[버스교통 2021년 봄호] 유럽의 친환경버스 동향

안녕하세요? 최원호의 독일버스이야기, 이번에는 독일을 비롯한 유럽의 친환경버스에 대해서 살펴보려고 합니다. 전세계적으로 가장 뜨거운 이슈중의 하나가 바로 "전기버스"일 것입니다. 유럽의 경우는 EU 행정부를 중심으로 전기자동차 및 친환경자동차 관련 정책이 펼쳐지고 있어서, 한국과는 사뭇 다른 전개를 보이고 있습니다. 이번 글에서는 전기버스와 관련하여 어떤 정책과 규정이 있는지 살펴보고, 차량보급은 어떻게 진행되고 있는지 설명 드리겠습니다.

이 글은 한국운수산업연구원에서 발행하는 계간지 버스교통에 연재된 글입니다.

 

1. 유럽 중대형버스 신차 등록 현황

데이터 출처 : ACEA 유럽자동차제작사협회, 2020 1) 유럽 버스제작기준 중대형 카테고리 3.5t 이상 버스 2) 유럽 국가중에서 불가리아, 크로아티아, 몰타, 리투아니아 및 아일랜드의 데이터 미포함 3) 2019년 기준 자료로서 영국의 데이터를 포함함 4) 유럽연합회 소속은 아니지만 노르웨이와 스위스의 데이터를 포함하고 있음 5) 친환경 연료 : 바이오디젤, 에탄올, LPG, CNG

2019년도 중대형버스 신차 등록현황을 먼저 살펴보도록 하겠습니다. 유럽자동차제작사연합회(ACEA)에 따르면 아직까지도 디젤버스가 압도적으로 신차 출고비율이 높은데요, 데이터로 집계된 바에 의하면 총 4만 3천여대의 중대형 버스가 2019년에 신차로 등록이 되었습니다. 유럽 여러 나라에서 전기버스 프로젝트를 많이 진행하고 있기는 하지만 전체 보급대수에 비하면 4.1%의 비율로 아직은 좀 미비한 수준이긴 합니다. 디젤버스는 36,609대가 등록된 것으로 집계되어 전체 약 85% 수준을 차지하고 있습니다. 전기버스와 하이브리드 버스를 합하여 본다면 8.8%의 비율로서 10대 중 1대는 전기버스로 출고가 되고 있다고 보면 쉽게 이해할 수 있을 것 같은데요, 이 수치는 작은 숫자처럼 보이지만 2018년과 2019년도를 비교해 본다면 전기버스를 비롯한 친환경버스의 성장세가 상당히 놀랍습니다.

데이터 출처 : ACEA 유럽자동차제작사협회, 2020, 조건참조 1) 2) 3) 4) 5)

디젤버스의 경우는 2018년과 2019년도에 등록대수가 크게 차이가 없었습니다만, 전기버스를 비롯한 친환경 버스 모델들의 성장세가 매우 가파르다고 할 수 있겠습니다. 우리나라의 경우 시내버스는 이미 2000년대 초반부터 CNG버스를 도입하여 운행을 해왔지만 유럽에선 아직도 디젤버스를 주로 사용하고 있는데요, 전기버스 대신에 CNG버스나 바이오디젤 혹은 에탄올을 사용하는 버스로 교체하는 지역도 늘어나고 있습니다. 하지만 유럽 연합 자체에서 전기버스로의 전환을 핵심과제로 추진하고 있는 상황이라서 친환경 연료를 사용한 버스가 일시적인 증가추세를 보이는 것인지, 전기버스와 함께 새로운 대안으로 자리잡혀 나갈지에 대해서는 아직 확신을 할 수 없는 상태입니다.
하이브리드버스의 경우 판매량이 증가하고 있는데요, 자동차 제작사들이 마이크로 혹은 마일드 하이브리드 기술을 디젤버스에 접목시키면서 통계상 하이브리드 버스가 증가하는 것처럼 보이고 있습니다. 하지만 유럽 전체 트렌드로 본다면 직렬 혹은 병렬식의 온전한 하이브리드 버스의 판매는 많이 이루어지지 않고 있습니다. 이미 대부분의 버스제작사들이 전기버스 기술을 보유하고 있는 상황이라서 하이브리드 버스에 대한 투자나 확대 보급쪽 보다는 디젤버스의 연비나 CO2 배출량을 조절하는 의미에서의 마일드 하이브리드 시스템을 옵션사항으로 선택할 수 있도록 하고 있습니다.

