하이드로럭스, 저장합금 적용 HL-1.85수소연료전지지게차 공개

24년 일본, 미국등 수소저장 시스템 해외수출 시작

HL-2.0상온(20℃) 및 저압(1Mpa)에서도 고용량 수소 저장과 방출 가능해 안전성 확보

창원 소재의 하이드로럭스(대표 김종원, 강길구)는 지난 17일 수소 저장합금을 적용한 수소연료전지지게차를 개발해 공개했다. 하이드로럭스가 이번에 공개한 수소연료전지지게차는 3TON 규모로 12KW 연료전지를 사용하고 있으며 이회사가 자체 개발한 1.85WT 성능의 수소저장합금HL-1.85를 적용해 운영된다.

기존에 개발된 1~2톤의 수소연료전지지게차의 경우 10~20kW급 연료전지를 장착해 약 6~8시간 운영하기 위해서는 약 100L에 350bar로 2.4kg의 수소가 필요하다. 그러나 하이드로럭스가 개발한 수소저장합금인 HL1.85를 이용할 경우 15L급 수소저장용기에 수소가 1kg을 저장할 수 있어 약 30L급 수소저장용기를 이용할 경우 수소저장용기의 부피는 약1/3로 줄일 수 있다. 또한 350bar의 고압수소를 사용하지 않기 때문에 안전해 상온에서도 수소저장과 방출이 가능한 장점이 있다.

현재 국내에서는 디젤 지게차가 가장 널리 사용되고 있다. 하지만 매연을 배출해 작업환경에 부정적 영향을 주며, 소음이 다른 지게차에 비해 상대적으로 커 운행에 어려움을 준다. 또한 전기 지게차는 배터리 관리가 까다롭고 주변 기온에 따라 최대 50% 성능 저하의 가능성이 있고 힘도 약하다.

그에 반해 수소연료전지지게차의 특장점은 먼저 비용 효율성을 꼽을수 있다. 수소저장방식은 전기 배터리 대비 생산성을 15% 이상 높일 수 있다. 전기 배터리의 충전시간이 4~6시간이 소요되는 데 반해, 수소저장합금은 짧은시간에 충전이 가능하다. 또, 1회 충전으로 8시간을 운행 한다. 연료 충전을 위해 소요되는 시간과 필요 인력이 줄어들기 때문에 인건비 절약이 가능해진다.

이와함께 전기 배터리에 비해 필요한 충전기 거치 대수가 현저히 줄어들고, 예비 배터리 및 증류수 보관 공간 확보가 불필요해 물류센터의 공간 활용도 극대화할 수 있다. 배터리 잔여 용량 감소에 따른 출력 저하가 없는 것도 장점 중 하나다.

또다른 특장점으로는 친환경성을 들 수 있다. 전기배터리에서 '그린 수소'를 활용하는 수소 연료전지로 교체시 온실가스 감축 효과는 최대 80%에 달한다. 그린 수소는 생산 과정에서도 온실가스 배출이 없고, 발전 과정에서도 연소가 아닌 전기 화학적 전환을 통해 구동되므로 '물' 외에는 배출물이 없다는 특징을 지닌다.

이외에도 수소 연료전지는 납산을 사용하는 배터리보다 관리가 쉽고 안전하다는 장점도 있다. 납산 배터리 활용 시, 유독 물질 유출을 방지하기 위해 운영 인력의 교육·훈련 및 물류센터 내 환기에 더욱 힘써야 하지만, 수소 연료전지는 유독 물질에 의한 위험 상황에서 자유롭기 때문이다.

이러한 이유 때문에 미국 1위 유통업체 아마존은 2022년 기준 약 70개 물류센터에서 1만5천 대의 수소 지게차를 사용하고 있다. 2025년에는 수소 지게차를 2만 대까지 확대래 100개의 물류센터에서 활용할 계획이라고 밝혔다.

이렇듯 수소연료전지지게차의 성장과 함께 수소저장합금의 전세계 시장규모도 2022년에 3억 1787만달러에서 매년 8.2% 성장해 2031년에는 6억 742만달러로 성장할 것으로 예상하고 있다.

하이드로럭스는 수소 저장합금 분야에서 국내뿐만 아니라 해외에서도 인정 받고있는 독보적인 기업으로 자리매김 하고 있다. 하이드로럭스는 최근 상온 및 저압에서도 고용량으로 수소를 저장하고 방출할 수 있는 Ti계 하이브리드형 수소저장합금 6종의 개발 완료하고 일본, 미국 등에 수출을 개시했다.

또한 개발된 6종의 Ti계 하이브리드형 수소저장합금을 적용한 시스템 개발에 박차를 가하고 있다. 최근 모빌리티 분야에서는 수소연료전지스쿠터에 대한 관심이 점점 증가되고 있다. 실제로 중국의 경우에는 다양한 제품이 출시되고 있다. 대부분의 수소연료전지스쿠터의 경우에 500W급 연료전지를 기반으로 하며 이를 구동하기 위해 수소의 고용량 및 안정적인 공급이 중요하다.

기존의 수소연료전지 스쿠터의 경우에는 고압기체를 사용하고 있으나 안전성, 고용량 등을 고려해 수소저장합금방식에 의한 수소공급이 점차 확대되고 있다. 중국의 경우 이를 위해 희토류계 수소저장합금인 1.4wt%의 수소저장량을 갖는 수소공급을 통해 2개의 1L급 수소저장용기로 각각 40g의 수소를 저장, 제한속도 25km로 주행거리가 약 70km로 알려져 있다.

하이드로럭스측은 “자체 개발한 HL 2.0인 수소저장합금을 적용해 1L급 수소저장용기에 10bar로 수소충전이 가능하면서 상온에서 수소저장과 방출이 가능한 특성을 갖추고 있어 1L 수소저장용기당 약 76g의 수소를 저장, 기존보다 약 2배의 주행거리가 가능하다”고 밝혔다.

하이드로럭스의 수소저장합금은 수소 산업 생태계 중 저장 부문에서 전 세계 시장의 높은 관심을 받고 있다. 수소 산업 생태계가 각 분야의 기술들이 긴밀하게 연결돼 발전되어 가고 있는 만큼, 저장 분야에서의 독보적 기술은 그동안 대한민국 수소산업이 직면해 있는 연구중심의 산업단계에서 현장 활용 단계로의 발전을 가속 시킬 수 있는 코어기술로 기대된다.

소성렬 기자 hisabisa@etnews.com