시작글
해상풍력 외 청정에너지로 각광받고 있는 수소에너지에 대한 이야기를 하려고 합니다. 수소에너지는 크게 3가지로 분류할 수 있습니다. 그레이수소 -> 블루수소 -> 그린수소입니다. 그린수소가 될수록 탄소의 배출량은 제로에 수렴하게 됩니다. 하지만 그만큼 생산비용도 많이 증가하게 됩니다. 그리고 최소한 블루수소를 에너지화 하는 것이 탄소중립을 달성할 수가 있습니다. 그렇기 때문에 저탄소시대의 구현, 지구 온난화의 예방, 기후 변화의 안정화를 위해서는 그린수소를 에너지화 하는 것이 적합한 기술이라고 보여집니다. 하지만 앞에서도 언급한 바와 같이 그린수소를 생산하는 비용이 매우 크기 때문에 아직 상용화하지 못하고 있는 상황입니다. 지금 경제적 효율성을 확보하기 위해 풍력 및 태양력과 같은 신재생에너지들과의 연계가 필요한 상황입니다. 이 말은 풍력 및 태양력과 같은 신재행에너지의 효율성을 높인다면은 그린수소에너지를 생산하는 비용도 줄어 들 수 있다는 말이 됩니다. 아직 기술의 발전이 필요한 분야입니다. 여기까지 수소에너지에 관한 개괄적인 이야기였습니다. 아래의 글은 산업연구원의 글을 옮겨온 것이니 참조하시면 되겠습니다.
4.산업 활성화 방안 : 수소
수소사회 구현은 밸류체인 전반에 걸친 시스템 구축을 전제조건으로 하는 반면, 우
리나라 수소산업은 생산-저장 및 이송-활용으로 구성된 공급망 중에서 수소차와 연
료전지 등 수소의 활용 분야에 투자 및 성과가 집중되어 있다는 점이 한계로 지적된
다. 2020년 상반기 기준 수소차 보급 대수는 7,682대로 전 세계 1위를 기록하였으
며, 정부의 수소 R&D 투자 역시 50% 이상이 활용 분야에 집중되었다.
반면, 우리나라는 수소 생산, 그중에서도 특히 그린수소의 생산과 수소충전소의 보
급이 원활하지 못한 것이 전반적인 산업 발전을 저해하는 병목 구간으로 작용하고 있
다. 그린수소 개발과 관련해서는 해외수소 본격화를 위한 단계별 추진 전략을 수립
하고, 국제협력 공동사업을 위해 ‘해외수소사업기획단’을 2020년 발족한 바 있으나,
전반적으로 공급목표 및 방식 등에 대한 언급에 그쳐 EU 등 주요국의 정책과 비교해
구체성이 부족하다는 한계점을 갖는다. 수소충전소는 구축 및 운영비용 관련 지원
제도가 부재하거나 불충분하다는 점에 기인해 보급이 애초 건설 목표(2019년 68기,
「수소 인프라 및 충전소 구축 방안」)에 미치지 못하고 있는 실정이다.
현 시점 한국 수소산업의 두 가지 주요 과제인 그린수소 생산 확대와 수소충전소
보급 확대를 위해 필요한 정책적 방안을 각기 모색해본다. 또한, 수소경제 활성화
를 위해 「수소경제 활성화 로드맵(2019.1)」부터 「범부처 수소충전소 전담조직 출범
(2020.11)」까지 짧은 기간 법과 정책을 10개가량 발표하며 쉼 없이 달려온 이 시점
에, 거시적인 관점에서 지난 정책을 평가하고 향후 바람직한 정책 방향에 대해서도
논한다.
(1) 그린수소 생산 확대
그린수소 생산 확대는 궁극적인 수소경제로의 이행을 위한 필수요소이다. 이러한
생산 확대의 장애 요인으로 첫째, 원천기술 부족을 들 수 있다. 그린수소 생산기술은
미국과 유럽이 선도하고 있으며, 우리나라는 해외와의 기술격차가 큰 상황이다. 우
리나라 수소 생산분야 기술 수준은 미국을 100으로 두었을 때 62.5로 열위를 나타내
고 있다(김종기 외, 2019). 해외에서는 일부 업체들이 상용화에 성공하고 있지만, 국
내는 아직 실증단계에 머무르고 있다.
둘째, 소재부품의 높은 수입의존도를 들 수 있다. 수소생산의 핵심소재 90%가량
이 해외수입에 의존하고 있어 이를 극복하기 위해 시장성 및 경제성 확보를 위한 노
력이 선행되어야 한다. 수소 공급 측면에서 기술개발을 통한 그린수소의 생산량 확
대는 수소산업 생태계 강화의 필수요소이며 대규모 기술개발 및 생산 프로젝트의 확
대를 통해 수소생산의 시장구조 재배치가 요구되는 상황이다. 이러한 그린수소 생산
기술 확보의 선행조건으로 장기적이고 체계적인 R&D 지원 확대 및 구체화가 필요
하다. 대량생산을 통한 경제성 확보와 저변확대 시기까지 정부의 지속적인 지원을
통해 집중력 있게 재원을 확보하고 가격경쟁력을 높이기 위해 핵심부품의 국산화 및
지속적인 보조금 지급 역시 필요하다.
