수소 산업 발전의 중요한 돌파구인 중국의 수소 충전소 산업은 ‘적당한 과잉 투자(适度超前投资)'라는 방향 아래, 빠르게 성장했으며, 전례 없는 잠재력을 보여주었다.

숫적으로 글로벌 1위를 달성한 중국의 수소 충전소

수소 충전소는 2003년에 중국에서 1세대 연료전지 자동차가 도입되면서 언급되기 시작했다. 베이징 올림픽 준비 당시, 중국은 2006년에 첫 수소 충전소를 건설했다. 이후 중국 정부는 2012년부터 연료전지 차량에 대한 계획을 세웠지만, 당시는 개발 초기 단계였고 수소 연료전지 차량의 보급이 더디게 진행되며, 수소 충전소에 대한 수요 역시 부족하였다. 2018년부터 중국은 수소 연료전지 차량 보급을 확대하고 수소 충전소 건설 및 운영을 위한 보조금 정책을 잇달아 도입했다. 특히 2020년 '쌍탄'(탄소 중립, 탄소 피크) 정책 이후 수소 충전소는 수소 연료전지 차량의 성장에 힘입어 빠른 속도로 발전하기 시작했다.

<중국 수소 충전소 산업의 발전사>

[자료：DongFangQB]

2023년 한 해에 중국에서 등록된 수소 연료전지 차량의 수는 전년 대비 49.4% 증가한 7,478대에 달했으며, 운행 중인 수소 차량 숫자도 21,000대를 넘어섰다. 수소 연료전지 차량이 증가하고 SinoPec(中石化), PetroChina(中石油) 등 대형 국유 에너지 기업과 민간 자본의 참여로 중국 수소 충전소 건설은 빠른 속도로 발전했다.

<2024년까지 건설 예정인 중국 수소충전소>

[자료：xinhuanet、Zhejiang Daily]

EVTank 데이터에 따르면 2024년 6월 전 세계적으로 총 1,262개의 수소 충전소가 건설되었으며, 이 중 중국이 456개로 36.1%를 차지하며 세계 1위를 차지하고 있다. 한편, 중국 공업정보화부(MIIT)가 발표한 '그린 수소 에너지 산업 발전 백서(2024년)'에 따르면 2025년까지 중국의 수소 연료전지 차량은 10만 대에 달하고 수소 충전소 수는 1,000개에 육박할 것으로 예상된다.

<중국 내 수소 충전소 현황>

[자료：EVTank]

중국 정부, 수소 충전소의 건설과 운영 촉진에 노력

각국이 넷제로 달성을 위한 일정을 구체화하고 있는 가운데 중국, 일본, 독일, 한국, 미국 등 세계 주요 국가들은 수소 에너지 산업 계획과 보조금 정책을 도입하며 수소 충전소 구축에 박차를 가하고 있다. 우선 미국 수소 경제 로드맵에 따르면 미국은 2030년까지 4,300개의 수소 충전소가 건설할 것으로 예상된다. 한편 한국에서는 정부의 수소 에너지 개발 로드맵 및 관련 정부 계획에 따라 2040년까지 1,200개의 수소 충전소가 건설될 계획이다. 또한 일본의 수소 에너지 기본 전략은 2025년까지 320개, 2030년까지 900개의 수소 충전소를 건설하는 것을 목표로 한다. 끝으로 유럽연합 집행위원회에서 발표한 ‘지속가능하고 스마트한 모빌리티 전략’에 따르면 2030년까지 유럽에 1,500개의 수소 충전소가 설치될 것으로 예상된다

<세계 주요 국가(지역)의 수소충전소 구축 목표(개소수)>

[자료：QN BJX com.cn、China Orange Group]

수소 충전소는 수소 에너지 개발의 중요한 인프라로, 중국에서는 2021년부터 현재까지 중앙정부 차원에서 15개의 산업 발전 및 진흥 계획이 발표되었다. 지방 차원에서보면 중국 31개 성 중 최소 27개 성에서 200개 이상의 수소 충전소 계획과 보조금 정책을 발표하여 수소 충전소 건설과 운영을 지원하고 있다.

< 주요 도시별의 수소 충전소 건설 및 운영에 대한 정책>

[자료：우한무역관 자체조사]

중국 수소 충전소 건설 및 운영 방향

(1) ‘수소 충전소=통합 에너지 충전소’ 방식 선호

2023년 말까지 중국에 건설된 수소 충전소 유형을 보면, 통합 에너지 충전소가 58%를 차지, 중국 내 수소 충전소 건설의 주요 방식으로 대두 되었다. 그다음으로 '수소 생산 + 수소 충전' 거점(19%), 고정식 수소 충전소(18%), 스키드 장착형 수소 충전소(5%)가 그 뒤를 이었다.

