New Energies, new possibilities

GM and Nikola have revised their earlier agreement; in this smaller deal, GM will only be supplying Nikola with fuel cells rather than building the Badger.

NIKOLA

• General Motors has agreed to engineer and build the upcoming Nikola Badger pickup, including electric and hydrogen fuel-cell variants.
• General Motors is receiving an 11 percent ownership stake in Nikola, worth $2 billion, as well as being compensated for building the pickup and supplying the batteries.
• The Badger is expected to go into production in late 2022.

UPDATE 11/30/2020: General Motors and Nikola have revised the agreement they announced back in September. In this new agreement—which is a non-binding memorandum of understanding—General Motors will only be supplying fuel cells to Nikola, rather than receiving an equity stake in the company and building its Badger pickup. In a press release, Nikola said: "As previously announced, the Nikola Badger program was dependent on an OEM partnership. Nikola will refund all previously submitted order deposits for the Nikola Badger." Shortly after the first agreement was reached, a short seller, or someone with a financial interest in seeing Nikola’s stock price falling, published a report accusing Nikola of being a fraud.

General Motors and Nikola, a recent entry into the alternative-fuel automotive startup field, are teaming up to bring Nikola's pickup, the Badger, to fruition. In an announcement earlier today, the two companies revealed that GM will be engineering and building the Badger, including variants with all-electric and hydrogen fuel-cell powertrains.

In exchange for GM's contributions, the automaker will receive a $2 billion stake in Nikola, or 11 percent ownership of the company. GM expects to receive more than $4 billion in benefits from the agreement. In addition to the equity stake, GM will be paid to build the Badger, supply batteries, and commercialize fuel-cell tech for the commercial semi-truck Nikola has planned. In addition, GM will get to keep 80 percent of EV regulatory credits generated from the sales of the Badger and has a right of first refusal of the first 20 percent, according to Bloomberg. The agreement also includes the utilization of General Motors' Hydrotec technology to bring Class 7 and Class 8 commercial trucks to market.

The Badger will use the same Ultium batteries that will make their way into Honda's EVs and the forthcoming electric Hummer, as well as GM's Hydrotec fuel-cell technology. Just last week, General Motors and Honda announced that the two automakers intend to form a strategic alliancebuilding on their existing agreement under which Honda uses GM's Ultium batteries.

The discovery can be used to help enhance electrolytic H2 production.

Researchers under Lee Hyoyoung, Associate Director of the Center for Integrated Nanostructure Physics in the Institute for Basic Science (IBS) at Sungkyunkwan University in South Korea have developed a new high-efficiency, long-lasting hydrogen fuel electrocatalyst.

The noble metal-based ruthenium oxide (RuO2) and iridium oxide (IrO2) are used to boost the oxygen generation rate.

The main problem with using noble metal catalysts is that their stability is low under long-term operation and they are very expensive. The University of South Korea researchers believe they have overcome the challenges of relying on noble metals, using cobalt, iron, and a minimal ruthenium quantity. They published their results in the RSC journal Energy & Environmental Science in an open-access paper.

“We used amphiphilic block copolymers to control electrostatic attraction in our single ruthenium (Ru) atom-bimetallic alloy,” explained study co-authors Lee Jinsun and Kumar Ashwani. “The copolymers facilitate the synthesis of spherical clusters of hydrocarbon molecules whose soluble and insoluble segments form the core and shell.” In the researchers’ study, the copolymers have a tendency for a unique chemical structure. This makes it possible for “high performance” of the Ru single atomic alloy’s synthesis to take place at the top of the cobalt-iron (Co-Fe)metallic composite, which is surrounded by a defective, porous and graphitic carbon shell.

The researchers were “excited” to discover the hydrogen fuel electrocatalyst.

The team was pleased to find that the pre-absorbed surface oxygen on the exterior of the Co-Fe alloy, which is absorbed during the synthesis process, results in OOH stabilization during the oxygen generation reaction. The outcome is raised “efficiency of the catalytic reaction,” said corresponding author, Associate Director Lee. Until this most recent finding, researchers hadn’t placed much attention on the pre-absorbed surface oxygen.

