주진우 에너지정책 경제학박사(한국공학대학교 겸임교수)

기존 인프라 활용으로 재원낭비 막아야
미국등 은 상용화까지 국내 수송용 정책 ‘오락가락’

국내에서 운행 중인 CNG버스는 2022년 1월 현재 29,011대다.  하지만 전년도 36,674대에서 7,663대(20.9%)가 줄었고, 

변경된 차량은 친환경자동차인 전기 또는 수소버스 등으로 교체되었다. 특히 수도권을 중심으로 기존 운행 중인 CNG

연료 시내버스가 빠르게 전기차동차로 선회하는 모습을 보이고 있다.  우리의 대중교통은 아직도 CNG 차량들이 도심

을 달리면서 경유버스보다는  대기환경 개선에 일익을 감당하고 있는 현실을 부정할 수 없다.  기존 CNG 버스 인프라 

구축에 많은 비용을 투자했고, 아직도 국내 CNG 충전소는 203개소가 정상운영 중이다.  따라서 대중교통 에너지공급 

시스템이 안정된 CNG  충전시설을  활용하여 미래로 가는  수소경제시대를 열어 가고자 기존  CNG버스에  수소혼용

(HCNG) 전환 공급방안을 대중교통에너지정책으로 제안하고자 한다.

우리가 현재 사용하는 천연가스 (CNG) 연료는 청정성과  함께 세계적인 매장량도  풍부하고,  안정적인 자원  확보 및 

지속 공급이 가능하므로 균형적인 에너지원 수급에 매우 중요하다. 또한 향후 국내에 필요한 대량 수소생산에도 천연

가스(LNG)로 개질하는 방안이 가장 편리하므로 지금부터 HCNG를 충전할 수 있는 제도적인 관련법안과 기준을 마련

해야 한다.   그리고 현재 운행 중인 CNG버스에 수소를 20% 혼합한 HCNG 버스를 운영하는 방향으로 전환하는 에너

지정책 검토가 요구된다.  국내에서도 2011년부터 한국가스공사, 한국기계연구원 등에서 시범사업을 위한 기술 및 기

준개발 연구와 HCNG 자동차 보급 가능성 조사를 통해 환경성과 경제성 측면에서  타연료(가솔린, 디젤, CNG)에 비해 

우수한 것으로 연구결과를 발표하였다.

유럽 CNG & LNG 자동차가 증가 추세 우리는 CNG 감소정책

기존 CNG버스에 수소혼용(HCNG) 충전시스템이 미국과 유럽 등에서는 이미 시범운영 완료

2021년 유럽에서는 CNG와 LNG 자동차가 지속적으로  증가되고 있는 추세이다.   스페인은 NGV가  총 32,667대까지 

증가했고, 포르투갈도 CNG 차량이 26.6% 증가했다.  또한 독일에서도 CNG차를 가장 친환경 친화적인 차로 인정하고 

생산모델을 다양화를 하고 있다.  그리고  남미  콜롬비아에서는 세계적으로 검증된 NGV 기술과  휴발유 연료비 50% 

절감을 목표로 CNG차량이 64% 증가되었고 연료전환 NGV가 약 64만대가 현재 운행 중이다.

최근 미국과 유럽 등에서는  HCNG버스를 상용화하여 운행을 시작하면서 안전성과 우수성 등이 입증되었다.   HCNG 

충전 시스템 중 먼저 천연가스를 이용한 스팀개질 방식은 기존 CNG 충전소에 적용이 용이한 방식이다.

이처럼 전 세계에서 HCNG 충전소가 시범 운영되었거나 운영 중인 나라들이 증가하고 있다. 특히 미국에서는 수소의 

생산방식을 전기분해방식, 액화수소 이송방식, 천연가스  개질방식 등의 다양한 형태로 시범 운영되고 있다.   캐나다

에서도 전기분해방식과 수소이송방식의 두 가지 형태로 HCNG 충전소를 시범운영하였다. 또한 유럽 주요국인 프랑스, 

이태리,  스웨덴,  노르웨이 등에서  전기분해 및  천연가스개질 방식으로 수소를 생산·공급하여 HCNG 충전소를 시범

운영하였다.   이처럼 선진 국가들은 미래의 수송연료인 수소에너지를 단계적으로 현장에서 시범 사업을 통한 안전성

과 효과성을 검증한 후 수소연료전지 버스로 전환하기 위해서  에너지 정책을 시행하는 것이다.   그래서  우리나라도 

차량 한 대당 9억 원이 넘는 수소버스를  바로 전환하기 보다는 선진 국가들이 실시한 기존  CNG버스에 수소를 믹스

하는 혼소형 단계를 거쳐서 시설투자 인프라구축 등 시행착오를 줄이는 방안을 채택하는 수송정책이 필요하다.

