도요타, 미국 거대 제조사와 손잡고 연료전지시장 진출...연구 개발에만 30년

세계적인 자동차 제조사 도요타가 북미 지사를 앞세워 150년 역사의 미국 제조사와 연료전지 시장을 공략하고 있다고 클린테크니카가 27일(현지 시각) 보도했다.

특히, 도요타는 자사 최초의 하이브리드카 프리우스를 1997년 시장에 내놓기 전부터 30년 동안 연료전지를 연구해 온 것으로 드러났다.

도요타 북미 지사(Toyota Motor North America)가 연료전지 시장 진출을 위해 협력하는 미국 기업은 콜러(Kohler)다. 미국 위스콘신 주에 본사를 둔 콜러는 다양한 제품을 만드는 제조사지만, 최근 에너지 시장에 진출하기 위해 자회사, 클라크 에너지(Clarke Energy)와 헤일라 테크놀로지스(Heila Technologies)를 세웠다.

도요타와 콜러의 첫 번째 프로젝트는 주요 시설의 전력 백업 시스템에 사용되는 디젤 발전기를 연료전지시스템으로 교체하는 작업이다. 우선 전력 공급이 중단되면 환자의 생명이 위험할 수 있는 병원부터 시작하기로 했다.

아직까지 전력 백업 시스템은 디젤 발전기를 많이 사용하고 있다. 디젤 발전기는 오랫동안 사용해 온 방식이어서 이미 입증된 기술이어서 기관이나 기업들이 다른 방식으로 전환하는 것을 꺼린다고 한다. 그 사례로 데이터 센터는 환경 문제에도 불구하고 계속해서 상업용 규모의 디젤 백업 발전기의 주요 시장이다.

특히 데이터 센터는 백업 전원 시스템을 이중으로 설치하기 때문에 연료전지 백업 시스템은 디젤 발전기 시스템과 같이 설치하는 경우가 많다고 한다.

그러나, 데이터 센터에도 변화가 시작되고 있다. 지난해 10월 프레드릭 뉴 포스트(Frederick New Post)에 의하면, 미국 메릴랜드주 공무원이 총 4개의 새로운 데이터 센터를 지원하기 위한 총 168개의 3MW 디젤 발전기를 설치하려는 계획을 거부했다. 이 발전 용량은 새로운 504메가와트 디젤 발전소를 건설하는 것과 맞먹는 양이다.

한편, 도요타 미국 지사와 콜러는 첫 번째 협업 프로젝트로 미국 워싱턴에 있는 클리키타트 밸리 헬스 병원(Kickitat Valley Health)을 위한 새로운 연료 전지 전력 시스템을 발표했다.

콜러의 파워 시스템즈(Power Systems)에서 근무하는 벤자민 크로포드(Benjamin Crawford)는 “콜러는 주로 의료, 폐수 처리, 공항, 데이터 센터를 비롯한 업무상 중요한 분야에 중점을 두고 있다”며, “우리는 시장에서의 경험을 활용하여 고객의 요구를 충족시키고 있다”고 클린테크니카에 말했다.

아울러 크로포드는 가스 또는 디젤 발전기가 장기간 사용에 적합한 반면, 배터리는 4~6시간의 짧은 사용 기간에 더 적합하다고 지적했다. 다만, 최근 클린테크니카의 보도에 의하면, 8시간 지속 가능한 배터리도 개발 중이다.

또한, 크로포드는 물 전기 분해로 생산된 그린 수소를 사용할 계획이라고 밝혔다. 크로포드에 따르면 전기분해 시스템을 가동하는 데 필요한 에너지는 워싱턴 주의 풍부한 수력 자원에서 공급될 것이라고 한다.

한편, 도요타는 미국 콜로라도주에 있는 미국 에너지부(DOE) 산하 국립재생에너지연구소(NREL)의 지원을 받아 콜러와의 협력을 위해 연료 전지 개발에 30년의 세월을 쏟았다고 한다.

몇 년 전 NREL은 도요타와 함께 도요타의 연료전지전기차(FCEV) 모듈에서 1MW 시스템을 개발하는 것을 목표로 하는 새로운 프로젝트에 착수했을 때, 전기차의 연료전지모듈을 대용량 발전기로 전환하는 아이디어를 검토하고 있었다. 이들의 목표는 백업 시스템이 기존 발전기를 대체할 수 있을 정도로 설계를 단순화하는 것이었다.

이 프로젝트에는 에너지 저장은 물론 풍력, 태양광, 기타 재생 에너지 자원과 통합될 때 시스템 성능에 대한 평가도 포함되었다.

2022년 8월 NREL은 도요타와의 프로젝트에 대한 업데이트를 제공하여 시스템이 이전 연구를 훨씬 능가했다고 언급했다. NREL은 "규모가 상당히 커져 약 15배 더 많은 전력을 생산하고 직류 및 교류 출력이 가능하다"고 밝혔다.

도요타 북미 지사의 리차드 존 퍼거슨(Richard John Ferguson)은 “우리 솔루션이 콜러의 패키지와 잘 맞을 것이라고 확신한다”며, "우리는 도요타의 연료전지전기차 미라이(Mirai)의 모든 구성 요소를 꺼내서 다시 포장했다"고 클린테크니카에 말했다.

퍼거슨은 NREL과의 프로젝트 외에도 콘서트 및 스키 리조트와 같은 소규모 사례에도 새로운 연료 전지 시스템이 설치되었다고 덧붙였다.

도요타는 백업 발전 분야에서 미국에 입지를 갖고 있지 않지만 콜러와의 협업이 그 격차를 메울 수 있다. 도요타 북미 지사의 크로포드는 이 병원 프로젝트가 콜러에게는 최초의 규모가 있는 프로젝트임을 상기시켰다. 크로포드는 “우리에게는 명성이 있다”며, 콜러와 도요타의 인지도와 브랜드 평판을 강조했다.