[시평] 수소 사회로의 전환을 위한 준비
[시평] 수소 사회로의 전환을 위한 준비
  • 투데이에너지
  • 승인 2021.06.21
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▲양태현 한국에너지기술연구원 수소에너지연구본부장
▲양태현 한국에너지기술연구원 수소에너지연구본부장

[투데이에너지] 정부가 수소경제로드맵 2.0을 수립하면서 수소사회로의 전환을 위한 체계적인 준비를 하고 있다. 성공적인 수소에너지 도입을 위한 필요조건이 무엇이 있을까? 

우선 우리나라에 적합한 수소 생산에 대한 전략적인 분석이 필요하다. 최근 BNEF, Hydrogen Council 등에서는 2050년에는 전 세계 수소 수요가 연간 4억~8억톤 규모에 이를 것이며 시장규모는 1,000조원~2,000조원에 이를 것으로 분석하고 있다. IEA에서는 2050년 저탄소 수소생산량에서 그린수소 62%, 블루수소 38%로 전망하고 있다. 

국내 수소 수요는 유동적이지만 2050년 연간 1,500만~2000만톤 수준이 될 것으로 예측하고 있다. 이 중 해외 수입 60%, 국내 생산 40% 정도가 아닐까 생각한다. 약 600~800만톤의 수소를 국내에서 생산해야 하는데 수소 생산 산업현황, 국내 수소 생산 가격, 생산규모를 고려해서 그린수소, 블루수소의 비율을 심각하게 고민해야 한다. 우리나라는 원유를 100% 수입해 정유공장에서 정제해 45%를 수출하고 있다. 이산화탄소 포집설비를 연계해 블루수소생산 기반을 화보하는 것과 이를 저장할 방법의 확보가 시급하다. 그린수소의 경우 국내 생산 가격 경쟁력 확보가 가능한지 전주기 분석이 필요하며 취약한 수전해 산업 육성 정책과 R&D 를 통해 선진국과의 기술격차를 줄여야 한다. 

그린수소의 핵심인 수전해기술은 단일 스택 용량이 0.25MW 수준이나 외국의 경우 10MW 수준으로 용량, 효율, 내구성확보 기술 지원과 더불어 대규모, 장기 실증레코드 확보가 시급하다. 재생전력이 아닌 그리드전력을 이용해서라도 트랙레코드를 확보 경쟁력을 높여야 하며 기업의 지속적인 투자를 위해 정부는 안정적인 초기 시장을 확보해 줘야 한다. 블루수소의 핵심기술은 천연가스 추출기술, CCS 기술 및 통합 시스템 기술이다. 최근 천연가스 추출기의 경우 일본을 넘어서는 제품을 개발해 국내에서 보급이 시작되고 있다. CCS 연계 추출기 대용량화 기술이 필요하다.     

수소사회로의 성공적인 진입의 중요한 변수는 수소 가격이다. 수년전에는 수소 생산가격이 kg당 2,000원 정도였으나 최근 미국 DOE 에서는 1kg당 1달러 달성을 10년 내 이루겠다는 도전적인 목표를 발표했다. 그린수소 생산원가의 60% 이상을 차지하는 전기요금을 낮추는 방법, 블루수소에서 이산화탄소를 저장 장소 확보 및 비용 절감 방법에 대한 가시적인 로드맵을 제시해야 한다. 국내에서 가능한지 해외로 눈을 돌려야 할지 신중한 판단이 필요하다. 최근 아부다비에서는 태양광 발전단가를 kWh당 14.9원, 영국에서는 풍력발전단가를 kWh당 61.6원으로 계약해 재생에너지 발전단가의 하락이 지속되고 있다. 국내 재생에너지의 발전단가는 아직 비싼 편이지만 3020 정책을 통해 지속적으로 하락하게 될 것이다. 국내 그린수소 생산 투자를 확대하기 위해서는 재생에너지 가격 하락 추이를 공유해야 할 것이다.  

국내 가스산업의 경쟁력은 우수한 가스 인프라에 있다. 천연가스를 100% 수입하면서 확보한 LNG 운반선, 인수기지, 도시가스 공급망 관련 노하우와 기술은 세계 최고수준이다. 미래 수소의 절반 이상을 수입하기 위해서는 글로벌 공급체인 구축 계획에 국내 기업들이 참여해서 미래 시장을 확보해야 한다. 국내에는 수소 인수기지, 수소배관망 건설 장기 계획을 세워야 한다. 수소경제사회 초기에는 트레일러, 현장 수소생산 기지 구축을 통해 수소공급이 가능할 것이다. 수소의 수요가 늘게 되면 배관망이 다른 방법들보다 경제적일 것이다. 500MW 수소발전의 경우 시간당 25톤, 연간 20만톤의 수소를 공급해야 한다. 발전효율을 고려할 때 수백 MW 발전의 경우 수소터빈이 수MW급 발전의 경우 연료전지가 유리하다. 기존 화력발전소의 연료를 화석연료에서 수소로 대체할 경우 수소 인수기지 근처가 유리할 것이며 수소 분산발전의 보급 확대를 고려하면 연료전지 발전소에 수소배관망을 연결하는 것이 유리하다. 

대용량 수소충전소 확대를 민관이 함께 고민하고 있다. 현재는 부생수소를 고압 기체 또는 액화상태로 공급할 계획을 검토하고 있으나 궁극적인 해결 방법은 수소생산공장에서 배관망을 연결하는 것이다. 일각에서는 막대한 투자비를 걱정하고 있다. 도시가스 공급망의 경험을 살펴보면 크게 두려워할 일은 아닌 것 같다. 수소 수요가 많은 수도권을 중심으로 배관망 우선 도입을 검토하는 것이 어떨까? 그린수소를 도입하기 까지는 시간이 필요하니 부생수소를 활용해 일부지역에서 수소 인프라에 조기 확대를 하는것도 미래를 대비하는 방법이라 생각한다.  

선진국에서 발표하는 국가 수소 전략을 살펴보면 수소 시장의 전망의 장기적으로 매우 낙관적이다. 앞으로 10년동안 착실한 준비가 미래 100년을 풍요롭고 건강하게 할 것이다. 


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