The researchers discovered that at 750ºC for a four-hour annealing within an argon atmosphere, the ideal oxygen generating process conditions are created. Beyond that environment, the single Ru atom on the host metal surface lowers the energy barrier where the oxygen generation takes place. This provides synergistic enhancement of the oxygen 

evolution efficiency. In this way, the hydrogen fuel electrocatalyst offers marked improvements in efficiency and cost.

현대자동차가 차세대 친환경 시대에 발맞춘 수소사업 영역 확장에 광폭 행보를 보이고 있다. 이는 수소 시장에서 주도권을 잡기 위한 것으로 풀이된다.

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지난 23일 현대차는 영국의 글로벌종합화학기업 이네오스그룹과 글로벌 수소 생태계 확산을 위해 협력한다고 밝혔다.

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수소 생산부터 활용에 이르는 통합적인 수소 가치사슬(밸류체인)을 구축하고, 수소 관련 공공·민간 분야 사업을 확대해 수소사회 실현을 앞당긴다는 목표다.

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영국에 본사를 둔 이네오스는 석유화학, 특수화학, 석유제품 생산 등을 주력으로 하는 글로벌 종합 화학기업이다. 현재 연간 30만t의 수소를 생산하고 있으며, 최근 수소 관련 사업 분야를 확대하고 있다.

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MOU에 따라 양사는 이네오스 산하 이네오스 오토모티브가 개발 중인 스포츠유틸리티차(SUV) 그레나디어(Grenadier)에 현대차의 차량용 연료전지시스템을 탑재해 새로운 수소전기차를 선보인다는 계획이다.

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현대차의 연료전지시스템은 이미 수소전기차 넥쏘와 수소전기트럭 엑시언트, 수소전기버스 일렉시티 등에 적용됐다.

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양사는 수소 경제를 선도하기 위한 움직임이 활발한 유럽 내 수소 경제 확산을 위해 MOU 직후 핵심 관계자로 구성된 협의체를 구성하고 EU와 유럽 각국 정부, 민간 기업과 긴밀하게 협력하며 즉각적인 사업 기회 모색에 나선다는 계획이다.

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이네오스는 자회사 이노빈을 중심으로 수소 생산·공급·저장을, 현대차는 연료전지시스템 공급 등을 담당하게 된다.

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양사는 이네오스의 화학분야 기술력과 현대차의 연료전지시스템 분야 기술력을 기반으로 수소 생산, 저장, 운송, 활용에 이르는 수소 밸류체인을 구축해 유럽 뿐 아니라 향후 글로벌 수소 생태계 확산을 위해 적극적으로 노력할 계획이다.

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△ 사우디 아람코 이은 협력‥대전환 ‘기대’

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현대차는 작년 6월 사우디 아람코에 이은 이번 이네오스와의 협력이 향후 수소 사회로의 전환에 중대한 계기가 될 것으로 기대하고 있다.

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이번 협력을 통해 차량용 연료전지시스템 개발과 양산 분야의 리더십을 더욱 공고히 하는 한편, 연료전지시스템 기술이 더 다양한 분야에 응용되는 본격적인 계기로 삼는다는 계획이다.

이와 더불어 현대자동차 북미본부는 조 바이든 미국 대통령 당선인이 이끄는 새 행정부와 협력해 전기차와 수소차의 인프라를 확충하겠다는 구상을 밝혔다.

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호세 무뇨스 현대차 글로벌 최고운영책임자(COO) 겸 북미권역본부장(사장)은 9일(현지시간) 신형 스포츠유틸리티차(SUV) '투싼'의 북미시장 공개 행사를 겸한 온라인 기자회견에서

“현대차의 친환경 차량은 바이든 당선인에게는 우군”이라며 “새 행정부와 협력해 전기차 충전, 수소차 연료 공급 등 인프라를 확충하고 개발할 것”이라고 말했다.

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실제로 현대자동차는 2022년까지 미국에서 판매하는 친환경차 모델을 10종으로 확대한다는 목표를 세우고 있으며 여기에는 수소전기차 또한 포함된다.

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현대차 미국법인(HMA)은 2022년까지 ▲ 하이브리드(HEV) 4종 ▲ 플러그인하이브리드(PHEV) 2종 ▲ 순수 전기차(BEV) 3종 ▲ 수소전기차(FCEV) 1종 등 총 10종의 전동화·친환경 차량을 내놓을 계획이다.

