[월간수소경제 박상우 기자] 정부는 규제개혁과 산업발전을 도모하기 위해 지난 2019년 1월부터 ‘규제샌드박스’라는 제도를 운용하고 있다.

규제샌드박스는 아이들이 모래놀이터에서 안전하게 뛰어노는 것처럼 사업자가 신기술을 활용한 새로운 제품과 서비스를 일정 조건(기간·장소·규모 제한)에서 시장에 우선 출시해 시험·검증할 수 있도록 현행 규제의 전부나 일부를 적용하지 않는 것으로, 시험·검증하는 과정에서 수집된 데이터를 토대로 합리적으로 규제를 개선하는 제도이다. 2016년 영국이 처음 도입했으며 현재 한국을 포함해 60여 개국에서 운영 중이다.

규제샌드박스는 제도의 기획과 총괄운영을 담당하는 국무조정실을 중심으로 분야별 주관부처가 협업하는 체계로 운영되고 있다.

주관부처는 소관 법률에 따라 분야별 전문성을 토대로 제도를 운용하고 부처 간 이견이 있는 쟁점 과제의 경우에는 국무조정실 주관의 ‘규제샌드박스 관계부처 TF’를 통해 점검·조정하고 있다.

각 부처는 규제샌드박스 관련 사항의 심의·의결을 위해 장관을 위원장으로 하는 민관 합동의 ‘특례 심의위원회’를 구성·운영하고, 규제자유특구 분야는 국무총리를 위원장으로 하는 상위 위원회인 ‘규제자유특구위원회’를 추가로 두고 있다.

규제샌드박스는 2022년 12월까지 총 860건이 승인됐으며 32개의 규제자유특구가 지정됐다. 이를 통해 10조5,000억 원의 투자 유치, 4,000억 원의 매출 증가, 1만1,000개의 일자리를 창출한 것으로 정부는 분석했다.

 
이 중 수소 분야는 58건이다. 이를 생산, 충전, 활용, 액화수소 등으로 나눠 2022년 9월 이후 승인받은 주요 실증특례를 살펴본다.

 

 

#생산
먼저 지난 3월 30일 롯데그룹 화학군인 롯데케미칼과 롯데정밀화학은 ‘암모니아 기반 광분해 수소추출기술’을 검증하는 파일럿 플랜트를 구축하는 실증특례를 승인받았다.

암모니아 기반 광분해 수소추출기술은 빛을 에너지원으로 하는 광분해 반응기로 암모니아를 수소와 질소로 분해한 후 정제공정에서 질소와 미분해 암모니아를 제거해 수소를 생산한다.

이 설비는 전기로 작동되기 때문에 가동과 중지에 필요한 시간이 짧아 빠른 가동이 가능해 중소규모로 수소를 생산할 때 유리하고 연소 공정이 없어 온실가스 배출이 없다. 이를 연간 수천 톤의 수소를 간헐적으로 사용하는 수소발전소 또는 수백 톤의 수소를 사용하는 수소충전소에 적용하면 경제적인 수소공급체계를 갖출 수 있을 것으로 보인다.

이에 롯데케미칼과 롯데정밀화학은 2022년 8월 미국의 시지지(Syzygy), 일본의 스미토모(Sumitomo) 상사 그룹과 암모니아 광분해 기술 공동사업개발 협약을 체결했다.

시지지는 광촉매 반응기의 설계·제작 및 이를 이용한 합성/분해 기술을 보유한 미국 스타트업으로 광분해 반응기와 광촉매 제작에 속도를 더하고, 롯데케미칼은 실증을 위한 생산 설비 시스템의 설계와 설비를 맡는다. 롯데정밀화학은 암모니아의 공급과 생산 설비 운전을, 스미토모 상사 그룹은 반응기와 광촉매의 운송을 담당할 예정이다.

롯데그룹 화학군은 대규모 수소가 필요한 수요처에는 암모니아 열분해 기술로, 중소규모 수소가 필요한 수요처에는 암모니아 광분해 기술로 수소를 공급하는 체계를 구축한다는 계획이다.

