알스톰은 최근 Regiolis H2 수소 열차를 인증 절차에 제출했습니다. 해당 제품 라인업에서 세 번째 수소 추진 모델인 이 열차는 올해 말까지 프랑스에서 운행을 시작할 것으로 예상됩니다. 최대 주행 거리가 600km인 새로운 Regiolis H2는 Coradia Stream H(660km)보다 약간 짧고 Coradia iLint(800km)보다 훨씬 짧습니다. 그러나 이 하이브리드 시스템은 추가적인 이점을 제공합니다. 즉, 전력 공급이 가능한 구간에서는 가선 전원을 이용해 운행할 수 있습니다. 따라서 이 프로젝트는 하이브리드 인프라 노선을 위한 다용도 솔루션으로 자리매김하고 있습니다.
그럼에도 불구하고 알스톰의 수소 열차 실험은 다시 어려움에 봉착했습니다. 독일의 운용자들은 대체 연료 전지를 확보하지 못해 다시 디젤 열차를 운용하고 있습니다. 낮은 작센주가 구입한 14대의 코라디아 iLint 열차 중 단지 4대만이 운행 중입니다. 일시적인 공급망 문제로 보일 수 있으나, 근본 원인은 더 깊은 곳에 있습니다. 이는 수송 분야에서 수소 에너지의 한계를 드러낼 뿐 아니라 구조적 소재 제약까지 드러내며, 그 실현 가능성에 점점 의문이 제기되고 있습니다.
수소 모빌리티 분야의 대표 프로젝트였던 Coradia iLint는 캐나다와 유럽에서 커민스(Cummins)사의 수소연료전지(Hydrogenics) 기술을 활용하여 공급받은 연료전지를 사용한다. 각 기차에는 약 200kW의 출력을 가진 모듈이 2개씩 장착되어 있다. 이와 같은 규모의 연료전지에는 철도 운행의 내구성 요구 조건을 충족시키기 위해 킬로와트(kW)당 약 0.4~0.6그램의 백금이 필요하며, 이는 각 기차당 약 0.2kg의 백금이 필요하다는 의미이다. 현재 가격 기준으로 이는 약 8,700달러에 달하며 연료전지 비용의 5%를 차지한다. 비율은 작아 보이지만 전 세계 백금 생산량을 고려할 때 문제가 두드러진다.
플래티넘은 양자교환막(PEM) 연료전지에서 대체할 수 없는 역할을 합니다. PEM 연료전지의 핵심은 플래티넘 코팅막입니다. 플래티넘은 촉매로 작용하여 수소 분자를 양성자와 전자로 분리하고, 양성자는 막을 통과하게 하면서 전자는 외부 회로를 따라 흐르게 하여 전기를 생성합니다. 이후 막 반대편에서 산소, 양성자, 전자가 결합하여 물을 생성하는 느린 반응을 가속화하는 역할도 합니다. 이 두 반응은 연료전지 작동의 핵심이며, 플래티넘의 독특한 표면 화학 특성 덕분에 이 반응들이 실용적인 속도로 진행되며 필요한 내구성을 확보할 수 있습니다. 플래티넘 없이 연료전지는 효율적으로 작동하지 못하거나 급속히 열화되며, 이는 수소 연료전지가 희소하고 가격 변동이 큰 이 금속에 깊이 의존하게 되는 원인이 됩니다.
세계 연간 백금 생산량은 약 250~280톤이다. 이 중 약 3분의 1은 자동차 촉매(주로 디젤 차량용)에 사용되며, 4분의 1은 주얼리 분야, 5분의 1은 정유 및 화학 산업용 산업 촉매에 사용된다. 또한 소량이 유리 및 전자 산업에 쓰인다. 반면, 연료전지와 전기분해장치는 연간 1~2톤만을 소비하여 전체 수요의 1% 미만을 차지한다.
플래티넘 공급은 여전히 타이트한 상태를 유지하고 있습니다. 남아프리카는 채굴된 플래티넘의 약 70%를 공급하지만, 현지 광산업계는 전력 부족, 홍수, 파업 및 정치적 병목 현상 등으로 어려움을 겪고 있습니다. 재활용 물량은 극소수준으로, 10년래 최저치를 기록하며 연간 약 31톤의 공급 부족이 발생하고 있습니다. 이에 따라 플래티넘 가격은 11년래 최고치로 상승했고, 리스 금리도 급등했습니다. 재활용은 공급 압박을 거의 완화시키지 못하는데, 대부분의 재활용 플래티넘은 노후 차량의 촉매 변환장치에서 나오는 반면, 연료전지 등 다른 응용 분야에서 사용된 플래티넘은 미세한 분포, 오염, 경제성이 떨어지는 채취 방식 등으로 회수율이 낮습니다.
플래티넘 경쟁에서 수소 연료전지는 가장 불리한 위치에 있습니다. 자동차 제조사들은 배기가스 규정을 충족하기 위해 플래티넘 구매에 비용을 아끼지 않고 있으며, 정제업체들은 플래티넘 촉매 없이는 운영이 불가능하고 가동 중단 비용이 매우 높은 상황입니다. 특수 유리 및 전자기기 제조사들은 고온 플래티넘 도구에 대한 대체 소재를 확보하지 못한 상태입니다. 오직 보석 소비량만이 가격 상승에 따라 줄어들 수 있으며, 이에 따라 소량의 공급이 해제될 수 있습니다. 반면, 수소 연료전지는 수요가 제한적이며 고객들이 가격에 민감합니다.
수소 에너지는 이미 배터리에 비해 에너지 효율이 낮고, 운영 및 인프라 비용이 높으며, 운송 분야에서 시장 경쟁력이 약한 상황이다. 여기에 백금 공급 부족 문제가 추가되었다. 연료전지 용량이 1메가와트 증가할 때마다 희소한 백금 자원의 소비량이 늘어나며, 다른 산업 분야들이 수소 산업보다 일관되게 높은 가격을 제시하고 있다. 수소 모빌리티의 대규모 개발은 대체 불가능하며 공급이 제한되고 장기적으로 희소한 원자재에 대한 의존도를 더욱 심화시킬 것이며, 전망은 매우 어둡다.
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