[월간수소경제 이종수 기자] 정부는 지난해 1월 발표한 ‘수소경제 활성화 로드맵’에 따라 오는 2022년까지 310기(누적)를 구축하고, 2040년까지 1,200기로 확대할 계획이다. 올해는 도심 중심 수소충전소 신규 100기 구축과 기존 충전소 증설(약 4기 내외)을 통해 총 154기(누적)의 충전소를 확보한다는 계획이다.
통상 단독 수소충전소를 짓는 데 30억 원이 든다. 환경부가 구축비용의 50%를 지원하고 있지만 구축비용은 여전히 큰 부담이 되고 있다. 특히 도심의 경우 부지가격이 비쌀 뿐만 아니라 입지규제와 민원으로 인해 충전소 부지를 찾는 건 ‘하늘의 별 따기’다.
더군다나 수소충전소를 지어도 수소전기차의 대중화 시기가 도래하기 전까지는 운영 적자를 피하기 힘든 구조여서 수소충전소의 경제성 확보 문제가 심각하다. 충전소의 경제성을 확보하기 위해선 기본적으로 수소전기차 보급 확대가 필요하지만 구축비용을 절감하는 것도 시급하다.
구축비용 절감 방안으로 기존 CNG·LPG 충전소와 주유소 여유 부지에 수소충전소를 짓는 융복합형 충전소가 조금씩 생겨나고 있다.
특히 주요 설비가 컨테이너 안에 설치되는 형태의 패키지형 수소충전소가 또 하나의 대안이 될 것으로 기대를 모으고 있다. 패키지형 충전소는 기존 충전소 대비 설치 면적 17%(1,200m² → 1,000m²), 설치 기간 40%(10개월 → 6개월), 구축 비용 33% 이상(30억 원 → 20억 원)을 줄일 수 있는 장점이 있다.
이와 함께 복층형 수소충전소도 부지면적을 줄일 수 있다는 점에서 구축비용 절감 방안으로 떠올랐다.
패키지형 충전소 특례기준 마련
국내에서는 지금이라도 패키지형 수소충전소를 구축할 수 있다. 이미 시설 설치 기준이 마련돼 있기 때문이다. 산업통상자원부는 지난 2016년 7월 7일 ‘융·복합 및 패키지형 자동차충전소 시설기준 등에 관한 특례기준’을 제정·고시한 바 있다.
이 특례기준은 정부가 지난 2015년 발표한 ‘제3차 환경친화적 자동차 개발 및 보급 기본계획’에 따라 2020년 수소충전소 100기 보급 목표를 달성하기 위해 마련됐다.
특례기준에 따르면 ‘패키지형 수소자동차충전소’는 수소자동차의 충전에 필요한 설비(필요한 경우 충전기는 제외할 수 있다)를 하나의 보호함에 장착한 충전시설을 일정한 장소에 배치하고, 수소를 연료로 사용하는 자동차에 압축수소를 충전하는 것으로 정의됐으며, ‘고압가스 안전관리법 시행규칙’ 제62조에 따른 시설·기술·검사 기준이 포함됐다.
현대자동차가 ‘2018년 평창동계올림픽’ 기간 시범 운행하는 수소전기차를 위해 영동고속도로 여주휴게소(하행)에 오픈한 수소충전소가 특례기준을 적용한 국내 최초의 패키지형 충전소이다. 광신기계공업이 수소충전설비를 구축했다.
패키지형 충전소 실증 운영
정부는 패키지형 수소충전소의 표준 모델을 제시하기 위해 지난 2016년 10월부터 ‘패키지형 수소충전소 플랫폼 개발 및 실증과제’를 진행 중이다. 광신기계공업, 한국가스안전공사, 하이록코리아가 이 사업을 수행하고 있다.
수소 충전설비(압축, 저장, 가스냉각, 가스제어)의 컨테이너 형태 패키지 기술을 확보하고, 기존 수소충전소 구축비용 대비 1/3 가격으로 구축이 가능한 패키지형 수소충전기술을 개발하는 것이 목표다.
구체적으로는 △컨테이너 방식의 압축·저장·충전 설비 패키지 설계·제조 기술개발 △단일 소형 고압 수소압축기, 냉각장치, 충전기(Dispenser) 국산화 기술개발 △700bar 수소충전 기술 및 차량통신 기술 개발 △부품교체 시간 단축 및 자연대류 방식의 수소누설 안전기술 개발 △방폭, 비방폭 부품의 사용 기준 및 패키지형 수소충전소 설치기준 마련 등의 연구를 수행 중이다.
현재 창원시와 당진시에서 패키지형 수소충전소 각 1기(250kg/day)가 실증 운영 중이다. 창원의 경우 공원뿐만 아니라 업무용 빌딩이 밀집해 있는 도심에 설치된 최초의 패키지형 수소충전소라는 점에서 이목이 집중되고 있으며, 수소충전소에 대한 지역주민 수용성 제고에도 기여할 것으로 기대된다.