데이터 출처 : ACEA 유럽자동차제작사협회, 2020, 조건참조 1) 2) 3) 4) 5)

 

국가별 전기버스 마켓쉐어를 보면 유럽 중에서는 2019년 기준으로 네덜란드가 가장 활발하게 전기버스를 도입하고 있는 상황입니다. 유럽 시장에서 전기버스 제조에 발빠르게 뛰어든 제조사들은 모두 바디빌더였는데요, 그 중에서 네덜란드 소재의 VDL Bus & Coach 와 폴란드의 Solaris Bus & Coach 라는 버스 바디빌더들이 초반 전기버스 공급물량을 많이 소화해 내었습니다. 네덜란드의 경우는 원래 VDL 버스를 많이 사용을 하고 있었기 때문에 자연스럽게 전기버스로 전환이 빠르게 이루어질 수 있었지만, 독일의 경우는 전통적으로 독일 메이커를 선호하는 경향이 있고, 독일 소재 메이저 버스제조사들이 2019년에 들어서야 정식 양산을 시작했기 때문에 유럽지역에서 의외로 전기버스 도입에 소극적인 것처럼 보이는 결과를 나타냈습니다.

2. 친환경 버스
우리나라의 경우는 이미 CNG 버스가 주류를 이루고 있는 상황이었기 때문에 새로운 수단으로 배터리전기버스와 수소전기버스 2원 체제로 가는 양상입니다만, 유럽의 경우는 디젤버스가 주력이었기 때문에 단순히 전기버스로의 전환만 고려되고 있는 것이 아니라 소수이긴 하지만 CNG나 바이오연료로의 전환에 대해서도 진행이 되고 있습니다.

1) CNG, LPG, Bio-gas 버스
유럽에서 디젤버스의 대안으로 여전히 거론되고 있는 연료는 천연가스와 바이오디젤이 있습니다. 큰 트랜드로는 전기버스로 가는 상황이지만 지역 혹은 국가에 따라 기존에 이미 인프라를 구축해 놓은 곳들이 있어서 천연가스를 사용하는 CNG버스와 식물성 바이오디젤(HVO) 혹은 유채꽃바이오디젤(유채메틸에테르, RME)을 사용하는 지역이 있습니다. 한국의 바이오디젤 정책과는 다르게 이곳에서는 일반 디젤과 혼합하지 않고 바이오디젤 100으로 사용할 수 있기 때문에 기존 화석연료를 사용하는 디젤버스의 대안으로 바이오디젤을 선택하는 경우도 있습니다. 물론 기본 정책은 전기버스로의 전환을 의미하지만 운행거리나 특성상 전기버스를 도입하지 못하는 노선들이 있기때문에 전기버스의 보조 대안으로 도입이 되고 있습니다.

2) 배터리 전기버스
대세는 플러그인 전기버스로 기울고 있지만, 우리나라에서도 다양한 형태의 배터리 전기버스를 테스트 한 것 처럼, 유럽에서도 다양한 형태의 전기버스가 보급이 되었습니다.
독일에서 가장 처음으로 전기버스가 정식운행이 된 것은 도로에 충전라인을 매립하는 인덕티브 방식이었습니다. 하지만 해당 도시를 제외하고는 확대되지 못하였으며, 대안으로 판토그라프 방식이 제안되었습니다. 인덕티브 방식에 비해서는 그래도 여러 지역으로 확대되었고 전기버스를 도입함에 있어서 플러그인 방식과 함께 가장 많이 고민되고 있습니다.
하지만 배터리 기술이 빠르게 발전되고 있고, 가격도 가파르게 하향곡선을 그리고 있어서 플러그인 배터리 전기버스가 가장 대중화 되고 있는 상황입니다.

