1. 서 론
2. 수소전기차 내압용기 검사 수요 분석
2.1. 검사수요 요인
2.2. 데이터 분석 기반 수요예측
2.3. 수소 내압용기 검사 필요성
3. 내압용기 검사시설의 확충 필요성
3.1. 안전성 강화
3.2. 사업의 확장 가능성
4. 검사시설 확충 방안
4.1. 시설 규모의 확장
4.2. 실행 방안
4.3. 검사시설 조건
4.4. 첨단 검사 기술 도입과 전문인력 양성
5. 중장기 로드맵
6. 결 론
1. 서 론
전 세계적으로 기후변화에 의한 자연 생태계의 생물 다양성 감소로 큰 변화가 발생하고 있으며 이에 따른온실가스의 배출량은 Table 1과 같이 에너지분야에서 1990년도에 비해 2020년 기준 2.37배 증가추세에 있으며 폭염과 가뭄, 대형화재 등 자연 재난으로 전 인류의 안전과 건강이 위협받고 있다.
Table 1.
Annual greenhouse gas emissions
(unit: million ton CO2 eq)
이에 따라 전 세계적으로 친환경과 탄소중립의 중요성이 강조되고 기후 변화(지구온난화)에 대응하기 위해 온실가스 배출량을 꾸준히 감소시켜 2050년까지 탄소중립을 달성하고자 하는 가운데 국내에서도 수소경제 활성화의 단계별 정책 추진에 따라 2000년대 초기부터 전기차 및 수소전기차 등 친환경 자동차의 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 수소전기차는 그중 전기차 다음으로 핵심적인 역할을 하고 있으며 2024년 기준 국내 수소전기차 등록대수는 37,443대로 전기차 661,141대의 5.7% 수준으로 지속적인 증가추세이다.
최근 정부는 수소전기차 보급 확대를 위해 정책적 지원과 함께, 수소전기차의 안전성을 보장하기 위한 내압 용기(고압 수소탱크)의 검사수요에 대응하고자 검사시설의 확충을 추진하고 있다. 한국교통안전공단(이하 공단, TS)의 자료에 의하면 2024년 기준 전국 수소전기차 내압용기 검사시설 21개소와 수소전기차 전용 검사센터 1개소를 개소하였으며 2040년까지 지속적인 확충계획을 추진하고 있다.
수소전기차에 사용되는 내압용기(Internal hydrogen pressure vessel)는 700 bar 라는 고압의 상태에서 수소를 저장하는 핵심 부품으로 연료의 안전성 확보를 위해 정기적인 검사와 유지보수가 필수적이라 할 수 있다. 그러나 정부의 적극적인 수소 보급 확대 방안과 달리 수소를 저장하는 용기에 대하여 Fig. 3과 같이 2030년까지 6배 증가하는 수소전기차 검사수요에 비해 검사시설 및 전문기술 인력이 부족하다고 판단된다.
특히 친환경 미래자동차산업 발전 등 적극적 전략은 물론 대기환경 오염 문제를 해결하는 방법의 하나로 국토부에서는 Fig. 4와 같이 2019년 수소 시범도시 선정(울산, 안산, 전북 완주) 및 2023년 수소도시 선정(평택, 남양주, 당진, 보령, 광양, 포항, 양주, 부안, 광주동구, 울진, 서산, 울산)으로 생산과 저장․운송, 활용 등 수소 전 주기에 대한 관리를 체계적으로 하고 있다.
위에서 살펴본 바와 같이 탄소중립을 위한 수소 도시라는 정책의 추진과 친환경차 활성화를 위한 수소전기차 보급에 따른 안전성을 보장하기 위한 수소차 내압용기 검사수요가 크게 증가하고 있다. 따라서 수소 에너지를 기반으로 하는 모빌리티 전반에 대한 저장용기를 검사할 수 있는 시설의 확충은 필수적 요소라 할 수 있다.
본 연구에서는 수소 전기차 내압용기 검사시설 수요와 공급 분석, 시설 확충 필요성 및 구체적인 계획수립 방안을 제시하고자 한다.
2. 수소전기차 내압용기 검사 수요 분석
2.1. 검사수요 요인
정부의 친환경 정책 및 자동차산업 업계의 수소전기차 출시 증가가 예상되고 있으며 수소차의 보급 증가는 당연히 검사의 수요로 이어진다. 2019년 정부는 수소차 290만대(내수용) 보급 계획을 발표한 바 있으며 2023년 12월, 2030년까지 수소차 30만대 보급계획을 발표하였다.