-  통합 에너지 충전소는 기존 주유소를 '주유+수소 충전' 복합 모델로 전환하는 것으로, 개별 수소 충전소 구축은 비용이 높은 반면 사업의 수익 주기가 길기 때문에 주로 기존의주유소를 수소 충전소로 전환하는 사업이다.

- '수소 생산 + 수소 충전' 통합 거점은 '수소 생산, 저장, 운송 및 충전'의 모든 단계를 실현할 수 있는 혁신적인 모델로, 최종 사용 수소 비용을 크게 절감할 수 있으나 건설/개발의 난이도가 높은 것이 연구개발 분야의 주요 이슈이다.

- 고정식 수소 충전소는 수소 저장 압력 용기를 고정 설치한 수소 충전소를 말하며, 수소 연료전지 차량의 충전을 위해 특별히 설계되며, 필요한 면적이 넓고 건설 공사가 까다로운 편이다.

- 스키드 탑재형 수소 충전소는 일반적으로 이동식 또는 이동식 수소 압축기 및 보조 장비를 갖춘 수소 충전소를 말하며, 장비가 간소화되고 설치 면적이 작으며 이동에 편리하다는 장점이 있다.

<중국에 건설된 수소 충전소의 유형 및 비율>

[출처：쳰잔산업연구원]

(2) 35MPa 충전기술은 성숙단계, 70MPa 충전기술은 연구개발 단계

미국, 한국 / 일본, 유럽 수소 충전소 기술 개발은 일찍 시작되어 수소 충전소의 95 % 이상이 70MPa 수소 충전 용량을 보유하고 있으며, 액체 수소 저장소를 갖춘 수소 충전소의 일일 수소 충전 용량은 2,000kg에 달한다.  또한 이들 국가에서의 수소 충전소는 높은 신뢰성과 고도의 자동화 설비를 갖추고 있어 대부분의 수소 충전소에서는 무인 및 셀프 서비스 수소 충전이 가능하다. 하지만, 중국에 건설된 수소 충전소는 주로 고압 기체 수소 충전소이며, 35MPa 충전 압력 수소 충전소의 비율은 약 90%에 달한다. 주된 이유는 중국에 70MPa 수소 충전소의 핵심 장비에 대한 독립적인 공급망이 성숙되지 않았기 때문이다.

(3) 1톤 이상의 대형 충전소 건설이 새로운 트렌드로 각광

중국의 초기 수소충전소는 주로 승용차를 대상으로 일일 충전 용량이 200kg-500/1,000kg으로, 수소충전소 유형은 주로 종합 에너지 스테이션(기존 주유소 위에 수소 충전 기능을 추가한 형태)이 주를 이루었다. 최근 수년 일일 충전용량이 1톤 이상인 신규 수소 충전소의 비중이 해마다 증가하고 있으며, 2024년 6월 말 기준 중국 내 총 180개의 충전 용량이 1톤 이상인 수소 충전소가 건설되어 전체의 40%를 차지한다.

<중국 내 완공된 수소충전소 충전 용량 분포도>

[출처：QN BJX com.cn]

(4) 지역/모델별로 큰 차이를 보이는 수소 충전 가격

현 단계에서는 수소에 대한 시장 수요가 상대적으로 적고 수소 시장 규모, 수소 공급원, 지방 정부 보조금, 수소 충전소 유형에 따라 지역마다 차이가 있기 때문에 수소 충전소에서 판매되는 수소 가격은 지역마다, 모델마다 큰 차이가 있다. 현재 중국 각 지역의 수소 충전소 수소 판매 가격은 30~80위안/kg이며, 일부 수소 충전소는 손익분기점 또는 적자 상황에 처해 있다.

<2023년 중국 일부 수소 충전소의 수소 판매 가격>

[출처:《CHINA HYDROGEN INDUSTRY REPORT》, GF SECURITIES발전연구센터]

중국 수소충전소 업계 경쟁 구도

투자자와 건설업체의 배경을 보면 중국 수소 충전소의 주요 투자자와 건설업체는 주로 에너지 기업, 배터리 기업, 자동차 기업, 차량 리스 기업, 주유소 건설 및 운영 기업, 수소 충전소 장비 공급업체 등이 있다. 건설/운영 중인 수소 충전소 수를 기준으로 중국의 수소 충전소 산업은 크게 세 가지 단계로 구분할 수 있다.

