태양에너지(Solar Energy)로 통해 물을 수소와 산소로 분해해 생산된 수소를 되돌리는 역할의 기술도 집약적으로 다가선 상태다.

수소저장 실린더는 전기차에 동력 공급원으로 기술력 융합은 스마트폰 배터리를 비롯 데스크탑, 개인용 휴대용 PC, 원거리/개발지역/재난지역의 조명 등 다양한 장치에 전기 공급용으로 활용이 가능하다. 

LG화학 연료전지 기초생산 관계자는 "미국 일본 유럽과 달리 국내 자동차 완성제조사의 기술력과 결합된 수소 충전 인프라 구축을 위한 고강도, 고연성의 소재기술이 벌써 차이를 보이고 있다"고 우려했다.

특히 연료전지와 수소에너지의 열화기구, 접합기술과 접합부의 신뢰성을 담보로 한 안전성에 산학연 협동 기술 연구개발가 시급하다는 우려의 목소리다.

국내 부품 공급 기업중에는 뉴인텍, 필코전자, 우리산업, 이엠코리아 등이 각축전을 벌이고 있다.

이들 기업들은 2차 공급처로 수소연료전지차 구축에 중요한 협력의 기술력 보유하고 있다.

이들 기업들의 공통된 의견은 배터리와 연료전지에 사용될 재료 수요는 2017년 전체에 걸쳐 4% 이상 향상돼 60만달러에 도달할 것으로 전망하고 있다.

정부의 연료 효율 요구 조건에 부합하기 위한 첨단 에너지 저장 기술의 채택이 증가함에 따라 배터리 재료의 수요가 증가하고, 특히 이는 고분자와 화학물질 분야에서 큰 수요 증가가 예측되고 있다.

아직까지는 훨씬 적은 수요이기는 하지만 연료전지 재료들의 수요를 따라줘야 하는데 연료전지 산업체가 덜 비싸고 보다 효율적인 대체물질을 채택하는 것에 의해 경비를 줄이기 위한 노력을 계속하는 것에 의해 빠른 증가도 한계를 가지고 있다.  

반면 EU 등 유럽 자동차 업계는 수소에너지화 자동차에 성큼 다가서 부품에서 부터 글로벌 규격화를 자신들의 회사의 고유코드로 맞추려는 움직임이 빠르게 전개되고 있다.

한편 버밍햄 대학의 인도출신 Parmjit Chima 박사는 "기후 이슈 및 온실가스 배출(Greenhouse Emission), 공해물질에 대한 배출 절감 필요성에 따라 자동차의 화석연료 절대적으로 낮춰야 한다"며 강조했다.

현재 대학 연구진은 '수소 나무(Hydrogen Tree)'라는 기술 개발중에 있어 앞으로 자동차는 물론 가전제품이나 장치에 동력을 공급하기 위한 다수의 수소화물 저장소 충전이 가능한 융합기술 상용화에 박차를 가하고 있다.

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