2022년 12월에는 현대건설과 전북테크노파크가 신청한 ‘PEM 수전해 설비를 활용한 수소생산 실증’이 승인됐다. 이는 PEM 수전해 설비의 효율성 및 안전성을 검증하는 것으로, 수전해 기반 수소생산기지 구축사업이 추진 중인 전북 부안에서 진행될 예정이다.

현대건설과 전북테크노파크는 전라북도, 부안군, 테크로스 워터앤에너지 등과 컨소시엄을 구성해 산업부의 2022년 수전해 기반 수소생산기지 구축사업 공모에 신청해 최종 선정됐다.

이 사업은 전북 부안에 있는 신재생에너지단지에 2.5MW급 PEM 수전해 설비를 해외에서 도입·구축해 하루 1톤 이상의 그린수소를 생산 및 저장·운송이 가능한 시설을 구축하는 것으로 가동시점은 2024년 5월로 예상된다.

그런데 현행 고압가스법 시행규칙에 따르면 수전해 설비 내 1MPa 이상 고압스택은 압력용기로 분류돼 파열시험 등의 안전검사를 받아야 하나 구조 및 재료 특성상 압력용기 파열시험의 통과가 어려워 해당 수전해 설비 도입·운영이 곤란하다. 이에 현대건설과 전북테크노파크는 관련 실증특례를 신청한 것이다.

이 실증특례는 SK플러그하이버스가 2022년 4월에 승인받은 사업과 유사하다. SK플러그하이버스는 제주 행원 풍력발전단지에 1MW급 PEM 수전해 설비를 구축해 풍력에너지를 활용한 그린수소 생산 시스템의 효율성과 안전성을 검증할 계획이다. 

또 SK E&S와 한국중부발전이 신청한 ‘LNG 냉열 활용 청정수소 생산 및 액화수소 플랜트 구축·운영’이 2022년 12월에 승인받았다.

양사는 약 5조 원을 투자해 보령LNG터미널 인근 지역에 세계 최대 규모인 연간 25만 톤의 블루수소를 생산하는 기지를 구축하는 사업을 추진하고 있다. 기체수소 20만 톤은 배관을 통해 인근에 있는 수소발전용으로, 5만 톤은 액체수소 형태로 전국 수소충전소에 공급한다.

블루수소 생산 및 액화 공정에 ‘LNG냉열’을 활용할 예정이다. LNG냉열은 영하 162℃의 LNG를 기화할 때 발생하는 에너지로, 이를 수소 개질 및 이산화탄소·수소 액화 공정에 활용한다는 계획이다. 

SK E&S는 블루수소 생산과 액화 공정에 LNG 냉열을 활용, 전기소비를 줄여 비용을 절감하는 동시에 약 15만6,000톤의 탄소 간접배출량을 감축할 수 있을 것으로 보고 있다.

 

 

 

#충전

고려아연은 3월 30일 ‘수소연료전지 지게차 전용 수소충전소 구축·운영’ 실증특례를 승인받았다. 이는 수소지게차의 성능을 검증하는 데 필요한 전용 수소충전소를 구축·운영하는 것이다.

고려아연은 건설기계부품연구원, 조선대학교, 수소융합얼라이언스 등과 산업부의 국책과제인 ‘수소지게차 상용화를 위한 실증 기반 신뢰성 검증 기술개발’을 진행하고 있다. 이 과제는 5톤급 이하 수소지게차의 신뢰성을 확보하고 보급 기반을 마련하기 위한 것으로 2022년 4월부터 2026년 3월까지 총 48개월 동안 진행된다. 사업비는 약 141억 원이 투입된다.

5톤 수소지게차 45대 이상을 공장과 물류창고에 투입해 운전 데이터를 수집하고 수리 이력 데이터베이스를 확보한다. 또 수소지게차 핵심부품 10종을 선정해 평가 방법을 개발하고 검증한다. 여기에 평균고장주기(MTBF)를 도출하고 성능 지표 산출 방법론을 개발한다. 총소유비용(TCO) 분석에 필요한 주요 파라미터(parameter)를 선정해 TCO 기반 경제성을 분석한다.

이를 통해 TCO 기반 수소지게차 제조사별 데이터를 확보해 상품성을 비교하고 수소지게차 구입에 따른 정부 혜택, 운영 중 필요한 보험수가 책정모델 등을 포함하는 수소지게차 보급 정책안 자료로도 활용될 예정이다.

