It gives us a great deal of pride to announce that we have signed a technology licensing agreement with Reliance Industries Limited (RIL). This agreement grants RIL an exclusive license for Nel’s alkaline electrolysers in India and allows them to manufacture these electrolysers globally for their own use.
“The signing of this agreement is a great milestone in Nel’s history. Reliance is an impressive company with enormous ambitions as a global producer of renewable hydrogen, and I am proud that they have selected Nel as their technology partner. In addition to supporting Reliance in achieving their global aspirations, Nel will through this agreement get a revenue stream from a rapidly growing market Nel could not have accessed on its own,” says Håkon Volldal, President and CEO of Nel.
RIL, a Fortune 500 company, is renowned for its large-scale projects and investments in sustainable technology, and are building a multi-GW fully integrated end-to-end new energy value chain, from photons to green molecules, paving the way for abundant and affordable access to sustainable energy for everyone. This partnership will leverage Nel’s proven technology platform and RIL’s execution prowess to drive forward the green hydrogen economy.
We look forward to collaborating on future R&D, performance improvements, and cost optimizations to further enhance the competitiveness of alkaline technology.
Industry must be allowed to find alternatives to the harmful chemicals used in all PEM electrolysers and fuel cells, says coalition of European research organisations
The expected EU ban on harmful PFAS (Per- and Polyfluoroalkyl Substances) — also known as “forever chemicals” because they do not break down in the environment — would be justified, but care must be taken not to harm important industries that rely upon them, such as green hydrogen, say a coalition of European research and technology organisations (RTOs).
PFAS are used in membranes for all proton exchange membrane (PEM) electrolysers and fuel cells, but the fluoropolymers are also used by the hydrogen industry in balance-of-plant equipment, such as gaskets, auxiliary systems, storage tanks, pipes and welding.
The joint statement on PFAS from the RTOs (listed below) points out that while the chemicals are damaging to human health — they can cause cancer and abnormal foetal development (see panel below) — and should therefore be restricted, “we emphasise the need for a nuanced risk assessment that also takes into consideration that in some industrial production processes [such as PEM equipment] suitable substitutes do not exist”.
It continues: “We recommend strategic investments into substitutes, closed-loop methodologies [ie, recycling] and a systematic assessment of the feasibility of interventions.
“We support a balanced approach that integrates the responsibility of the industry, regulatory support and the urgent need for independent research to obtain sustainable alternatives, thus ensuring both, the twin transition and the considerate phase-out of PFAS to protect society in the short and the long term.”
In January 2023, Germany, the Netherlands, Denmark, Norway and Sweden submitted a proposal for restrictions on the production, use, sale and import of PFAS. The proposal is now being evaluated by the two European Chemicals Agency committees, which will submit their opinions to the European Commission.
The Commission will then formulate and present a proposal to member states, with a final decision likely to be reached in 2025 — with restrictions following 18 months later.
But the RTOs argue that “well-considered restrictions will stimulate research and development on alternatives and, if well implemented, can thereby provide EU-based companies with competitive edge”.
“Indiscriminate restrictions of PFAS compounds without mitigating measures and available substitutes threaten to disrupt a green transition, European industrial competitiveness and European technological sovereignty.”
Trade association Hydrogen Europe madesimilar statements last year, warning that a blanket PFAS ban could result in “dire consequences” for the clean H2sector.
The RTO statement continued: “Innovation must be facilitated and accelerated through consistent policies, appropriate regulation and other (financial) mechanisms that provide incentives for the fast development of suitable alternatives.”
However, it does not advocate for unregulated use of PFAS in industries where there are no alternatives.
“In cases where viable alternatives do not yet exist, the industry must provide evidence prior to any regulatory exception that no risks are associated with the production, use and recycling of PFAS materials.”
The RTOs explain that while some alternative types of PEM membranes are being developed, they are “at an early research stage and it is hard to know for sure when the alternative materials will be commercially viable”.
One of the signatories, TNO in the Netherlands, has already been investigating PFAS alternatives, and is “already testing promising solutions with a few innovative frontrunners”.
“We are mapping out what new technology and materials are needed to make fluorine-free electrolysers and fuel cells and scaling it up as quickly as possible," says TNO expert Lennart van der Burg. "A lot of emphasis will be placed on research into new materials that can form an alternative to current fluorine compounds.