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HMA는 신형 투싼과 싼타페 부분변경 모델의 하이브리드와 플러그인하이브리드모델을 내년 상반기 이후 순차적으로 투입할 예정이다. 또 전기차 전용모델인 아이오닉5와 아이오닉6도 내놓는다.

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이미 선보인 쏘나타와 엘란트라(국내명 아반떼)의 전동화 라인업과 코나 일렉트릭, 넥쏘는 무료 유지 보수와 보증 프로그램 등으로 적극적인 판매 영업을 이어갈 계획이다.

현대차그룹은 2030년까지 수소전기차 연간 생산 50만대, 연료전지 시스템 연간 생산 70만기를 실현하기 위한 7조6천억원 규모의 중장기 전략 ‘수소전기차(FCEV) 비전 2030’을 발표했다. 특히 버스, 화물, 선박, 철도 등 다양한 교통·운송 분야와 전력 생산·저장 등 발전 분야에 수소 에너지를 접목해 수소 사회 진입을 이끌 계획이다.

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아울러 현대차는 넥쏘의 흥행을 토대로 수소전기차 대중화 발판이 마련됐다고 보고 글로벌 수소전기차와 수소연료전지 시장에서의 지위를 공고히 해 나갈 계획이다.

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현대차의 첫 수소전기차인 넥쏘는 올해 10월 단일 모델로는 세계 최초로 국내 누적 1만대를 달성했다. 넥쏘의 단일 시장 1만대 판매는 수소전기차 대중화 신호로 볼 수 있으며, 본격적으로 수소전기차 생태계가 구축될 것으로 전망된다.

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한편 넥쏘의 올해 1∼9월 글로벌 판매량은 4897대로, 작년 판매량(4803대)을 이미 넘어섰다. 반면 작년 글로벌 시장에서 2455대를 판매한 도요타 미라이의 올해 1∼9월 판매량은 758대로 급감했다. 혼다 클래리티 역시 작년 1천342대에서 올해(1∼9월) 809대에 그쳤다.

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조선업계가 연료전지를 활용한 차세대 선박 개발에 박차를 가하고 있다. 연료전지는 발전효율이 매우 높고 환경 오염물질 감축 효과가 큰 에너지원이다. 현재 기존 내연기관용 선박 추진기 및 발전기를 대체할 수 있는 미래 친환경 연료로 각광받고 있다.

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26일 업계에 따르면 현대중공업그룹의 조선 지주사인 한국조선해양이 연료전지를 추진시스템에 이어 발전시스템까지 확대 적용하며, 차세대 친환경 선박 개발을 가속화하고 있다.

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한국조선해양은 최근 노르웨이‧독일 선급인 DNV-GL로부터 ‘연료전지(SOFC) 발전시스템’ 설계에 대한 기본인증(AIP)을 획득했다고 밝혔다.

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이 발전시스템은 중대형 원유운반선(아프라막스급)에 탑재되는 3메가와트(MW)급 발전엔진 일부를 고체산화물 연료전지(SOFC)로 대체한 것이다. 추후 연료전지를 발전원 전체로 확대 적용하면 기존 내연기관 엔진보다 발전효율을 43% 높일 수 있다.

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특히 온실가스(CO2)를 40% 이상 저감시키고, 황산화물(SOx)‧질소산화물(NOx) 등 환경오염물질 배출도 줄일 수 있어 미래 친환경 에너지 기술로 평가받는다.

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또 한국조선해양은 연료전지 발전시스템에 대한 통합 설계 및 선내 배치를 직접 수행해 공간 활용도를 약 12% 높였다.

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국제해사기구(IMO)는 2050년까지 선박 온실가스 배출량을 2008년 대비 50% 이하로 줄일 것을 규정하고 있다.

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한국조선해양 관계자는 “강화되는 환경규제 추세에 대응하기 위해 해운사 및 기자재 업체들과 다방면에서 협력하고 있다”며 “연료전지 등 다양한 친환경 선박 기술을 선제적으로 확보해 기술 초격차를 유지해 나갈 것”이라고 말했다.