(사진: 판토그라프 방식의 배터리 전기버스, ©최원호)

3) 수소연료전지전기버스
독일버스이야기를 통해서 여러번 언급을 했었는데요, 유럽의 경우 차량의 운행 및 배차방식이 한국과 같지 않아서, 차고지에서 버스가 나가면 운행이 끝날때까지 다시 차고지로 돌아오지 않는 경우가 대부분입니다. 그렇다보니 전기버스의 최대 단점으로 완충전시 운행가능거리가 200km 내외로 제한되는 것이 지적되고 있습니다. 실주행가능거리는 배터리 스펙에 제시된 것에 비해 실제 운행시 내외부 각종 등화의 사용, 냉난방 가동여부, 외부 온도에 따른 배터리 온도제어 등에 따라 더 많은 제약을 받기 때문에, 이런 것들로 인해 실제 스펙상 제시된 것보다 실주행거리가 짧다는 것이 보급에 가장 큰 걸림돌이 되고 있습니다. 그래서 배터리 전기버스의 대안으로 계속 제시되고 있는 것이 수소연료전지전기버스입니다.
수소연료전지전기버스의 경우는 수소연료를 완충전 하였을 경우 300km 이상 운행할 수 있어서 기존 디젤버스 운행 플랜을 변경하지 않더라도 1:1 대체가 가능한 것으로 판단되고 있습니다.
현재 유럽에는 115개의 수소충전소가 운영중에 있으며 45개가 신규 건설이 확정되었습니다. 가장 많은 충전소를 보유하고 있는 곳은 독일인데요, 2021년 2월 기준으로 90개의 수소충전소가 독일에서 영업중입니다. 이 숫자는 자가용 이용자들이 충전할 수 있는 영업용 충전소의 숫자이며 버스회사 차고지에 설치된 자가충전소는 포함되지 않은 숫자입니다.
2020년말 기준으로 유럽 전역에서 150대의 수소연료전지전기버스가 운행되고 있으며 2021년 이후 도입이 확정되었거나 도입계획이 확정된 숫자는 1,200여대로 집계되고 있습니다.

(사진: 수소연료전지전기버스 - 어떤 지원 프로그램에 의해 보조금을 받았는지 표시되어 있음,  ©최원호)

4) 배터리 전기버스 + 수소 레인지 익스텐더
수소연료전지전기버스가 배터리 전기버스에 비해서 운행거리가 길다는 장점이 있지만 연료전지묘듈이 비싸기 때문에 전체적으로 차량가격이 비싼 단점이 있습니다. 게다가 연료전지묘듈을 생산할 수 있는 회사가 전세계적으로 몇 군데 되지 않기 때문에 바디빌더가 많은 유럽의 버스제조환경에서는 차량 개발에 한계를 보이고 있습니다.
수소연료전지전기버스는 가격을 낮춰야 하고, 배터리 전기버스는 주행가능거리를 연장해야 하는 문제가 있는데요, 이 두 문제를 절충하기 위해 생긴 아이디어가 수소 레인지 익스텐더(Range Extender)입니다. 수소연료전지전기버스에 장착되는 수소모듈보다 작은 연료전지모듈을 기존의 배터리 전기버스에 장착하여 배터리 충전을 보조하는 것이 목적인데요, 그로 인해 주행가능거리의 증가를 기대하고 있습니다. 현재 몇몇 버스제조사에서 테스트 중에 있으며, 2022년부터 정식사양으로 채택되여 양산 시작될 예정입니다.