- 제1세대 : 50개 이상의 수소 충전소를 건설/운영 중인 SinoPec(中国石化)과 Fuel Cell China(氢枫能源)

- 제2세대 : PetroChina(中国石油)와 허우푸(厚普股份) 등이 20~50개의 수소 충전소 운영

- 제3세대 : SUNWISE(舜华新能源)와 PericHydrogen(派瑞华氢) 등이 20개 미만 운영

* Air Products(AP), Shell등 대부분의 외국 기업은 중국 기업과 합작 투자를 통해 중국 수소 충전소 건설 시장에 진출

< 세대별 중국 수소충전소 >

[출처：FORWARD-THE ECONOMIST]

중국 내 수소 충전소의 지역별 분포를 보면, 비교적 균형 잡힌 발전을 보이고 있다. 이중 광둥성은 68개의 수소 충전소 개수 1위를 차지하며 중국 내 수소 에너지 산업 발전의 선두에 서 있음을 보여주었다. 이외 산둥성, 허베이성, 장쑤성, 후베이성, 저장성, 산시성, 허난성 등 7개 성-시에서 20개 이상의 수소 충전소가 운영되고 있다.또한 베이징, 상하이, 쓰촨, 안후이, 랴오닝, 내몽골, 충칭 등 7개 성 및 지방 자치 단체의 수소 충전소 수는 10~20개 수준이다.

수소 충전소 장비 기업의 관점에서 보면, TOP5 장비 통합업체의 시장 점유율은 90%에 육박하며 시장 집중도가 높은 편이다. 이 중 크로우 하이드로겐이 28.4%의 시장 점유율로 1위를 차지했으며, AIR Liquide Houpu Hydrogen Equipment Co., Ltd.(液空厚普), SUNWISE(舜华新能源), Hydrosys(海德利森), Fuel Cell China(上海氢枫)이 TOP2~TOP5로 합산 시장 점유율이 61.3%에 달했다.

* 수소 충전소 장비 통합업체: 수소 충전소의 전반적인 설계, 전체 장비의 제조, 조달 등을 책임지며, 또한 장비 설치 및 시운전, 후속 유지보수 서비스를 포함한 수소 충전소 건설 및 운영 역시 담당하는 경우도 있음

중국 수소 충전소 통합 장비 시장, 성장 계속 예상

중국 국내 수소 충전소에 대한 투자는 규모가 큰 편으로, 수소 충전소 유형에 따라 투자 규모는 1,200~2,500만 위안에 달한다. 예를 들어 1,500만 위안(미화 213만 달러)을 투자해 외부 공급 수소 충전소(일평균1,000/kg 공급)를 건설할 경우, 설비에 대한 투자가 건설 비용의 약 70%를 차지하며 이중에서도 핵심 장비가 50%를 차지한다. 이를 기준으로 2024~2025년 동안 593개의 수소 충전소를 새로 건설해야 하는 중국 각 지방 정부의 수소 충전소 건설 목표로 추산하면 수소 충전소 장비 시장 규모는 9억 달러에 육박한다.

<중국 수소 충전소 건설 비용 구성>

[출처：외부 수소 공급과 현장 수소 생산 및 충전소의 비용 분석(2022)]

(1) 압축기

압축기는 수소 충전소 내 핵심 장비로서 수소 가압의 중요한 역할을 담당하며, 수소 충전소 건설 비용의 30%를 차지한다. trendbank데이터에 따르면 수소 충전소에 사용되는 압축기 중국 시장의 77%를 수입 브랜드가 차지하고 있다. 중국산 압축기는 35MPa 수소 충전소에 많이 사용되었지만 70MPa 수소 충전소용 압축기는 대부분 아직 프로토타입 단계 수준이다.

< 중국에서 사용되는 압축기 공급기업(글로벌) >

[출처：CNKI、TrendBank]

(2) 수소충전 장비

수소 충전 장비에는 장비케이스, 밸브, 유량계, 압력계, 충전 건, 제어 패널 등이 포함되며 관련 부품은 직접 구매하여 조립할 수 있다. 충전 시스템에서 가장 중요한 것은 밸브와 계량 장비로, 장비 비용의 약 60%를 차지한다. 현재 중국의 액체 수소 공급기는 아직 연구개발 단계로 냉각, 밀봉, 고유량-고열의 안전 문제 등이 주요 기술적 장애물로 미국, 일본, 유럽 등의 국가로부터 수입 의존도가 높다. 이 중 수소 충전소용 수소 밸브의 국산화율은 3% 미만으로 거의 전량 수입 브랜드를 사용하고 있다.