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한편 현대중공업그룹은 지난해 3월 DNV-GL로부터 원유운반선을 대상으로 고체산화물 연료전지를 연계한 하이브리드 전기추진시스템의 기본인증(AIP)을 획득한 바 있다. 올해 초는 현대중공업 울산본사에 200KW규모의 연료전지 복합동력시스템 실증센터도 구축했다.

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▲삼성중공업이인도한 세계 최초 LNG 이중연료 셔틀탱커. (사진=삼성중공업 제공)

업계 2위 삼성중공업도 미래 친환경 선박 시장을 선점하기 위해 연료전지 적용 선박 개발에 가속페달을 밟고 있다.

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삼성중공업은 최근 세계적 연료전지 제조사인 미국 블룸에너지(Bloom Energy)와 선박용 연료전지(Fuel cell) 공동개발을 위한 업무협약(JDA, Joint development agreement)을 체결했다.

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삼성중공업은 이번 업무협약을 통해 세계 최초로 고체산화물연료전지(SOFC, Solid oxide fuel cell) 상용화에 성공한 블룸에너지와 주력 제품인 LNG선, 셔틀탱커 등에 적용할 수 있는 연료전지 핵심기술을 2022년까지 추가 확보함으로써 미래 친환경 선박에 대한 기술 선점을 확고히 한다는 계획이다.

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업무협약 체결에 앞서 양사는 지난해 9월 노르웨이 독일 선급인 DNV GL로부터 연료전지 적용 원유운반선에 대한 기본설계 승인(Approval in Principle)을 세계 최초로 획득한 바 있다.

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연료전지는 발전효율이 매우 높고 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx) 및 온실가스(CO2)와 같은 오염물질 감축 효과가 크다. 기존 내연기관용 발전기를 대체할 친환경 에너지원으로 평가받고 있다.

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국제해사기구는 선박 온실가스 배출을 2025년까지 2008년 대비 30% 이상 감축하도록 강제하고 있다. 2018년 해양환경보호위원회인 MEPC 제 72차 회의에서는 ‘선박의 온실가스 배출량 저감을 강력히, 그리고 조속히 시행한다’는 비전을 제시하고 2030년 40%, 2050년 70%까지 규제 강화를 검토 중이다.

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장해기 삼성중공업 기술영업팀장(상무)은 “환경규제가 강화될수록 전통 선박연료유(油) 탈피 경향은 더욱 빨라질 전망”이라며 “삼성중공업의 연료전지 선박 기술이 향후 해운업계에서 가장 안전하고 경제적인 친환경 솔루션이 될 것”이라고 강조했다.

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이상헌 하이투자증권 연구원은 “연료전지 시장은 한국과 미국, 일본 등을 중심으로 초기 시장이 형성되는 단계다”라며 “후지경제에 따르면 2016년 글로벌 연료전지 시장은 매출액 1조3000억원, 설치용량 약 480MW의 규모였지만 2030년에는 41조원으로 약 32배 증가할 것으로 예측된다”고 설명했다.

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이어 “국내 연료전지 시장 규모는 2013년 1억9000만 달러(2107억1000만원)에서 2015년 4억1350만 달러(4585억7150만원)로 약 117%의 큰 폭의 성장률을 기록했다”며 “이러한 성장세는 당분간 이어질 것이다. 지난해의 경우 12억5400만 달러(1조3906억8600만원) 규모가 추정되며, 2030년에는 약 2조5718억원 규모로 성장할 것”이라고 덧붙였다.

　岩谷産業、関西電力、東京海洋大学、名村造船所、日本政策投資銀行らは2020年11月25日、水素で駆動する水素燃料電池船の商用運行に向けた検討を開始すると発表した。2025年の大阪万博での実用化を目指すという。 世界的に環境意識が高まり、自動車や電車などさまざまな移動手段において水素の利活用を模索する動きが広がっている。水素を利用する船舶については、従来のディーゼル船と比べ、走行時にCO2や環境負荷物質を排出しない高い環境性能を有するだけでなく、匂い、騒音、振動の少なさなど、快適性の面でもメリットが見込めるという。 　今回の取り組みでは、2025年の大阪・関西万博の開催中、万博会場である夢洲と大阪市内の観光地を結ぶ旅客船としての運航を目指すとしている。船舶のみならず、船舶用水素ステーションの設置や、そのエネルギーマネジメントなどにも取り組む計画だ。