◇선진국의 선점

연료전지의 민수용 개발은 1970년 대 인산형으로 미국에서 활발히 연구되다가 1980년대 기름 값이 하락하면서 쇠퇴했다. 이어 일본이 그 기술을 사 가지고 와서 1990년대에 대형 아파트에 설치를 할 만큼 개발 및 실증화가 활발히 이뤄졌다. 그러나 1990년대 후반에 전해질로 액체 인산 대신 듀퐁이 개발한 Nafion이라는 수소이온 전도성 고분자 막이 개발되면서 캐나다의 Ballard사로 기술개발 주도권이 넘어 가게 된다. 다시 일본은 발라드와 기술제휴를 하면서 1KW급 고분자형 가정용 연료전지 개발에 주력해 현재 가정용 분야에서는 기술력에서나 상업화 진척도에서 전 세계를 압도하고 있다. 현재 일본에는 Sanyo, Ebaraballard, Toshiba, Matsushida, Toyota 등 17개의 업체가 2010년까지 5천여대를 설치했고 수명은 4만시간 보장 정도까지 와 있다. 현재 대 당 2천만원 정도에 판매 중이고 2015년께 700만원대까지 내려가게 되면 현재의 가정용 보일러와 시장 경쟁이 가능해 기하급수적인 증가를 예상하고 있다.

미국은 Nubera, Plug Power 등이 3-10KW형의 가정용을 판매 중이나 PEMFC는 전극에 백금이 사용돼 대형화는 타 연료전지에 비해 가격 면에서 불리하다. 따라서 미국은 지게차, 골프 카트 등의 독립전원 또는 비상발전용의 용도로도 활발히 실증화하고 있다. 유럽은 독일의 Boxi가 Ballard 스택을 사용해 가정용을 실증화하고 있으나 많은 회사들이 차세대 SOFC의 실증화에 더 주력하고 있다. 그외 미국, 캐나다 및 유럽에서는 디젤자동차의 보조발전용 및 전자기기용 분야에서 많은 회사들이 개발에 참여하고 있고 일본은 이 분야는 다소 소극적인 편이다. 참고로 연료전지 용도별 관련 회사는 다음과 같다.

자동차는 현재 배터리 차와 하이브리드 차가 대세인 것 처럼 보인다. 그러나 밧테리는 현재 가장 진보된 리튬폴리머 전지로도 차지하는 부피가 너무 크고 한번 충전하면 150km 이상 주행이 불가능하고 충전에 너무 많은 시간이 걸린다는 단점이 있다. 하이브리드 차는 보다 적극적인 운전이 가능해 당분 간 시장 점유율을 높일 것이고 향후 10~15년 후에 최대 점유율을 보이다가 연료전지 차의 상용화와 더불어 쇠퇴할 것으로 예상이 된다. 자동차용 연료전지는 자동차회사들이 하이브리드 자동차 다음의 주력 상품으로 사활을 걸고 개발하고 있고 일본회사들이 가장 앞선 기술을 가지고 있다. 현재 수명은 10만km 정도 확보가 돼 있으며 마일리지도 승용차 경우 가솔린 리터 당 22km 정도가 확보돼 있고 향후 30km를 목표하고 있다. 연료전지 차의 가장 큰 장점은 현재의 350기압의 수소 충전 탱크로도 뒷 트렁크에 들어갈 정도이고 700기압의 탱크가 사용되면 부피 문제없이 수소를 한번 충전하면 500~600km 이상을 주행할 수가 있고 연소 배기가스가 물 밖에 나오지 않는다는 것이다. 자동차 업계는 2015년 정도에 시장이 열리기 시작하여 2030년 정도에는 점유율 40%로 하이브리드를 추월할 것으로 예상하고 있다.

◇한국의 반격 및 중국의 추격

한국은 선진국을 제외하고 이 분야에서 유일하게 선진국의 턱 밑에 와 있는 나라라고 할 수 있다. 일찍이 정부에서 꾸준하게 많은 연구개발 예산을 투여해 기업의 기술 개발을 도와 왔고, 현재 그 결과로 가정용 연료전지 분야에서는 2008년부터 년 간 100대 내외를 꾸준히 실증 사업으로 설치하고 있으며, 정부는 향후 10년 간 10만호 그린홈 사업을 계획하고 있다. 현재 GS 퓨얼셀, 퓨얼셀파워, 효성 등이 상품을 내고 있으며, 수명은 현재 공식적으로는 2만시간 정도를 보장하고 있으나 4만시간 까지도 가능한 것으로 알려져 있다. 그러나 아직 관련 부품 개발이 일천해 스택 외에는 대부분의 부품을 일본 등의 선진국에서 수입해 사용하고 있는 형편이라 이 분야 부품 국산화가 시급하다고 할 수 있다. 자동차용 연료전지는 현대기아차가 지난 10년 간 개발을 시작해 후발 주자로써는 보기 드물게 적어도 물량 면에서는 일본을 앞도하고 있다. 스택의 주요 부품을 제외하고 부품의 국산화가 이룩됐고, 올해 120대의 연료전지차가 서울 및 각 지방에 보급돼 보급 면에서는 세계를 리드할 예정이다. 그러나 연료를 공급할 수소스테이션 관련 인프라는 선진국에 비해 한참 뒤떨어져 있다. 근래에는 자동차용 연료전지에서 중국이 무섭게 추격해 오고 있다. 지난 베이징 올림픽을 계기로 승용차용은 상해 동지대학에서 승용차용은 북경 칭화대학에서 100% 국산화를 목표로 개발 중이며 관련 예산이 한국보다 훨씬 많다. 연료전지는 원천기술의 개발도 중요하지만 PEMFC 경우에는 이미 개발 역사가 길어서 해당 부품이나 재료의 국제적인 거래가 이뤄지고 있어서, 자동차 처럼 부품을 수입해다가 조립하면 가능하기 때문 예산만 뒷받침되고 숙련 인력만 있다면 앞선 기술을 추월하는 것이 어렵지 않다.