“This is a complex puzzle, because the alternative material must be of at least as good quality, easy to produce on a large scale, and the business case must be conclusive for all parties involved.”
The other signatories are Germany’s Fraunhofer, RISE (Research Institutes of Sweden), the VTT Technical Research Centre of Finland, and Tecnalia in Spain.
월간수소경제 = 성재경 기자 | 정부는 도심항공교통(UAM)의 본격 상용화 시점을 2030년으로 잡고 있다. 최근 국토교통부를 중심으로 ‘K-UAM 안전운용체계 핵심기술개발’ 사업에 착수하면서 3년간 1,700억 원을 투입하기로 했다.
초기 UAM 기체는 전기배터리 기술을 기반으로 한다. 한국항공우주연구원(이하 ‘항우연’)이 개발한 오파브(OPPAV)만 해도 배터리 기반의 1인승 개인항공기에 가깝다. 총 8개의 프로펠러를 달고 있으며, 전방의 프로펠러 4개는 이착륙 시에는 헬리콥터처럼 수직으로, 비행 시에는 90도로 방향을 꺾어 고정익 형태로 작동하는 틸트로터(Tilt-Rotor) 방식을 채택하고 있다.
다만 1인승으로는 부족하다. 승객이나 화물의 총중량에 해당하는 페이로드(payload)를 늘려야 한다. 조종사를 포함해 최소 5인이 탑승할 수 있어야 한다. 항우연을 비롯한 UAM 기체 개발사의 1차 목표라 할 수 있다.
eVTOL 최대 탑승 인원 5인이 한계
‘도심형 항공 모빌리티(Urban Air Mobility, UAM)’와 지역 거점 항공 이동을 위한 ‘지역 간 항공 모빌리티(Regional Air Mobility, RAM)’ 개념을 포괄하는 용어로 ‘미래 항공 모빌리티(Advanced Air Mobility, AAM)’란 말을 쓴다.
현대차그룹은 지난 2019년에 설립한 UAM 사업부를 2022년에 AAM 본부로 격상했다. 지난 2021년에는 AAM 사업 확장을 위한 독립법인인 슈퍼널(Supernal)도 설립했다. 슈퍼널은 올해 초 미국 라스베이거스에서 열린 CES 2024에 처음으로 차세대 기체인 ‘S-A2’의 실물 모형을 공개한 바 있다. S-A2는 현대차그룹이 2028년 상용화를 목표로 개발 중인 eVTOL(전기 수직이착륙 항공기)이다.
슈퍼널이 공개한 S-A2의 사양을 보면 전장 10m, 전폭 15m로 조종사를 포함해 5명이 탑승할 수 있다. 최대 500m 고도에서 시속 200km로 비행하는 것을 목표로 한다.
기체 디자인의 핵심은 총 8개의 로터(Rotor)가 장착된 주 날개, 슈퍼널의 로고를 본뜬 V자 꼬리 날개에 있다. 오파브와 마찬가지로 틸트로터 방식을 적용, 이착륙 시에는 양력을 얻기 위해 로터가 수직으로 향하고, 순항 시에는 전방으로 90도로 꺾여 추진력을 얻는다. 세계적으로 대다수 eVTOL 개발사가 틸트로터 방식을 채택하고 있다. 시장의 선두주자라 할 수 있는 조비 에비에이션(Joby Aviation), 한화시스템이 투자한 미국의 에어택시 개발사인 오버에어(Overair)도 이 방식을 택하고 있다.
슈퍼널은 S-A2의 수직 이착륙 시 8개의 로터 중 전방의 4개는 위로, 후방의 4개는 아래로 틸트되는 독자 방식을 도입할 예정이다. “수직비행을 위한 별도의 로터를 필요로 하지 않고 이착륙 때나 순항 중에 8개의 로터가 모두 추진력을 제공하기 때문에 전력 효율을 극대화할 수 있다”는 것이 현대차 관계자의 설명이다.
UAM 항속비행에 연료전지 기술 기여
현대차그룹은 미래 모빌리티 기술을 선도할 아이디어를 발굴하고 임직원들의 연구개발 활동을 장려하기 위해 사내 특허 경연대회인 ‘발명의 날’ 행사를 해마다 열고 있다.