실제 정부는 ‘환경친화적 자동차의 개발 및 보급 촉진에 관한 법률’에 따라 수소승용차 기준 22,500 천 원의 보조금 지원 및 세금 감면, 수소버스의 경우 최대 26,000 천 원 등의 지원 등 적극적인 정책 추진에 따라 Fig. 5와 같이 수소전기차의 등록 대수는 꾸준히 증가하고 있다.
Table 2.
Expansion of hydrogen vehicle supply & demand for inspection(unit: The number of cars)
| Category | 2021 | 2025 | 2027 | 2030 |
| Supply | 35,969 | 46,600 | 114,700 | 300,000 |
| Inspection | 731 | 8,920 | 28,332 | 75,000 |
이에 따라 수소 관련 인프라 확충을 위해 수소충전소를 2030년까지 660개소 개소를 목표로 하며, 수소 운송 관련 기술의 발전(액화수소 개발), 국내 수전해 수소생산 시설 6개소(경남1, 제주2, 충남1, 경기성남1, 안산1개소 등)를 확보하였다. 또한 고압 수소탱크를 안전하게 관리하고 점검할 수 있는 국내외 수소저장 및 운송에 대한 규제 및 안전 기준 ‘수소안전 관리 로드맵 2.0’ 강화에 따른 검사와 인증의 수요증가, 수검 대상 차량과 검사시설의 수요도 함께 증가하고 있다.
2.2. 데이터 분석 기반 수요예측
정부의 연도별 수소차 보급 대수와 성장률, 제작사의수소차 생산량과 등록현황을 파악해보면 미래의 검사수요를 예측할 수 있다. 이러한 통계를 바탕으로 2030년까지 검사수요가 7.5만 대, 2040년까지 69만 대에 이를 것으로 예상하고 있다. 이러한 예상치는 수소 충전 인프라 등 기반 시설과 전기차와의 차별화 전략, 수소에너지 생산단가의 인하 등 변수에 따라 달라질 수 있다.
한편 2024년 10월 기준, 수소차 보급 실적이 높은 지역(서울, 울산, 경기, 강원 등)을 중심으로 검사시설 추가 확충 및 전국적으로 191개의 검사 진로가 필요한 것으로 나타난다.
이러한 데이터는 지역별 수소전기차 등록 대수 증가추세와 내압용기의 사용수명(1기당 15년 사용), 그리고 검사 주기(승용 4년, 기타 3년)를 고려할 때, 1개 진로 당 연간 3,600대의 수검 차량을 수용할 수 있으며 이는 연간 250일의 실제 검사 가능 일자를 기반으로 검사수요에 따른 공급이 가능한 수치이다.
또한 검사인력은 1,124명이 필요한 것으로 확인되었으며 내압용기에 대한 기술의 개발과 1개 진로 당 약 20억 원의 건축비용이라는 손익분기점 등 대규모 수요의 발생 시점이 2030년이라는 것에서 더 많은 검사 진로가 필요할 것으로 판단된다.
Table 3.
Expansion of hydrogen vehicle supply
| Division | Seoul | Ulsan | Gyeonggi | Gangwon |
| Status | 3,269 | 2,954 | 8,049 | 2,722 |
2.3. 수소 내압용기 검사 필요성
수소전기차에 사용되는 내압용기는 수소를 저장하는 핵심 부품으로, 안전성 확보를 위해 정기적인 검사와 유지보수가 필수적이다.
2010년 8월 서울시 성동구 행당동에서 207 bar의 용기가 장착된 압축천연가스(CNG)버스의 내압용기 파열사고로 중경상 19명의 피해가 있었다. 국과수 발표, 사고 원인으로는 클램프 볼트에 의한 용기손상, 전자식 밸브의 오작동, 지열에 의한 내압용기 온도 상승으로 정확한 내압용기 안전검사를 통해 사고를 미연에 방지할 수 도 있었다.
이외에도 공단이 검사를 시행하기 전 총 9건의 안전사고가 발생한 사실이 있다. 이러한 압축천연가스에 비해 수소는 3.4배의 파열사고 위험이 있다.
또한 2019년 5월 강원 강릉에서는 수소관련 저장시설폭발사고로 2명사망, 6명 중상 사고가 있었다. 이러한 안전사고를 방지하기 위해 수소 저장·운반 내압용기의 철저하고 정기적인 안전검사는 필수적인 조치이다.
