"배터리전기차는 결코 수소전기차를 이길 수 없다"

[이제는 수소전기차 시대]잭 브라우어 美국립수소연료연구센터장.."넥쏘는 매우, 매우 아름답고 환상적이다"

잭 브라우어 미국 국립수소연료연구센터장 겸 UC어바인 기계·항공우주공학과 교수가 인터뷰에 앞서 포즈를 취하고 있다./사진=황시영 기자

"미래는 수소에 달려있다."

지난 6일 미국 캘리포니아주 오렌지카운티 UC어바인에서 단독으로 만나 인터뷰한 잭 브라우어 미국 국립 수소연료연구센터(National Fuel Cell Research Center) 센터장은 단언했다.

UC어바인 기계·항공우주공학과 교수이기도 한 브라우어 센터장은 미국 내에서도 수소연료 연구의 선구자로 꼽힌다. 21년전 국립 수소연료연구센터 부센터장으로 수소연료 연구에 발을 디뎠으며, 지난 12년간 현대차, 토요타 등의 각종 시제품을 비롯한 수소전기차를 직접 운행해오기도 했다. 네덜란드 혈통으로 서울대, 카이스트 교수진과 공동 연구를 이어온 '친한파' 수소 전문가이기도 하다.

브라우어 교수는 "에너지 밀도(energy density)에서 전기 배터리는 결코 수소를 이길 수 없다"며 "현재 디젤 연료가 활용되는 버스·트럭·대형 화물차·대륙간 해상운송 등 장거리 대규모 운송을 해낼 수 있는 친환경 연료는 수소뿐"이라고 강조했다. 미래에 전고체 배터리가 나온다고 해도 배터리는 장거리, 대규모 운송을 해낼 수 없다는 설명이다.

화석연료를 사용할 기간은 앞으로 50년만 남았다며, 배터리 전기차와 수소전기차 모두 발전돼야 한다는 논리를 폈다. 전기차, 수소전기차 어느 하나만 옳다는 일방 논리가 아니다.

또 지금은 주로 천연가스를 이용해 수소를 생산하지만 결국 태양광·풍력 등 재생가능 에너지로 수소를 생산해야 한다고도 했다.

지난 12년간 수소전기차를 타온 그이지만, 현대차가 오는 10월 미국에 낼 '넥쏘'에 대해선 극찬을 아끼지 않았다. 브라우어 교수는 "넥쏘는 매우, 매우 아름답고 공학적으로 환상적"이라며 "수소전기차 기술이 이만큼 발전한데 대해 깊은 인상을 받았다"고 말했다.

잭 브라우어 미국 국립수소연료연구센터장이 지난 6일 미국 캘리포니아주 UC어바인 내 강의실에서 인터뷰 도중 포즈를 취하고 있다./사진=황시영 기자

다음은 브라우어 교수와의 일문일답.


-캘리포니아주가 수소연료나 수소전기차 분야에서 어떻게 앞서간다고 볼 수 있는가.
▶캘리포니아주는 수소전기차가 운행되고 있는 초기 시장 중 하나다. 토요타·혼다·현대자동차 등 3개 완성차 업체가 캘리포니아주에서도 아직 초기 단계인 미국 수소전기차 시장의 문을 두드리고 있다. 캘리포니아주는 2020년까지 64개의 수소충전소가 들어설 전망인데, 이는 미국의 여느 다른 주보다 월등히 앞선 것이다.
개인적으로는 '수소경제'를 표방한 일본이 수소의 생산, 전달, 최종 용도 등 전 단계에 걸쳐 가장 앞섰다고 생각한다. 최근 캘리포니아주는 오는 2045년까지 주내에서 쓰이는 모든 전기를 100% '탄소 없는 발전'으로 충당하도록 하는 법안('SB100')에 서명했다. 2026년까지 50%, 2030까지 60%까지 끌어올리면서 '완전 무공해(zero emission)'로 나아간다는 점에서 캘리포니아주의 경쟁력이 있다.

-수소전기차와 배터리 전기차를 비교하면 어떤가. 미래의 차는 무엇이 되나.
▶전기차는 출퇴근용 단거리 주행에, 수소전기차는 장거리 대규모 운송이나 대중교통에 적합하다. 둘 중 어느 하나만 발전한다는 일방 논리는 맞지 않다. 하지만 저는 결국 에너지 밀도 면에서 배터리가 수소를 결코 이길 수 없고, 수소를 절대적인 핵심(absolute key)으로 생각한다. 버스·트럭·대형 화물차·대륙간 해상운송 등 장거리 대규모 운송을 해낼 수 있는 미래의 친환경 연료는 수소뿐이다.

-수소와 배터리 전기의 특성은. 무엇이 이들의 차이를 결정하나.
▶수소는 부피(volume)가 크지만 무게(weight)가 많이 나가지 않는다. 장거리 운송에서 수소 탱크의 크기가 커지겠지만 감당할 수 있다. 배터리는 무게가 무거워 대규모 장거리 운송은 어렵다.
또한 100% 재생가능한 에너지로 만들어지는 전력망(grid)은 '대규모의, 사계절 에너지 저장능력(massive, seasonal storage)'을 필요로 한다. 배터리는 이걸 해낼 수가 없다.
배터리를 대규모 생산하자면 비용이 수소연료 대비 너무 많이 들고, 리튬이온 배터리의 원료인 코발트는 전세계적인 부족 현상을 겪고 있으며 배터리는 방전이 이뤄져 사계절 저장이 불가능하다는 이유에서다.
따라서 수소는 많은 최종 용도(end usage)에서 중요하고, 재생가능 전력망을 만드는데 필수적이다.

-먼 미래의 일 같다. 재생에너지를 이용한 수소 생산은 언제쯤 주된 수소 생산 방법으로 자리잡을 것인가.
▶먼 미래의 일이 아니다. 50년 후에 화석연료는 고갈된다. 중국, 인도 등 신흥국 경제가 급성장하고 선진국도 계속 자원을 쓰게 된다면 50년 후에는 화석연료가 고갈되므로, 그 기간 내에 해결방안이 필요하다.
현재는 비용효율 문제로 천연가스를 분해해 수소를 얻고 있지만, 결국은 태양광·풍력 등을 이용해 재생가능 에너지로 수소를 생산해야 한다. 태양광·풍력 등 재생에너지 잉여 전력을 수소로 전환하거나, 수전해·광분해를 비롯한 친환경 수소생산 방법 등이다.