표) 배터리 전기차와 수소 레인지 익스텐더를 장착한 차량의 주행거리 비교
독일 Fraunhofer 연구자료 중 발췌하여 간단하게 차트를 재구성 함

5) 수소연소엔진버스
아직까지는 개발단계에 있는 기술입니다만, 이미 일부 엔진회사에서는 기존 디젤엔진을 대체할 수 있는 수소연소엔진을 개발한 상태입니다. 수소연소엔진은 800km 이상 운행을 해야하는 조건을 충족할 수 있어서 전기버스나 전기트럭의 대안으로 기대되고 있는 기술이긴 하지만 전기자동차로 가는 트랜드에 대항하는 면이 없지 않아서 큰 주목을 받지 못하고 있는데요, 기존의 엔진을 커스터마이징하여 사용할 수 있어서 엔진을 생산하는 회사들에서 관심이 높은 기술입니다. 2023년 부터는 시범차량 운행도 볼 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

 

3. 친환경 버스를 위한 정책
전기버스 도입하는 모든 프로젝트는 현재 정책적으로 이루어지고 있습니다. 유럽의회에서는 대기질 개선을 위한 여러가지 EU-Richtlinie(EU 규정)를 공표하였습니다. 그런 규정 중에는 대중교통에 적용되는 몇가지 규정이 따로 있는데요, 배출가스관련 규정이 점점 엄격해 지는 것과 동시에 전기버스로 전환할 수 있는 다양한 지원 프로그램을 운영하고 있습니다. 또한 각 나라별로 별도의 지원프로그램을 운영하고 있고, 또한 지방자치단체별로도 각각의 지원 프로그램이 있기 때문에 운수사에서 배터리 전기버스나 수소연료전지전기버스를 도입하는 과정에서 여러 지원을 동시에 받을 수 있습니다.
독일의 경우 
BMVI(Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur)를 통한
Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff und Brennstoffzellentechnologie 프로그램을 통해 대부분의 수소전기버스 프로젝트가 지원받고 있습니다. 이와 더불어 EU 전체적으로 진행되는 JIVE-1, JIVE-2 프로젝트를 통해서 추가적인 지원을 받고 있습니다.
지원프로그램 예시

• 전기버스 구입비용 지원

지원 담당관청	독일 연방 환경, 자연 보호 및 원자력 안전부
지원 대상자	노선버스 운수회사
지원 내용	플러그인 하이브리드 버스 및 충전시설에 대해 투자금액의 최대 40% 까지 지원 배터리 전기버스 구입 또는 투자비용의 최대 80%까지 지원

 

• 이노베이션지원프로그램 - 전기버스

지원 담당관청	독일 연방 환경, 자연 보호 및 원자력 안전부
지원 대상자	노선버스 운수회사
지원 내용	플러그인 하이브리드 버스 및 충전시설에 대해 투자금액의 최대 40% 까지 지원 배터리 전기버스 구입 또는 투자비용의 최대 80%까지 지원

 

• 수소연료전지버스를 위한 지원 (현재 지원 종료됨)

지원 담당관청	독일 연방 교통 및 디지털인프라
지원 대상자	운수회사
지원 내용	수소연료전지버스 구입 비용 지원 (차량가 기준금액 최대 625,000 유로)

 

• JIVE-2

지원 담당관청	유럽연합, FCH-JU
지원 대상자	운수회사
지원 내용	약 100만 유로의 예산이 책정이 되어 있으며 유럽 각 국가별, 도시별 혹은 프로젝트별로 차등지원

 

위의 열거한 지원내용 이외에도 각 나라별 혹은 주정부 별로 별도의 지원 프로그램을 운영하고 있으며, 일부 지원정책의 경우 마감되거나 종료된 경우들이 많이 있습니다. 전기자동차 및 전기버스는 향후 트랜드를 넘어서 대중화의 길을 밟게 될 전망이라서 지원정책이나 지원금액은 점차적으로 줄어들고 있는 추세이며, 기존에 지원이 되지 않았던 분야에서 새롭게 지원 프로그램이 만들어 지는 등, 변화의 과정을 거치고 있습니다.