현재 내압용기 검사는 공단에서 시행하고 있으며 자동차관리법 시행규칙 별표 5의 8(내압용기 재검사 기준 및 방법)에 따라 실시한다.
3. 내압용기 검사시설의 확충 필요성
3.1. 안전성 강화
내압용기 검사를 선도하는 유럽의 독일과 프랑스 및 이탈리아의 검사방법, 검사 주기, 검사 기관을 살펴보면 Table 4와 같다.
Table 4.
Comparison of internal Pressure Container Inspection system (TS)
국내의 경우 내압용기에 대한 상세 외관검사를 실시하고 있으며 이는 내압용기 검사를 실시하는 대부분의 유럽 국가와 동일한 방식이다. 이 방식은 용기와 가스설비, 연료 계통 장치의 누출 및 손상 등 상세 관능검사를 통해 안전성을 강화하고 있다. 다만 국내의 기존 시설(2024년기준, 22개 진로)로는 적기에 검사를 받지 못하는 검사 적체 및 검사 미필이 발생할 수 있으며 이는 일반 국민들이 이용하는 수소 전기차의 안전성이 저하될 우려가 있는 것으로 판단된다.
이에 따라 수소차 내압용기 파열과 가스 누출에 대한 정확한 검사를 통해 막연한 불안감을 해소하고 안전성 확보를 위한 검사시설의 적시 확충이 필요하다.
3.2. 사업의 확장 가능성
수소차 검사시설의 확충은 수소 모빌리티 산업의 성장과 맞물려 있다. 2040년까지 수요와 공급의 원칙에 따라 검사시설이 충분히 확보된다면, 더 많은 수소 전기차가 안전하게 운용될 수 있으며, 이러한 결과를 바탕으로 다양한 사업(교육, 검사기술 수출, 수소 트램을 포함한 수소모빌리티 분야의 R&D 기능 등)을 포함한 수소경제 활성화에 기여할 수 있다. 특히 수소승용차와 필수적으로 연결되어 있는 산업들은 통합 수준이 강하여 경제적 파급효과 또한 연결되어 있다.
EU는 2019년 2월 “Hydro Roadmap Europe에서 수소에너지가 탄소 배출을 감소시킬 수 있는 유일한 에너지이며, 2050년까지 수소에너지가 총에너지의 24%을 차지할 것으로 예측하였다. 이와 같은 수소산업의 전 주기에서 활용단계에 있는 수소차 내압용기 검사 인프라의 확충은 수소경제를 지원할 수 있는 가능성이 있는 것으로 판단된다.
4. 검사시설 확충 방안
4.1. 시설 규모의 확장
기존 시설(압축천연가스 버스 검사 시설)을 증설하거나, 신규 검사시설(CNG 및 H2를 동시에 검사할 수 있는 복합 검사소, Fig. 8)을 수소차의 등록 대수가 많은 전국 주요 거점에 신설하여 권역별 검사 수요에 대응하는 것이 우선 필요하다. 다음으로는 기 선정 된 수소도시(울산, 평택 등 14개 도시)를 중심으로 수소 충전소 등 수소인프라가 잘 갖춰진 지역에 검사시설을 확충 해야 한다. 이와 관련하여 자동차관리법 제44조(자동차검사 대행자의 지정 등), 같은 법 시행령 제19조(권한의 위탁), 제9조의 2(내압용기 재검사 비용의 지원)를 재검토 해 볼 필요가 있다.
4.2. 실행 방안
시설 확충을 위한 가장 먼저 인프라 확보를 위한 연구 용역이 필요하다. 이후 관련 예산을 확보하고 건립계획을 수립하며 적정 부지를 매입, 이 단계에서 국토부의 인가와 기재부 심의가 우선된다.
이후 설계단계에서는 설계 안전성을 조사 추진하고 건립공사의 건축허가 및 설계 안전성을 검토·승인 받아야 하며 건축공사 계획을 수립 및 입찰공고, 건축 허가와 각종 공사 계약을 체결 후 착공신고와 승인 단계를 거치게 된다. 끝으로 준공검사 신청 및 준공, 사용 승인을 거쳐 운영을 하게 된다.