경기도 화성시에 있는 남양연구소에서 지난 16일에 열린 ‘2024 발명의 날’ 시상식에서 두 명이 최우수상을 받았다. 김종필 책임연구원의 △멀티 전력원으로 구성된 친환경 항공용 파워넷 구조, 배재관 연구원의 △전자기석을 이용한 연료전지 시스템의 출력 및 내구성 향상 제어 방법이 여기에 든다.
김종필 책임연구원은 미래항공교통(AAM) 기술연구팀, 배재관 연구원은 연료전지시스템 성능시험팀 소속이다. 둘 다 수소연료전지와 관련이 있는 기술특허임을 알 수 있다.
김 책임연구원의 특허는 멀티 전력원, 다시 말해 배터리전기와 수소연료전지를 조합한 하이브리드 형태의 파워트레인을 적용한 AAM 기술에 대한 내용을 담고 있다.
S-A2만 해도 배터리 기반이다. 출력이 높아 수직 이착륙에는 적합하지만 방전의 우려가 있고 항속거리가 짧다. 김종필 책임연구원이 UAM 기체의 에너지원으로 수소연료전지를 접목한 이유이다.
흥미로운 것은 김 책임연구원이 지난해 AAM 연구개발팀에 합류하기 전까지 아이오닉 5의 연구개발을 맡은 전기차 전문가라는 점이다. E-GMP 플랫폼을 기반으로 한 아이오닉 5N의 경우 ‘모토레이싱의 성지’로 불리는 독일 뉘르부르크링 서킷을 성능 저하 없이 두 차례나 완주하면서 ‘전기차의 미래’라는 평을 듣고 있다.
특히 회생제동(감속할 때 배터리를 충전하는 기능)을 적극적으로 개입시켜 브레이크의 부담을 덜면서 배터리의 열을 낮추는 큰 이점을 제공한다. 실제로 라디에이터를 활용한 ‘열 관리’는 스택의 ‘물 관리’와 더불어 연료전지의 구동과 제어에 꼭 필요한 핵심 기술에 든다.
수소전기차는 수소를 연료로 사용할 뿐 본질은 전기로 구동되는 전동화 차량이다. “전기차 기술에 능통해야 수소전기차로 넘어갈 수 있다”는 말은 그냥 나온 게 아니다. UAM 분야도 마찬가지다. 배터리로 구동되는 eVTOL의 최대 탑승 인원은 5명 정도가 한계로 보인다. 이는 차량으로 치면 택시에 해당한다.
하늘을 나는 ‘에어택시’ 이후에는 하늘을 나는 ‘에어버스’ 출시를 고민하게 된다. 전기버스처럼 배터리 기반의 기체로 가기에는 무리가 있다. 비행체에 들어가는 파워팩은 부피가 작고 무게가 가벼워야 하기 때문이다.
일단 배터리는 기본으로 들어간다. 다만 그 용량이 줄어든 부분을 수소탱크로 대체해 운항 거리를 늘릴 수 있다. UAM 기체가 수직으로 이착륙할 땐 고출력 배터리전기를 쓰고, 항속비행에는 수소연료전지를 활용하는 식이다. 이미 개발이 완료된 액화수소드론처럼 수소연료전지와 액화수소탱크 조합으로 갈 가능성이 높다.
‘발명’은 발견과 달리 기업의 요구나 시장의 수요를 적극적으로 반영한다. 현대차그룹은 전기차 기술과 수소연료전지 기술의 장점이 적절히 어우러졌을 때 미래 모빌리티를 선도하는 가장 혁신적이고 이상적인 파워트레인을 시장에 내놓을 수 있다는 점을 명확히 인식하고 있다.
현대차가 1974년 10월 토리노 모터쇼에서 처음 선보였던 포니 쿠페 콘셉트카 디자인을 계승해서 개발 중인 ‘N비전 74’ 콘셉트카에도 이런 아이디어가 잘 녹아 있다.
전기모터로 바퀴를 굴리느냐, 로터로 프로펠러를 돌리느냐의 차이일 뿐 기술의 기반은 크게 다르지 않다. 현대차그룹이 차세대 수소 기술 확보를 위해 담금질 중이라는 사실에는 변함이 없다.
유럽의 적극적인 그린수소 활용 전략이 위험한 도박이 될 것이라는 분석이 나왔다. 해외 미디어 블룸버그는 지난 17일(현지 시각) 유럽연합(EU)이 넷제로 달성을 위한 방편으로 그린 수소에 수십억 달러를 지출하고 있는 게 도리어 자충수가 될 수 있다고 경고했다.