[미국 펜실베니아주에 위치한 HCNG, 수소 복합충전소, Cata 버스 HCNG 충전사진, 두산인프라코어 개발 참여]

이미 미국과 유럽에서는 천연가스에 수소를 20%  혼합하여 공급이 가능한 수소 천연가스  혼합연료인  HCNG 연료를 

CNG 시내버스에 적용 연소개선을 통해 유해 배출가스  저감과  엔진효율 향상을 도모하는 기술개발을 완료하여 미국 

펜실베니아주에서는 Cata버스에 수소를 혼입하여 운행하는 수행하고 있으며 이탈리아에서도 시범운행까지 마친 상태

이다.

또한 아시아국가들 중에는 중국과 인도에서도  HCNG 기술을 도입해 상업화를  시도하는  등의 빠른 기술도입 행보를 

보이는 것도 수소시대를 미리 대비하기 위함이다.   먼저 상업화를 한 인도는 기존 CNG  충전시설에  이송용 수소저장

탱크를 활용하여 간편하게 HCNG 차량을 운행 중이다.

이처럼 천연가스와 수소를 혼합하는 이유는  수소와 탄소 비율이 높은 천연가스를  개질해 수소를 생산하기  유리하고 

천연가스와 수소의 혼합이 쉬울 뿐만 아니라 천연가스 충전 인프라를 최대한  활용할 수 있기 때문이다.   또한 수소의 

빠른 화염속도와 넓은 가연범위가 천연가스가 가지고 있는 한계를 훨씬 더 넓혀 후처리장치 없이 EURO-6의 NOx 허용

기준치를 만족시킬 수 있다.

인도 Delhi에 상용화된 HCNG 충전소,Indian Oil(왼쪽), 이탈리아 Montova에 위치한 HCNG, 수소 복합충전소, Agip Oil

기존 CNG버스 충전인프라 활용으로 투자비용 절감 및 수소경제 시대 이어가자

현재 CNG버스를 수소혼소용(HCNG)으로 전환하면 자동차 배출기준(EURO-6)을 만족시킬 수 있는 검증된 기술이다. 

배기가스 후처리장치에 의존하지 않고 대중교통 연료를 CNG에서 HCNG로 변경함으로서 대기환경 개선과 수소/전기 

충전설비를 구축해야하는 경제성 측면의 효과도 크다.   또한 수소&천연가스 혼합연료 (HCNG)를 사용하면 엔진 연소 

안정성 및 노킹 안정성까지 증대시켜주며, 안정된 희박연소에 따른 엔진효율 증가와  질소산화물질 급감,  이산화탄소 

저감 등 기대효과가 매우 많다.   최근 정부(산업통상자원부)는 탄소중립과  수소경제로 전환하기 위한 단계로 2026년

까지 기존 도시가스 배관에도 수소 20% 혼입사용을 목표로 단계별 수소혼입을 실증화하는 작업에 나섰다.

CNG 충전소(시내버스에 천연가스 충전 중

시내버스를 중심으로 천연가스 자동차가 보급된 국내의 경우, 관리가 용이한 인프라가 잘 갖추어져 있다는 점과 천연

가스 엔진개발 완료를 바탕으로 한 기술이 앞서 있다는 점에서 HCNG 연료의 보급이 다른 국가에 비해 유리한 위치에 

있다고 할 수 있다.

전국에서 운행 중인 경유버스 62만대

경유승합용 버스 628,613대 & CNG 승합용 버스는 29,627대…연료전환 시급

우리나라 연료별  자동차등록현황을 살펴보면 2022년 1월 현재 총 24,970,662대,  경유용 차량이 9,880,053대로 전체 

39.5%를 차지하고 있다. 그 중 경유버스는 628,613대 운행 중으로 CNG버스 29,627대(경유버스 대비 4.7%)보다 약 21

배 더 많은 수량이다.   대형 경유버스의 미세먼지(PM10) 배출량은 소형 경유승용차의 46배를 더 배출하고, 환경공해

물질 질소산화물(NOx) 배출량도 163배 높게 오염도를 나타낸다.  그러나 경유엔진 대비 CNG엔진의 배출가스 저감률

은 CO는 84% 저감되었고, NOx는 47%, PM은 100%까지 저감되는  운행결과 (출처:Korea Energy Agency, 2017.01)를 

나타냈다. 따라서 오염물질별 사회적 비용을 산출한 결과 경유버스는 3264만2332원/년, CNG버스는 1992만6531원/

년인 것으로 분석됐다.  따라서 사회적 비용만 비교했을  때  CNG버스는  경유버스 대비 연간  1271만5801원의 환경

편익이 크게 발생하므로 전국에서 운행중인 경유버스도 최우선 HCNG 친환경에너지로 연료전환 개선이 시급하다.