4.3. 검사시설 조건
검사시설 확충의 조건으로는 첫째, 교통용이성 및 접근 용이성을 평가해야 한다. 시설에 적합한 대지 접근 형태와 시내 외 교통 위치가 중요하다. 가능한 수소 충전 시설에 인접한 부지가 적합하다.
둘째, 법적 행위 제한 정도를 평가해야 한다. 해당 부지의 용도지역 적합성과 기구 단위 계획 구역 여부와 행위제한 구역 여부 등을 검토해야 하고 환경 오염 정도를 포함한 공업지역 및 자연녹지 여부를 명확이 평가 하여야 시설 조건에 부합한다고 할 수 있겠다.
세 번째, 부지규모의 적합성과 부지 권원학보의 용이성이다. 국유지 인지, 사유지인지 또는 자연녹지의 여부를 면밀히 검토하고 자연녹지 지역 권원 확보 용이성이 중요하다.
4.4. 첨단 검사 기술 도입과 전문인력 양성
내압용기 검사의 효율성을 높이기 위해 비파괴 검사(NDT), 초음파(UT), 첨단 가스누설량 검출기 도입 확산, 고압 테스트 등의 첨단 검사 기술을 도입하여 검사 시간을 단축하고 정확도(신뢰도)를 높일 필요가 있다. 추가하여 연료전지 스택의 안전성을 검사할 수 있는 기준 및 검사장비의 개발이 불가피 하다.
또한 이러한 첨단기술을 원활하게 운용하게 도출된 결과치를 정확하게 판단할 수 있는 전문 기술 인력의 양성 또한 중요하다.
앞으로는 국내 수소전기차는 물론 국외 차량에 대한내압용기 검사도 전문적으로 수행할 수 있는 기술 인력 양성이 필수적이다. 이를 위해 정부와 민간이 협력하여 교육 프로그램을 마련하고, 관련 자격증 제도와 관리감독 기능을 활성화해야 한다.
마지막으로 부지 비용을 평가해야 한다. 500만 원/m2이하, 500~1,000만 원/m2, 1,000만 원/m2 이상으로 분류할 수 있다.
5. 중장기 로드맵
검사시설 확충에 따른 단기 계획 (3년)으로는 기존 시설의 확충 및 신설을 검토하고, 관련 인프라를 구축한다. 이러한 검토 요건으로는 서울, 수도권 등 검사 수요가 높고 수소 도시 중심의 지역을 우선 선정하고 건축 부지 확보에 초점을 둔다. 아울러 수소 버스 등 수소전기차 생산시설 소재지 등에 센터 규모(복합 검사소 4개 이상의 검사 진로 포함)의 검사 시설을 확충하며, 관련 시설을 운용할 수 있는 검사기술 인력을 증원하는 등 조치가 있어야 한다. 다음으로는 비파괴 검사 기술 등 첨단 기술을 도입하여 검사 효율성을 검증하고 개선해야 한다.
중기 계획(5년)은 전국적으로 검사시설을 확대하고, 주요 거점 도시별 중형 규모 이상의 검사센터를 설립한다. 전문 인력 양성 프로그램을 본격적으로 시행하며, 비파괴 검사 기술을 표준화한다.
마지막으로 장기 계획(10년)에서는 수소 모빌리티의 성장을 지원할 수 있는 AI 기반의 지속 가능한 검사시설 네트워크를 구축하며, 국내 수소 산업의 발전과 연계된 글로벌 표준을 제정하고 해외 시장 진출을 모색한다.
이와 함께 연료전지 스택 전문가를 양성할 수 있는 기반을 마련해야 한다.
6. 결 론
수소경제 및 탈 탄소 사회를 위한 수소전기차의 보급확대는 필수 요인이며 또한 수소전기차의 안전성과 수소 산업 육성을 위해 수소차 내압 용기 검사수요에 최적화된 검사시설의 확충은 필수적이다. 본 연구는 정부의 수소산업 육성정책에 따라 기존의 22개 수소전기차 검사 시설과 최초 수소차 검사센터로 설립된 울산센터를 비롯하여 국가균형 발전에 따른 수소 도시와 수소 등록 대수가 많은 지역을 중심으로 전국의 검사시설을 중장기적으로 확충하는 계획을 제안하며, 궁극적으로는 효율적이고 안전한 수소 모빌리티 시스템 구축에 따른 지원(안전관리)을 목표로 한다. 이를 통해 수소전기차의 보급을 더욱 촉진하고, 수소경제 활성화에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