에너지 전환은 AI, 전기차 산업 등의 부상과 함께 전력 수요의 급증을 불러올 것으로 예견되고 있다. 탄소 배출량이 적은 여러 에너지원을 통해 전력을 최대한 많이 생산해 내야 하는 상황이고, 그린수소도 중요한 선택지 중에 하나로 부각되고 있다. 실제로 유럽뿐만 아니라 미국과 일본 등 세계 곳곳에서 규모 있는 투자 소식들이 들려오고 있다.
문제는 그린수소를 당장 에너지원으로 사용하기에는 무리가 있으며, 유럽이 대규모 그린수소 발전을 실행하기 위한 전환 단계로 천연가스 발전소를 확대하겠다는데 있다. 대표적으로 독일이 이런 전략을 수행하고 있다. 블룸버그는 유럽의 그린수소 전략이 실패할 가능성이 높으며, 실패할 시 탄소집약도가 높은 화석연료인 천연가스 발전소만 남아 과거로 회귀할 수 있다고 지적했다.
전환형 가스화력발전소 확대…투입 자본만 490조원
독일 정부는 지난 2월 수소 발전으로 전환할 수 있는 가스화력발전소를 새로 짓기 위해 160억유로(약 23조원)의 보조금을 투입하기로 결정했다. 이는 유럽의 에너지 위기에 대응하기 위한 과도기적 투자로 가스화력발전을 사용하다가 2035년에서 2040년 사이 100% 수소 발전으로 전환할 계획이다. 정부는 2032년에 구체적인 시점을 정하기로 밝혔다.
독일은 전환 목적의 가스화력발전소를 본격적으로 짓고 있다. 독일 동부 도시인 라이프치히에는 지난 10월 지멘스의 수소터빈이 달린 가스화력발전소가 개장했다. 발전소는 구조를 조금만 바꿔도 100% 수소 발전시설로 바뀐다. 이 프로젝트를 운영하는 지역발전소인 라이프치히 슈타트베르케는 2026년부터 시범적으로 상업 운영을 시도할 예정이다. 독일 정부는 이보다 훨씬 큰 발전소를 20개 이상 건설하고 약 9700km에 달하는 액화천연가스 터미널을 구축할 계획이다.
이는 세계 각국에서 확인되는 트렌드다. 리서치 기관인 블룸버그NEF는 세계 10대 탄소 배출국 중 9개국이 수소 전략과 인센티브를 발표해서 연료 사용을 늘리고 있으며, 전 세계적으로 이미 3600억달러(약 489조원)가 넘는 자본이 투입됐다.
그린수소 산업 성장, 미국식 아닌 유럽식 정책이 추동
유럽은 큰 규모의 투자와 함께 최근 세계 최대의 수소 행사를 개최할만큼 전환 전략에 자신감을 보이고 있다. 세계 수소 서밋은 지난 13일부터 15일까지(현지 시각) 네덜란드 로테르담에서 개최됐으며, 수소130여개국 2000여 대표단이 참여하고 주요 에너지 기업 및 기관 500곳이 부스를 운영했다.
산업통상자원부와 대한무역투자진흥공사(코트라)도 세계 수소 서밋에서 한국 수소기업 홍보·상담관을 운영했다./Sustainable Energy Council
EU의 자신감은 수소 산업에 대한 정책 방향성에서 나온 것으로 분석된다. 해외 수소전문 미디어 하이드로젠 인사이트에 따르면, 세계 수소 서밋에서 한 업계 임원 패널은 유럽과 미국의 수소 보조금 정책을 비교하며 유럽의 정책이 더 효과적이라고 말했다.
미국의 수소 정책은 당근, 유럽은 채찍으로 요약된다. 미국은 인플레이션 감축법(IRA)을 기반으로 청정수소 1㎏당 최대 3달러(약 4100원)의 세금공제를 제공하여 업계로부터 환영 받았지만, EU는 과도한 규제를 부과한다는 점에서 비판 받아 왔다.
그런데, 행사에 참석한 미국 그린수소 스타트업 베르다지(Verdagy)의 최고상업책임자(CCO) 데이비드 보우는 “미국은 지원만으로 이뤄진 정책을 채택했지만, EU는 2030년까지 항공 연료의 1.2%를 친환경 수소를 사용해 만든 합성 등유를 활용해야 하는 등의 규제가 포함된 지원책을 활용하고 있다”며 “당근만으로는 목표를 달성할 수 없고 소비자 측면에서 동기를 부여할 지원책과 규제가 뒷받침돼야 한다”고 말했다.
