전 세계 140여개의 국가들은 2050년까지 탄소중립을 실현하겠다는 계획을 발표하고, 탄소 배출량을 줄이기 위한 전략과 정책을 내놓고 있다. 주요 정책 중 하나가 에너지 공급원을 화석연료에서 신재생에너지로 전환하는 것으로 알려지면서, 수소 관련 산업이 각광을 받고 있는 상황이다.

아직까지 높은 시스템 제조비용과 관련 인프라 부족으로 손익분기점(BEP, Break-Even Point) 달성에 어려움이 있다는 분석도 있다. 하지만 글로벌 주요 기업들은 지속적으로 성장하고 있는 수소 산업의 가능성을 보고 대규모 투자를 이어가고 있다.

현대차·SK·GS그룹 등 국내 기업들도 수소 산업 밸류체인 구축에 적극적이다. 현대차는 연료전지기반의 수소사업을 확대하고 있고, SK는 적극적 전략투자를 통한 밸류체인을 사업화하고 있으며, GS는 주유소 사업 확장을 위한 수소충전소·액화 유통 및 발전 사업을 추진 중인 것으로 알려졌다.

<녹색경제신문>은 수소 산업의 핵심 사업 중 하나인 수소연료전지 분야를 이끌어가고 있는 현대모비스의 개발 현황과 비전을 자세히 들여다봤다.

■ 현대모비스의 수소연료전지 시스템 개발 이력 및 제품 라인업

현대모비스는 2019년 수소전기차 ‘넥쏘(NEXO)’의 연료전지 시스템을 활용해 비상 발전기를 선보인 이후 꾸준히 수소연료전지를 개발해왔다. 2020년에는 수소 지게차, 2021년에는 수소 굴착기를 개발하면서 업계의 주목을 받은 바 있다. 현대모비스는 지속적으로 자체 과제와 정부 과제를 위한 개발 및 실증에 나서면서 국내 수소연료전지 생태계를 이끌어간다는 평가를 받고 있다.

현재 현대모비스는 5개의 정부과제와 5개의 자체과제를 진행 중이다. 현대모비스측이 주관하고 있는 정부과제에는 ‘14톤급 건설 중장비용 수소연료전지 파워시스템 개발 및 실증’, ‘비행체용 정격출력 35kW급 연료전지 시스템 개발’ 등이 있고, 참여하고 있는 정부과제에는 ‘교환이 가능한 연료전지 단위셀 부품 기술’, ‘공항특수차용 연료전지시스템 및 차량 장작 기술 개발’, ‘수소트랙터용 연료전지 파워시스템 개발’ 등이 있다.

현대모비스가 개발하고 있는 자체과제에는 ‘50kW급 파워팩 개발 및 실증사업’, ‘30kW급 파워팩 개발’, ‘10kW급 PMC/FCPP 개발’, ‘연료전지시스템용 통합제어기 개발’, ‘모빌리티 및 건물/발전용 소형(10kW급) 스택 개발’ 등이 있다.

현대모비스는 다양한 제품라인업도 갖추고 있다. 스택과 핵심 BOP로 구성된 PMC(Power Module Complete), PMC와 기타부품이 일체형으로 이루어진 FCPP(Fuel Cell Power Pack), PMC와 고객 맞춤형 부품으로 이루어진 PSC(Power System Complete)가 대표적이다.

■ 수소연료전지 시스템 개발에서 현대모비스의 강점

현대모비스측의 강점은 검증된 넥쏘(NEXO) 수소연료전지 시스템을 활용해 개발을 할 수 있다는 것이다. 자동차 개발 과정에서 충분한 검증을 받은 넥쏘의 연료전지 시스템을 활용할 수 있기 때문에 개발 비용과 시간을 줄일 수 있다는 평가다.

금영범 현대모비스 연료전지사업실 실장은 “넥쏘의 수소연료전지 시스템은 충돌평가에서 최고의 안전등급을 획득했고, 수소안전평가나 내구평가에서도 최고 수준을 인정받았다”면서, “넥쏘의 시스템을 활용해 다양한 개발 및 실증을 진행하고 있다”라고 말했다.

넥쏘 시스템을 활용한 수소연료전지 시스템은 ‘중대형(FE 기반) 파워팩’으로 정격출력은 50kW, 최대출력은 100kW까지 나온다. 30~50kW급의 연료전지 시스템을 탑재한 중대형 지게차의 실증이 이루어지고 있고, 50~150kW급의 연료전지 시스템을 탑재한 굴착기는 개발 중이다.

특히, 수소연료전지를 탑재한 지게차의 경우 전동 및 디젤 지게차에 비해 빠른 충전으로 연속 작업이 가능하다는 설명이다. 납축배터리가 탑재된 지게차의 경우 연속 출력 14kW, 최대 출력 45kW인 반면, 수소연료전지 파워팩이 탑재된 지게차의 경우 연속 출력 30kW, 최대 출력 50kW가 나온다. 운전 시간도 납축배터리는 10시간 완충시 4시간까지 가능하고, 수소연료전지 파워팩은 5분 완충시 5시간까지 가능하다는 분석이다.

■ 독자적인 시스템 개발로 기술 자립에 나선 현대모비스

현대모비스는 3단계에 걸쳐 독자 시스템 개발에 나섰다. 1단계와 2단계에 걸쳐 50kW BOP(Balance of Plant)를 단계적으로 개발하고, 3단계에서는 독자 MEA(Membrane Electrode Assembly, 막전극접합체) 적용을 통해 제품 기술 자립도를 확보한다는 계획이다.

현대모비스측은 정격출력 30kW, 최대출력 50kW의 ‘소형 독자 파워팩’을 기반으로, 20~30kW급의 소형 지게차와 특장차를 개발하고 있다.

앞서 현대모비스는 독자적으로 50kW급 수소연료전지 시스템을 활용한 공항특장차용 수소연료전지 파워팩 개발에 나선 바 있다. 공항특장차의 경우 시운전이 이루어진 상태로, 세계 최대 규모 수소전시회 ‘H2 MEET 2022’에서 대상을 받았다.

또한 무인비행체용 수소연료전지 파워시스템 개발도 진행중이다. 현대모비스 관계자는 비행체용 파워시스템의 경우 중량을 줄이는데 많은 노력이 필요하다고 전했다.