올해까지 해당 실증이 진행되는 고려아연의 온산제련소에 전용충전소를 구축하고 수소지게차는 2023년에 8대, 2024년에 37대를 각각 도입해 관련 데이터를 수집·분석한다.

디이앤씨는 지난 3월 30일에 ‘연료전지 발전을 통한 전기차 충전서비스’에 대해 승인을 받았다. 이는 분산형 연료전지발전으로 생산한 전기를 전기차 충전 서비스 후 잉여전력을 판매하는 마이크로그리드 서비스를 개발한다. 책임보험에 가입하고 사업 개시 확인서의 사업 개시일로부터 2년 동안 경부고속도로 남사진위IC 인근에 있는 휴게소에서 해당 실증을 진행한다.

한국가스공사가 2022년 12월에 승인받은 ‘튜브트레일러를 활용한 제조식 수소충전소 운영’은 가스공사가 경남 김해에 구축한 ‘김해 수소충전소’를 별도의 이동없이 튜브트레일러에 수소를 저장하고 저장된 수소를 차량에 충전하는 제조식 수소충전소로 운영하는 것이다.

그러나 현행 규제는 고정된 저장탱크에 저장하는 방식만을 규정하고 있다. 또 튜브트레일러를 활용할 때는 충전장소와 보관장소를 분리하도록 하는 규제도 있어 추진하기가 어렵다. 

이에 위원회는 튜브트레일러 이동으로 인한 충돌사고 위험을 낮출 수 있다는 점과 수소경제 활성화에 기여할 수 있다는 점 등을 고려해 승인했다. 다만 △용기안전성 확인 및 인적오류 방지 등 안전관리 방안 마련 △자체 안전성 평가 결과를 반영해 시설 설계 및 자체 안전관리계획을 수립해 준수하도록 했다.

한국자동차연구원은 가스공사와 같은 날에 ‘다차종·동시·고속 충전이 가능한 수소스테이션 구축 및 차량 충전 실증’에 대해 승인을 받았다. 이는 수소충전소 1곳에서 4~6대의 수소모빌리티를 고속으로 동시 충전할 수 있는 광역수소충전소를 구축하는 사업이다.

한국자동차연구원은 광주광역시가 수주한 산업부의 ‘수소전기차 다차종 동시충전을 위한 광역수소충전소 핵심기술 개발 사업’에 참여하고 있다. 이 사업은 오는 2024년까지 총사업비 161억 원을 투입해 다차종 동시충전, 대유량 고속충전 등 핵심기술을 개발, 광주광역시 광산구에 있는 자동차연구원 광주지역본부 테스트베드에서 사전 테스트를 거친 후 광역수소충전소에 설치해 실증할 계획이다.

해당 실증은 수소충전기 1기, 승용 및 상용차 모사장치 각 1대, 수소모빌리티 3종 등이 사용된다.

또 SK에코플랜트는 2022년 12월 그리드위즈와 ‘신·재생에너지 활용 V2G 양방향 전기차 충전기’ 실증에 대한 승인을 받았다. 이는 수소연료전지를 통해 생산한 발전전력을 V2G 양방향 충전기를 이용해 전기차를 충전하고 전기차의 잔여전력을 ESS에 저장하는 V2G 충·방전 서비스를 개발하기 위함이다.

 

 

 

#활용

현대로템은 지난 3월 30일 ‘상용화급 수소전기트램 제작 및 주행시험’ 실증특례를 승인받았다. 이는 연료전지, 배터리팩, 수소연료탱크, 에너지관리시스템을 탑재한 상용화급 수소전기트램을 제작하고 시험주행을 하는 것이다. 

현대로템은 창원공장에서 트램 모듈을 제작한 후 인근에 있는 국내 첫 통합형 수소충전소인 대원수소충전소에서 수소를 충전한 후 경남 함안에 있는 로만시스 칠서공장에서 완성차 시험을 진행한다. 이후 충북 오송에 있는 한국철도기술연구원의 철도종합시험선로에서 예비주행시험을, 태화강역과 울산항역을 잇는 울산항선 유휴선로에서 2,500km 이상의 실주행시험을 진행할 계획이다.

