한국수출입은행 해외경제연구소가 발간하는 수은해외경제 2020년 겨울호에 ‘패러다임 변화를 맞이하고 있는 자동차 산업’을 분석한 보고서가 실렸다. 한국수출입은행 해외경제연구소 강정화 선임연구원은 이 보고서에서 세계 자동차 산업의 패러다임을 바꿀 세 번째 게임 체인저로 수소자동차를 꼽았다.
수소자동차는 전기로 구동되는 원리는 전기자동차와 같으나, 전기 자동차와 달리 수소를 주입해 전기를 생산하고 생산된 전기를 이용해 주행한다는 점이 상이하다. 직접 전기를 충전해서 이용하는 전기자동차 대비 전기 발생 장치가 내장된 수소자동차가 기술적으로 진보된 측면이 있으나, 자동차 시장에 진입하기 위해선 연료전지 성능, 유지 및 가격 측면에서 해결해야 과제가 많은 상황이다.
수소자동차의 주행거리는 수소저장탱크용량에 의해 결정되며, 최근 고압저장탱크 기술이 개발되면서 700기압까지 저장할 수 있게 되어 주행거리가 600km에 도달했다. 현대자동차의 수소차 넥쏘는 1회 충전으로 600km 주행이 가능해져 상품성이 크게 향상된 것으로 평가되지만, 탄소섬유를 이용한 고압연료탱크 제작 비용이 고가인 점이 문제다.
수소차의 기술적 장점을 살펴보면 긴 주행 거리 및 빠른 충전 시간이다. 기존의 승용차보다 버스, 대형 트럭 등 대형 자동차에서 더 큰 장점을 발휘할 가능성 농후하다. 대형 수소자동차는 전기자동차 대비 장거리 운송이 가능해, 운송 수익성 확보뿐만 아니라, 수소 인프라 측면에서도 승용차 대비 버스 및 트럭 등 차고지 근처에 대형 충전소 건립이 용이하고 충전 서비스 운영 관점에서도 유리하다.
다만 전기 발생 장치인 연료전지 시스템이 추가되어 수소자동차의 시스템 효율은 전기자동차보다 낮을 수밖에 없는 태생적 한계 존재한다.
수소차 시장은 아직까지 초기 단계이지만 성장 잠재력이 큰만큼 각국 정부들이 육성 정책에 적극적이다. 우선 미국의 경우 전기 및 수소자동차에 관심이 가장 높은 캘리포니아주를 중심으로 민관협의체를 통해 수소자동차 보급 확대에 노력 중이다. 2045년까지 100% 클린에너지 달성을 목표로 하고 있는 캘리포니아는 2030년까지 수소자동차 100만 대 보급과 충전소 1,000기 건설 목표로 하고 있다.
독일은 연방경제부 등 3개 정부부처 산하기관 ‘NOW’를 통해 수소연료전지 관련 정책을 수립·집행하고, 합작 투자회사인 ‘H2Mobility’가 수소 충전소 및 수소를 조달하는 체계를 구축하고 있다. 2002년 CEP(Clean Energy Partnership)를 결성했으며, 2016년 수소자동차 기술 개발과 실증 사업화에 14억 유로를 투자했다. 2030년까지 수소자동차 180만 대 보급 및 수소충전소 1,000기 건설 목표다.
중국은 중앙정부 차원에서 수소자동차를 육성하고, 지방정부별 지원정책을 별도로 수립·추진하여 2030년까지 본격적인 성장단계 진입을 목표로 하고 있다. 2030년까지 수소자동차 100만 대 보급을 목표로 하며, 수소충전소 1,000기 이상, 수소 제조 시 친환경에너지 이용 비율 50% 이상 목표하고 있다.
일본은 2050년 수소사회 실현을 목표로 수소자동차 보급을 추진 중이며, 도쿄올림픽을 계기로 수소사회로의 전환을 가속화할 계획이다. 2030년까지 누적 기준 승용차 80만 대, 버스 1,200대 보급을 목표로 하고 있으며, 충전소는 900기를 건설할 계획이다. 이미 토요타의 미라이와 혼다의 클래러티가 운행 중이며, 관련 기술을 더욱 고도화할 계획이다.
한국 정부는 수소경제 전환을 통해 미래 성장동력을 확보하고, 2040년 세계 최고 수준의 수소경제 선도국가 도약을 목표로 밸류체인 전반의 생태계 확보를 추진중이다. 2030년 63만 대 수소자동차를 보급할 계획이며, 수소충전소는 520기를 건설할 예정이다. 2018년 기준 수소자동차 구매에 2,250만 원을 지원하고 있으며, 수소 가격을 2022년 6,000원/kg에서 2030년 3,000원/kg 수준으로 낮출 계획이다.
주요국의 공격적인 보급 목표에도 불구하고 2025년 수소자동차 판매량은 3만4천대 수준이며, 2030년 판매량은 7만2천대 수준으로 전망한다. 다만 2030년 이후 수소 자동차의 성능개선 및 가격하락이 이루어질 경우 전기 자동차와 유사한 성장패턴을 그릴 것으로 예상한다.
2025년 세계 수소자동차 판매량은 3만4천대로 전망된다. 이중 한국이 1만1200 대, 일본이 1만900만 대로 두 국가가 전체 판매량의 65%를 차지할 것으로 예상된다. 미국 3천 대, 중국 2천400 대, 독일 200대 등 초기 데이터 축적, 상용화를 위한 연구개발 및 공공 분야 수요가 주를 이룰 것이다.
2030년 세계 수소자동차 시장 규모 역시 7만 대 수준이나, 2030년 이후 수소 자동차의 성능개선 및 가격하락이 이루어질 경우 전기자동차와 유사한 성장패턴을 형성할 것으로 예상된다. 2035년 세계 수소자동차 판매량은 100만 대를 상회하여, 2040년 300만 대에 달할 것으로 예상된다.
전기자동차의 리튬이차전지 가격과 유사하게 수소자동차 원가의 50%를 차지하는 연료전지 가격 및 성능을 얼마나 빨리 개선하느냐가 시장 성장의 핵심 요인이다. 최근 발표한 수소경제 활성화 로드맵에서는 2025년까지 현재의 절반 수준인 3,000만 원대 수소자동차를 공급할 수 있을 것으로 전망된다.
현대자동차는 2025년 수소자동차 판매량이 6만 대에 도달할 경우 전체 제조원가의 50%를 차지하는 연료전지 가격은 900만 원 수준까지 하락하고, 2030년에는 400만 원까지 하락할 것으로 예상한다. 결국 수소자동차 성장의 핵심은 규모의 경제를 얼마나 빨리 달성할 수 있느냐에 달려 있다.