비싼 수소차와 전기차에 한국 정부는 보조금으로 대응…그릇된 정책

2021년 전기/수소차에 대한 구매 보조비 1조7,010억원 중 버스에 1,400억원을 지원했다.  현재 구매 가능한 대형버스 

판매가를 비교하면 수소버스가 8.3억원으로 가장 비싸고, 전기버스는 4.4억원, CNG하이브리드는 2.8억원, 경유버스는 

2.1억원, CNG버스도 2.2억원 수준이다. 하지만 보조금을 적용받으면 운송사 실구입 단가는 평균 1.2억원/대 수준으로 

기존 경유버스보다 오히려 저렴하게 신차구입이 가능하다.

따라서 운수업체들은 차량가격에 상관없이 정부 지원금이 많거나,  현재  유지비용이 저렴하게 운영 가능한 전기버스 

선호한다. 이런 현상이 우려스러운 점은  미세먼지를  저감시켜 대 기환경을 개선한다는 명분으로 과다한 친환경버스 

보조금을 몰아주는 지원정책은 버스 운송사만 배불리는 등국민혈세만 낭비한다는 지적이 많다. 따라서 정부 수송지원

정책도 일관성 있게 추진되어야 하며,  대중교통 연료전환이 효율성과 환경편익을 고려한 에너지정책으로 이루어지기

를 바란다.

CNG버스 전체가 전기버스로 교체되면 원자력발전소 8기 필요, 건설비만 48조 소요

전기버스 대당 충전전력은 290Kwh(68분 충전, 현대일렉시티 기준)로 경유버스 전체 661,399대가 전기차 교체 시 1일/

1회 동시충전 한다면 191,805,710Kwh가 소요된다. 또한 CNG 차량 29,011대가 전기버스로 100% 전환된다면 동시 충전

전력 8Gwh가 소요되므로 원자력 발전소 8기에서 생산하는 신규 전력이 필요하다.   따라서  원자력발전소  건설 비용도 

(6조원/1기 X 8기) 약 48조원  전력공급망 투자비용으로 소요된다.    이처럼  전기버스는 거대한  원자력발전소 등 대형

발전소 건설에 재원이 필요하므로 사회적 편익이 떨어지고 추가적으로 전기버스  충전시설 인프라 구축에도  많은 예산

이 필요하다. 무엇보다 전기버스는 CNG버스 대비 2배이상 신규 구매비가 비싸므로 전기로 전환하는 것보다 HCNG(수소

혼소)형으로 최대한 기존시설을 쉽게 활용하여 운영하는 방안이 에너지수급 안전성과 전력수급난 문제를 해소 가능하고 

미래의 친환경버스로 자연스럽게 단계를 거쳐서 넘어가는 브리지 역할이 바람직하다.

결론적으로 도시가스(CNG)에  수소혼입은 온실가스를 감축할 뿐만 아니라 수소 전환의 공급 시발점으로  경제성 제고와 

수소경제를 가속화할 수 있는 가장 쉽고 현실적인  방법이고,   수소 차량용  연료뿐만 아니라 우리나라 산업 기반시설에 

주력 에너지원으로 수소가 자리매김할 수 있는 출발점이라는데 큰 의미를 부여할 수 있다. 현재 수도권에서 운행 중인 

CNG버스는 수소(20%)혼소형으로 기존 충전투자시설을 최대한 활용하는 에너지정책으로 추진한다면 HCNG 버스가 향후

수소연료로 자연스럽게 전환되는 가교역할을 하는 것이며, 이는 국가적으로 경제적이고,  사회적으로 장점이 많다고 생각

된다.

따라서 정부는  대중교통(CNG버스)을  전기버스로  전환하는 우선정책보다  대기환경 오염물질 배출이 매우 심각한 경유

버스를 HCNG 연료나 친환경버스로 바꾸는 개선정책에 초점을 맞추는 것이 절실히 요구된다.