현대로템은 산업통상자원부가 424억 원을 투입해 진행하고 있는 ‘수소전기트램실증사업’에 참여하고 있다. 이 사업은 넥쏘용 수소연료전지 4개에 해당하는 380kW급 수소트램 상용화를 위해 2021년 9월부터 2023년 말까지 핵심 기술을 확보하는 것이 목표다.

주행시험 때 트램에 수소를 공급할 충전소는 범한퓨얼셀이 구축한다. 그 일환으로 범한퓨얼셀은 2022년 9월 ‘수소전기트램용 수소충전소 구축·운영’ 실증특례를 승인받았다. 이에 따라 범한퓨얼셀은 울산항선 유휴선로에 패키지형 수소충전소 1기를 구축할 계획이다.

SK에너지는 2022년 12월에 ‘LPG충전소 내 수소연료전지 구축을 통한 전기 생산·판매’를 승인받았다. LPG충전소 유휴공간에 발전용 수소연료전지를 설치해 전기를 생산한 후 이를 한전에 판매하는 것으로, 수도권에 있는 LPG충전소 1곳에서 6개월 동안 수행할 계획이다.

SK에너지는 도심형 연료전지 융복합 사업을 추진 중이다. 이 사업은 주유소, 국·공유지 등 도심지 유휴 부지를 활용해 연료전지와 전기차 충전기를 설치하고 연료전지에서 생산된 전력을 전기차 충전기와 인근 배전망에 공급하는 것이다. 이를 통해 대도시의 전력 자립률을 높이고 송전 손실 및 송전망 건설을 둘러싼 사회적 비용 부담을 경감할 것으로 기대된다.

그 일환으로 SK에너지는 2021년 5월부터 규제샌드박스를 통해 주유소에 연료전지를 설치하고 운영하는 ‘에너지슈퍼스테이션’ 실증사업을 진행하고 있다. 

빈센, 전남테크노파크, 한국조선해양기자재연구원, 한국생산기술연구원이 2022년 12월에 승인받은 ‘수소연료전지 추진선박 충전·운항’은 수소연료전지 추진선박(길이 16m미만, 무게 19톤, 10인승)을 제작·운행하고 이동식 패키지형 수소충전소로 해당 선박에 수소를 충전하는 것으로, 전남 영암에 있는 삼호소형어선물양장 인근에 선박 계류장과 선박용 이동식 패키지형 수소충전소를 설치하고 실증을 추진한다. 

볼보그룹코리아는 이들과 같은 날에 ‘수소연료전지 건설기계 전용 수소충전소 구축·운영’과 ‘수소연료전지 굴착기의 수소충전 및 운용시험’에 대해 승인받았다. 이는 수소전기굴착기 연구개발을 위한 수소건설기계 전용 수소충전소를 구축·운영하고 수소충전 안전성과 굴착기 운용을 통한 성능 및 에너지 효율성을 검증하기 위한 것이다.

볼보그룹코리아는 경남 합천에 있는 볼보그룹연구소에서 수소전기굴착기 시제품 4기를 활용해 해당 실증을 진행한다. 이를 통해 개발된 상용 수소전기굴착기는 창원공장에서 생산될 가능성이 있다. 볼보그룹코리아 창원공장은 볼보건설기계그룹 내 최대 규모의 굴착기 생산공장이자 그룹의 글로벌 굴착기 생산량의 55%를 책임지는 핵심기지다.

범한퓨얼셀은 2022년 9월 ‘수소전기트램용 수소충전소 구축·운영’과 함께 ‘수소연료전지 무인잠수정 충전 및 운항시험’에 대해 승인받았다. 수소연료전지 무인잠수정 충전 및 운항시험은 수소연료전지 탑재 대잠 정찰용 무인잠수정을 개발하기 위한 것으로, 충전시험은 경남 통영에 있는 ‘하이넷 통영용남 수소충전소’에서, 운항시험은 충전소 인근 바다에서 진행할 예정이다.

 

 

#액화수소

SK플러그하이버스, 세운산업, 신백승여행사는 지난 3월 30일 ‘액체수소 생산·운송 및 전용충전소 구축·운영’ 실증특례를 승인받았다. 이는 2021년 9월 SK E&S가 IGE와 승인받은 실증특례와 관련된 것이다.