창원시는 성산구 중앙동 중앙체육공원 부지 일부를 실증 대상지로 선정했으며, 창원국가산단 개발실시계획 변경 등의 행정절차와 충전소 설치 예정지 내 수목 이식 등을 통해 수소충전소 부지를 마련했다.
지난해 6월 5일부터 실증 운영에 들어간 창원 패키지형 수소충전소는 창원시·경남도·진해구청 등의 관용 수소전기차 90여 대가 이용하고 있으며, 하루 평균 10대 정도가 충전하고 있다. 지난 3월 말 기준 가동(압축기) 시간은 약 700시간, 누적 충전 횟수는 약 1,800대(6,000kg)에 이른다.
도심에 설치된 충전소다 보니 시민에게 거부감 없이 친근하게 보이도록 디자인 측면에서 신경을 많이 쓴 점이 눈에 띈다.
당진 패키지형 수소충전소는 당진시 송산일반산업단지 내 현대제철 소유 부지에 설치돼 지난해 11월 1일부터 실증 운영 중으로, 현재 관용차 1대가 충전소를 이용하고 있다. 지난 3월 말 현재 가동(압축기) 시간은 25시간, 누적 충전 횟수는 44회(92.3kg)이다. 충전소 인근에 있는 SPG케미칼에서 수소를 공급받고 있어 수소 수급이 용이하다.
이 두 곳의 수소충전소의 모듈형 패키지 내 부품 국산화율은 당초 목표가 60%이지만 현재 70% 수준을 달성한 상태다. 국산화 품목 중 전체 가격에서 차지하는 비중이 10% 이상의 고가인 품목은 압축장치, 저장장치, 프리쿨러, 모듈프레임이 있다.
압축기의 경우 광신기계공업이 국내 최초로 국산화 개발해 내포 수소충전소에 처음 적용한 다이어프램 압축기가 적용됐으며, 국산화율은 82.66%이다. 프리쿨러는 100%, 모듈프레임은 96.42%의 국산화율을 나타내고 있다.
반면 가격 비중이 가장 높은 저장장치(27.55%)는 당초 국산화율 목표가 25%이지만 현재 0.46%에 불과한 게 아쉬운 점이다.
이밖에 가스제어패널과 고압피팅·밸브류는 각각 30.61%, 17.17%의 국산화율을 달성해 이들 품목에 대한 국산화 노력도 필요한 것으로 나타났다.
한편 패키지형 수소충전소는 구축비용 절감과 모듈화에 초점이 맞춰져 있다 보니 일반 수소충전소보다 설비 용량이 작아 수소전기차 보급 초기에는 적합할 수 있지만 향후 수소전기차가 대폭 증가할 경우 설비를 증설해야 하는 단점이 있는 것으로 보인다.
실제 <월간수소경제>가 당진과 창원 패키지형 수소충전소를 찾아 컨테이너 내에 설치된 압축기와 수소저장용기를 보니 일반 수소충전소보다 크기가 작았다.
또 부지를 조금이라도 적게 차지하기 위해 수소 튜브트레일러의 회전 반경이 작도록 일반 수소충전소보다 용량이 작은 수소 튜브트레일러(180bar)를 운영하고 있어 향후 수소충전물량이 많아질 경우 수소 튜브트레일러가 여러 번 왔다 갔다 해야 하는 실정이다.
창원과 당진 패키지형 수소충전소는 당초 올해 9월까지 실증 운영될 예정이었지만 올해 말까지 연장됐다. 실증 운영이 끝나면 가스안전공사에서 패키지형 수소충전소 시설·기술 기준 개선안을 마련해 공표할 예정이다.
패키지형 충전소 민간 개방되나
이 두 충전소는 정부의 실증사업으로 구축돼 현재 관용차에 한해 충전이 가능하지만 실증사업 이후 민간에 개방될지 주목된다. 민간 개방 여부는 정부가 결정권을 가지고 있는데 아직은 부정적인 입장인 것으로 전해졌다.
창원시와 당진시는 민간 개방을 원하고 있다. 창원의 경우 수소전기차 이용자들로부터 민간 개방을 요구하는 민원도 제기되고 있다. 창원시에는 이미 3곳의 수소충전소가 운영 중이지만 수소전기차 보급 확대에 따라 추가적인 수소충전소 확보가 시급한 상황이다. 특히 패키지형 충전소는 도심에 있어 수소전기차 이용자들에게 큰 편익을 줄 것으로 보인다.
당진시의 경우 올해 수소전기차 100대(누적) 보급을 목표로 추진 중이지만 현재 패키지형 수소충전소 외에는 충전소가 전무하다. 적정 부지확보의 어려움과 경제성 문제로 인해 수소충전소 설치 추진이 지지부진한 상황이다.
당진시에는 지난해 12월까지 관용차 1대를 포함해 총 18대의 수소전기차가 보급됐지만 관용차 이외의 수소전기차는 내포·안성 등 타 지역 수소충전소에서 충전하는 불편함을 겪고 있다.
당진시는 다양한 사업방식의 수소충전소 구축 관련 내부검토를 활발히 진행 중이다.