4. 전기버스 배터리 관리 및 차고지 매니지먼트

(사진: 배터리 잔량이 표시된 전기버스 대시보드, 묘듈 추가 여부에 따라 사무실에서도 실시간 확인,  ©최원호)

유럽의 특수한 운행형태 때문에 전기버스를 더 효율적으로 운영하고 관리하기 위한 관련 인프라 및 IT 기술들이 함께 발전하고 있습니다. 운행중인 전기버스 배터리 잔량을 실시간으로 상황실에서 모니터링을 할 수 있거나, 차고지에서 충전중인 전기버스의 위치와 현재 충전상황들을 실시간으로 모니터링 할 수 있는 시스템이 개발되었습니다. 운수회사에서는 목적에 맞게 선택할 수 있는데요, 전기버스 제조사에서 제공하는 모니터링 시스템을 별도로 사용하거나, 혹은 기존에 사용하던 운수회사 관리시스템에 통합된 추가 모듈을 사용할 수도 있습니다. 버스제조사에서 제공하는 시스템의 경우 해당 차종에 최적화되어 사용할 수 있다는 장점이 있지만, 여러 제조사의 버스를 운영하고 있는 경우에는 통합관리가 어렵다는 단점이 있습니다.
운수회사 통합관리시스템을 사용하는 경우는 기존에 사용하던 시스템에 전기버스 운영관리를 위한 모듈이 추가되는 것이라서 통합적으로 관리하기 유리한 면이 있습니다. 다만 이 경우의 단점은 기존 통합관리스스템 도입 연도가 오래되었거나 구형 단말기를 사용하고 있는 경우에 호환성에 문제가 있을 수 있고, 최신 장비로 업그레이드를 하기 위해선 추가 투자비용이 불가피 합니다. 운행 대수가 많은 운수회사 일수록 모든 단말기를 한번에 교체해야 하는 것에 따른 비용부담이 클 수 있다는 것이 단점이라 할 수 있습니다.

5. 전기버스의 미래는?
얼마전까지 배터리 전기자동차에 개발투자를 해야 맞는 건지, 수소전기자동차에 개발투자를 해야 맞는 것인지 첨예하게 의견대립이 있었습니다. 수소자동차 분야에서는 한국이 세계적으로 가장 앞서 있다고 해도 과언이 아닌데요, 그렇다보니 아무도 하지 않는 수소자동차에 투자를 한다고 반대의견이 상당히 많이 있었습니다.
배터리 가격이 계속 낮아지고 있기 때문에 소형 승용차 부분에서는 배터리 전기자동차가 앞으로 대중화될 가능성이 농후하다고 생각이 됩니다. 하지만 버스나 트럭같은 상용차 부분에서는 수소전기자동차가 더 필요할 수도 있습니다. 우리나라를 떠나서 해외로 눈을 돌려본다면, 하루 주행거리가 긴 사례가 상당히 많습니다. 국토가 넓지 않은 우리나라의 시각에서 바라보면 배터리 전기자동차로도 충분히 커버가 가능하다고 생각할 수 있지만, 대륙에 위치한 땅이 넓은 국가들은 장거리 구간에서 수소자동차가 더 효율이 좋고 편리할 수 있습니다.
따라서 A 아니면  B의 이분법적인 생각 보다는 두 기술 모두 장단점이 있으므로 서로 활용하는 분야가 다르다는 것을 인정해야만 할 것입니다. 한국에 많이 소개되지는 않았지만, 이미 유럽은 한국 보다도 더 많은 수소충전소를 보유하고 있으며, 수소자동차에 대한 투자도 계속 이루어지고 있습니다.
우리나라 자동차 메이커들이 이미 전기자동차 및 수소전기자동차 분야에서 선두를 달리고 있으므로 지금처럼 계속 잘 해주었으면 하는 바램이며, 독일에서도 우리나라에서 만든 배터리 전기버스와 수소전기버스를 볼 수 있는 날이 오기를 희망하며 이번호 글을 마칩니다.