SK E&S와 IGE는 인천 서구에 있는 SK인천석유화학 공장에 최대 연간 3만 톤의 액화수소를 생산하는 플랜트 1기를, 전국에 액체수소충전소 40기를 구축·운영하고 탱크로리 40대로 액체수소를 공급할 예정이다. 액체수소충전소 구축·운영은 플러그파워와 합작 설립한 SK플러그하이버스를 중심으로 추진한다. 액화수소플랜트는 이르면 올해 말 생산을 개시할 예정이다.

SK플러그하이버스는 SK E&S가 승인받은 액체수소충전소 40기 중 37기를 구축·운영할 계획이다. SK플러그하이버스가 구축할 곳은 경기 평택 지제역 공영차고지, 구미CNG충전소, 전남 순천 행복가곡LPG 충전소, 충북 영동 대원고속관광 차고지, 부산CG 금정사옥, 인천 검단산단 버스공영차고지, 성남 사송공영차고지, 인천공항T2 노선버스차고지 등이다. 

세운산업은 SK E&S가 승인받은 곳 중 2곳인 인천 서구 가좌동과 인천 중구 항동7가에, 신백승여행사는 인천 서구 경서동에 각각 액체수소충전소 1기를 구축·운영할 예정이다. 

또한 CJ대한통운은 2022년 12월 SK E&S의 인천 액화수소플랜트에서 생산된 액체수소를 전용 탱크로리로 전국에 구축될 37개 액체수소충전소에 공급한 후 다시 인천으로 돌아오는 과정의 안전성을 검증하는 실증특례를 승인받았다. 

이 실증에 액체수소 전용 탱크로리 40대가 투입될 예정이다. 차량에는 운송 절차, 안전관리 등 액화수소 운송과 관련된 표준 프로세스를 마련하고, 고도화하기 위해 전담 안전관리요원이 함께 탄다.

SK E&S와 CJ대한통운은 2022년 3월 규제샌드박스 실증사업에 참여하는 등 액화수소 사업 협력을 강화하기로 하고 ‘수소사업 상호 협력을 위한 업무 협약서’를 체결한 바 있다.

코하이젠은 2022년 12월 20일 ‘상용차용 액체수소충전소 구축·운영’ 실증특례를 승인받았다. 이는 플랜트로부터 공급받은 액체수소를 저장한 후 기화해 버스 등 수소상용차에 충전하는 액체수소충전소를 구축·운영하는 것이다.

코하이젠은 우선 경남 창원과 전남 나주에 각각 액체수소충전소 1개를 구축한 후 3개월간 시범운영에 나선다. 이후 경기·충북·전북·경남에 각각 3개, 강원·충남·전남·경북에 각각 2개 등 총 20개의 액체수소충전소를 구축해 2025년까지 전국 35곳에 기체 또는 액체 방식의 대용량 충전소 인프라를 조성한다는 계획이다.

한국기계연구원은 2022년 9월에 ‘액화수소플랜트 및 공급시스템 구축·운영’ 실증특례를 승인받았다. 이 실증은 경남 김해에 있는 한국기계연구원의 김해 LNG·극저온 기계기술시험인증센터에서 진행되며 파일럿급 액화수소플랜트 1개소와 액화수소 공급시스템 1기를 구축·운영한다. 이를 통해 국산기술로 설계·제작한 액화수소플랜트와 공급시스템의 주요 핵심설비를 검증할 계획이다.

한국기계연구원은 액화수소플랜트 상용화에 박차를 가하고 있다. 그 일환으로 2019년 9월 한국기계연구원을 비롯해 KIST, KAIST, 중앙대학교, 대우조선해양, 동화엔텍 등 총 18개 기관이 참여한 ‘상용급 액체수소플랜트 연구단’이 발족했다.

연구단은 국토교통부와 국토교통과학기술진흥원이 추진하는 상용급 액체수소플랜트 핵심기술개발사업을 수행, LNG의 기화열을 활용한 수소액화공정 설계기술을 확보하고 올해까지 하루 처리용량 0.5톤의 수소액화 실증 플랜트를 구축해 액체수소 생산에 착수할 계획이다.