마르틴 쿠프만 로테르담 항의 국제 수소 공급망 프로그램 매니저 “업계에 당근만 제공한다면 필요한 보조금 예산 총액의 수준이 너무 높기에 지급이 불가능하다”라며 “당근은 첫 프로젝트를 실행하는 데 도움이 되지만 장기적으로 더 큰 규모의 산업을 창출하기 위해서는 채찍이 필요하다”고 설명했다.
쿠프만은 실질적인 계약은 기업이 규제로 처벌받을 수 있다는 리스크를 인식할 때 이뤄져왔다고 설명했다. 그는 “유럽 수소 은행 경매의 낙찰가가 kg당 0.50유로(약 740원) 미만으로 매우 낮았지만 계약이 이뤄지지 않았고, 오히려 배출량을 줄이지 못할 때 받는 처벌 위협으로 인해 기업은 오프테이크 계약을 유도하고 있음이 관측된다”고 강조했다.
보조금 없이 그린 수소 전환 불가…온실가스 배출량만 늘릴 도박
문제는 가스화력발전소가 그린수소 발전소로 전환이 돼야 한다는 점이다. 독일 도이치뱅크 리서치의 경제학자 에릭 하이만은 블룸버그에 “수소 전환형 가스연소 발전소가 지어지고 있지만 (전환 가능성이나 감축 효과 등에 대한) 측정할 수 있는 부분이 없다”고 지적했다.
수소 공급이 이뤄지는 파이프라인도 아직 마련되지 않았고 자체적인 전해조도 설치되지 않은 상황도 문제다. 독일 라이프치히 공장도 계획은 마련되어 있으나, 가스관이 마련되기 전까지는 온실가스가 배출되는 트럭으로 운송해야 한다. 독일 정부는 북해 연안도시 브룬스뷔텔에 10억 유로 규모의 액화 천연가스 터미널을 건설 중이다.
수소는 이동시키려면 영하 253℃에서 액화하여 암모니아의 형태로 만들어야 한다. 암모니아는 독성이 있으므로 취급시 더 나은 환기 시스템이 필요하다. 독일의 에너지 싱크탱크 프라운호퍼는 천연가스 터미널을 암모니아 터미널로 전환하기 위해서는 제어 밸브, 화재 및 가스 센서, 인라인 장치 등 많은 구성 요소를 교체해야 하므로 쉽지 않으리라고 분석하고 있다.
그린수소의 상용화는 재생에너지로의 전환이 이뤄진 후에야 가능하다고 보는 시각도 나온다. 피에르 분시 벨기에 중앙은행 총재는 “재생에너지로 1차 전력 수요가 안정적으로 충족되고 에너지 전환이 끝날 무렵에야 그린수소가 유용할 것”이라며 “그 전에는 전기 생산의 확대가 우선이므로 그린 수소를 대량으로 저렴한 가격에 공급할 수 있는 상황이 되지는 않을 것”이라고 분석했다.
즉, 전환형 발전소가 계속 화석연료를 태우게 됨으로 온실가스 배출량을 도리어 늘리는 결과로 이어질 수 있다는 말이다. 영국 싱크탱크 오로라 에너지 리서치의 독일 연구 책임자인 클라우디아 귄터는 “독일은 전력 수요가 급증하는 상황에서 태양광과 풍력 발전을 사용할 수 없을 때를 대비해 전력회사가 수소로의 전환을 실행할 수 있도록 최대 200억 유로(약 30조원)의 전환 비용을 책정할 계획”이라며 “이 보조금이 지급되지 않는다면 발전소가 천연가스로 계속 가동될 위험이 있다”고 경고했다.
그가 지적한 대로 보조금이 지급될 수 있을지 여부 정치권의 움직임을 보면 명확하지가 않다. 로버트 하벡 경제·기후보호부 장관은 “독일은 화석연료를 많이 사용하는 산업의 기후 중립을 위해 많은 양의 수소가 필요하다”면서도 “비용을 절감해야 했기에 발전소에서 대규모로 수소를 사용하려던 초기 계획을 조정해야 했다”면서 수소 계획을 축소하고 있음을 언급한 바 있다.