(3) 고정식 수소 저장 시설

중국에서 건설 중인 수소 충전소의 수소 저장 시설은 주로 고압 수소 저장 실린더와 고압 수소 저장 탱크를 사용한다.수소 충전소 및 연료전지 차량용 저장용기는 안전성과 생산 공정에 따라 1~4단계로 분류할 수 있으며, 저압부터 고압까지 다양한 등급으로 분류된다. 현재 중국은 3단계 가스탱크만 생산할 수 있으며, 레벨 4가스탱크는 아직 생산할 수 없어 외국 업체가 독점하고 있다.

(4) 수소 충전소 건설 및 운영 관련 기술

수소 충전소 건설 및 운영 관련 기술에는 저전력 수소 충전소 공정 제어 시스템, 수소 충전 제어 알고리즘, 고정밀 수소 충전 계량 기술, 민감한 압력 조절 기술, 70MPa 고속 응답 수소 예냉 기술, 수소 충전 보조 차량 간 통신 기술, 주요 장비 제어 기술, 고장 진단 기술 등이 있다.

기업 인터뷰

시사점

중국의 연료전지 차량의 성장률은 다른 국가와 비슷하지만 수소 충전소의 성장률은 다른 국가보다 훨씬 높다. '적당한 과잉 투자(适度超前投资)' 방향 아래 중국의 대규모 충전소 건설은 전기 자동차 산업 발전에 큰 의미가 있다. 정책적 지원과 시장 확장 모두에 힘입어 중국의 수소 충전소 건설과 상용화는 수소 산업 사슬의 핵심 고리이자 향후 중요한 돌파구로서 더욱 가속화될 것으로 예상된다.

중국의 수소 에너지 기술은 상당히 발전했지만 대부분 수소 저장, 수소 충전 및 상용화에 집중되어 있어 발전의 여지가 있다. 수소충전소 건설과 설비 통합 능력을 갖춘 한국 기업은 중국 수소충전소 시장의 거대한 발전 가능성을 포착하고 향후 중국 시장 진출을 위한 '첫 걸음'으로 중국 내 '시범 프로젝트'를 구축하기 위해 노력해야 한다. 관련 장비 제조업체와 재료 회사도 중국 수소 충전소 장비 공급망에 적극적으로 진입하기 위해 노력해야 한다.

한편 중국 수소 충전소 시장은 응용 범위의 한계로 인해 향후 시장성이 충분하다고 볼 수 있지만, 상업적 운영 측면에서는 몇 가지 도전 과제에 직면해 있다. 중국 시장에서 다년간의 경험을 가진 기업뿐 아니라 중국 시장 진출을 계획하는 신규 한국 기업은 충분한 사전 시장 분석과 조사가 필요하다. 동시에 핵심 지적 재산권을 보호할 수 있는 협력 방식을 채택하여야 하고 수소 충전소 프로젝트에서 중국 투자자와 적극적으로 협력하여 단계적으로 수익과 시장을 위한 기술을 교환하고 보다 성숙한 운영 경험을 축적해야 한다.

KOTRA우한 무역관은 중국의 수소충전소 시장에 첫 문을 두드리는 우리 기업들을 위한 ‘2024 한-후베이 그린파트너링 플라자(가제)’사업을 오는 10월 17일 우한에서 개최한다. 우선 중국의 수소산업, 수소충전소 산업에 대해 알아보고, 실제 프로젝트 수주기업에게서 올해말부터 내년초까지 추진될 예정인 충전소 사업과 관련한 상세한 설명을 듣는 시간을 가질 예정이다. 또한 중국 내륙의 수소산업과 관련된 기업과의 1:1 온오프라인 상담을 통해 우리기업이 중국 수소산업 시장으로 향할 수 있는 첫 시작을 지원할 계획이다.

<2024 한-후베이 그린파트너링 플라자(가제)>

출처： DongFangQB、xinhuanet, Zhejiang Daily, QN BJX com.cn, China Orange Group, 쳰잔산업연구원, CHINA HYDROGEN INDUSTRY REPORT, GGII, www.askci.com, 외부 수소 공급과 현장 수소 생산 및 충전소의 비용 분석, CNKI, TrendBank, 무역관 인터뷰 및 연구 등