당진시의 한 관계자는 “수소충전소의 개소 수도 중요하지만 단기적으로는 수소충전소가 시민 생활권 안에 있는 것이 중요하다. 수소충전소 안전거리 기준에 대한 보완·완화가 필요한 이유”라며 “예를 들어 구조물을 통한 방호벽 구축 시 안전거리를 대폭 완화하는 방안을 검토할 필요가 있다”고 말했다.
이 관계자는 또 “수소충전인프라를 확대하기 위해서는 단순 설치 지원이 아닌 유지관리의 지속가능성이 담보되어야 한다”라며 “당진시 같은 지방 중소도시의 경우 수소전기차의 등록대수도 적어 수소충전인프라를 확대 설치하는 데 어려움이 많다”고 밝혔다.
창원시는 그나마 형편이 낫다. 인구가 많은 대도시이고, 수소충전인프라도 어느 정도 구축한 상태이다. 더 나아가 패키지형 수소충전소를 적극 도입한다는 방침이다.
창원시의 관계자는 “이번 패키지형 수소충전소 실증사업을 성공적으로 마쳐 도심에서도 수소충전소가 편리하게 구축·운영될 수 있는 모델을 제시하고, 향후 창원시에 패키지형 수소충전소를 적극 도입해 창원형 수소충전소로 발전시켜 나갈 계획”이라고 밝혔다.
한편 정부는 지난해 10월 발표한 ‘수소 인프라 및 충전소 구축 방안’을 통해 수소충전소의 경제성 확보 방안으로 융복합·패키지형 수소충전소 구축 확대를 제시한 바 있다.
복층형 수소충전소 허용
구축비용을 절감하는 방안으로 패키지형 수소충전소는 앞으로 구축사례가 늘어날 것으로 기대되고 있지만 복층형 수소충전소는 의문이라는 의견이 나오고 있다.
정부는 지난해 11월 ‘제92회 국정현안점검조정회의’에서 복층형 수소충전소를 허용키로 확정했다. 수소충전소 시설을 지상에만 설치토록 한 규정을 바꿔 제한된 입지를 효율적으로 활용할 수 있도록 복층형으로 충전소를 구축해 지상에도 설비를 설치할 수 있도록 허용한 것이다.
정부는 설치 부지면적 감소로 구축비용(부지매입비)을 절감하고, 도심 내 기존 충전소 등과 융복합 충전소 구축이 용이할 것으로 기대했다. 이를 위해 지표면에 설치해야 할 시설과 복층으로 설치할 수 있는 시설에 대한 구체적인 범위에 대해 연구용역을 통해 구체화할 예정이다.
현재 한국가스안전공사가 자체 과제로 연구용역을 수행 중이며, 4월 말까지 용역을 완료하고, 실증 과정 없이 행정조치할 예정이다.
전 세계적으로 복층형 수소충전소는 일본 고베 시치노미야 수소충전소가 유일하다. <월간수소경제>가 지난해 1월 직접 방문해 취재한 곳이기도 하다.
에어리퀴드에서 구축한 고베 시치노미야 수소충전소는 지난 2018년 4월부터 운영을 시작했다. 일본 수소충전소의 면적이 500~600m²인 것에 비해 고베 시치노미야 수소충전소의 면적은 280m²로 절반 이하로, 일본 고정식 수소충전소 중 가장 작은 면적을 자랑한다.
1층에는 디스펜서, 고압수소가스용기, 수소가스 압축기 등 무게가 많이 나가는 설비가 배치됐다. 2층에는 물탱크, 냉각기, 컨트롤 패널 등 전력·물 관련 장비들이 설치됐다.
현재 국내에서 복층형 충전소 관련 연구용역이 진행 중이고 일본과 같은 수준에서 복층형 구축이 허용될 것으로 예상된다.
한국가스안전공사의 관계자는 “일본의 경우 냉각기와 제어설비 등 비 위험설비만 위층에 설치하고, 압축기·압력용기 등 위험설비는 지면에 설치토록 하고 있는데 국내도 일본 수준에서 복층형 구축을 허용해야 할 것 같다”고 말했다.
이 관계자는 “복층형은 안전과 관련해 많은 부분의 보완이 필요하고, 이로 인해 안전관리 비용이 늘어날 수도 있다”라며 “복층형은 전 세계적으로 일본에서 딱 한 곳만 운영 중으로 보편화돼 있지 않아 국내에서도 복층형이 활성화될지는 의문”이라고 말했다.
또 다른 관계자는 “현재 도심지에서는 부지가격도 비싸고 민원 발생으로 수소충전소 짓기가 힘든 상황”이라며 “수소충전소가 몇백 개 이상 구축될 정도로 활성화되어 더 이상 충전소 부지 찾기가 힘들고 지역주민들의 민원도 없어지면 도심에서 복층형 구축을 생각할 수 있을 텐데 지금 당장 복층형 충전소를 지으려고 하는 사업자는 거의 없을 것 같다”고 전망했다.
그러나 사업자들의 충전소 구축방식에 있어 선택의 폭이 넓어진다는 점에서는 긍정적이라는 평가다.