현재 우리나라는 해양미생물을 촉매로 이용하여 수소를 생산하는 원천기술을 유
일하게 보유하고 이를 활용한 ‘해양바이오 수소 실증 플랜트’ 사업을 진행하고 있다.
연간 약 330만톤 정도의 수소생산이 가능하도록 개발 중이며 상용화 가능성을 확인
해 볼 수 있는 규모로 진행된 바이오 활용 수소생산 기술개발의 첫 사례로서 주목할
만하다. 해양수산부는 2021~2030년에 걸쳐 ‘해양수산 수소기술개발사업’에 1,500
억원을 투입할 예정이며 새만금지역 산업 연구 용지에 그린수소를 생산하기 위한 사
업인 ‘새만금 그린수소 생산클러스터’는 2026년까지 5,000억원의 사업비를 투입하
는 대규모 연구개발 프로젝트이다. 이처럼 그린수소 대량생산 토대를 마련하기 위한
기술개발 프로젝트에 지속적인 투자가 필요하다.
셋째, 낮은 재생에너지 비율(2019년 기준 13%)을 타개하기 위해 수소 생산 분야와
동시에 재생에너지에 대한 집중투자 역시 이루어져야 하는데 이를 위해 수소와의 연
계·접점을 본격적으로 마련할 필요가 있다. 재생에너지를 이용한 수전해 방식의 그
린수소 생산 비용은 현재 14.90달러/kg 수준이며 2030년 2.72달러, 2050년 1.36
달러로 감소할 것으로 예측된다. 물론 이러한 가격 하락을 위해서 태양광 및 풍력으
로부터 얻는 재생에너지의 LCOE(균등화발전비용, Levelized Cost of Electricity)
가 현재 1kWh당 148.93달러(태양광), 92.72달러(풍력)에서 2030년 47.29달러와
56.32달러, 2050년 25.72달러와 44.94달러 수준일 때 그린수소 생산 비용에 근접
할 수 있다. 또 다른 전제조건은 전기분해 장치 효율로 현재의 60%에서 2030년 이
후 85%까지 높아져야 한다.
국내 재생에너지 기반 수전해 수소 및 해외수입 수소 등 그린수소를 경쟁력 있는
가격에 공급하기 위한 조건 및 방안은 다음과 같다. 첫째, 상용 규모의 수전해 기술을
개발하기 위해 정책 지원과 보조금을 통해 가격경쟁력이 생기기까지 초기 투자를 보
조하는 것이다. 2022년까지 SMR(Steam Methane Reforming, 가스개질) 및 수전
해를 통해 370만톤 규모의 수소생산 설비를 구축하고 이 생산용량 중 300톤은 태양
광과 풍력에 기반한 수소생산 기술개발로 확보한다. 또한, 저비용, 탈탄소 수소를 심
해 풍력발전이나 해외에서 생산할 수 있는 파트너와 연계하여 수소 수입 구조를 구축
할 필요가 있다. 수소 수입을 위해 액화 수소 및 암모니아 등 수송기술 역량(수소터미
널, 장비, 인프라 등) 축적은 필수이다. 2030년까지는 심해 풍력이나 재생에너지 기
반 수전해 수소 수입을 위한 수소 터미널 구축이 필요하다. 이와 같은 해외생산 수소
의 국내 도입은 저탄소사회를 지향하는 우리나라의 전략과도 부합하며 안정적 수소
공급망 확보 측면은 물론 수소의 가격안정, 온실가스 감축, 수소 운반선 등 관련 산
업 육성에도 기여할 것이다.
또 다른 그린수소 생산기반 확대 전략으로 EU에서 추진 중인 ‘그린수소 인증제
도’를 벤치마킹한 친환경 CO2-free 수소 인증제도의 국내 도입을 제안한다. 이는
투입 원료를 천연가스, 일반 수소, 저탄소 인증 수소, 그린 인증 수소로 구분하고
각 원료별 가중치를 차등 적용하는 것으로 수소 생산 시설(또는 공장)에 대해 인증
하는 방식이다. 이를 우리나라 기준에 적합하게 도입하기 위해 인증제도를 생산시
설에 국한할 것인지 생산기술까지 적용할 것인지에 대한 논의를 추가로 진행할 필
요가 있다.
또한, 그린 수소의 높은 REC2) 가중치 적용 시 그린수소 활용 부가 수익을 재생에
너지 사업자에게 배분 가능하도록 이와 연계한 발전용 연료전지 REC 가중치 조정 등
친환경 탈탄소 수소 생산 및 공급 확대를 지원할 경제적 인센티브 체계의 수립 역시
필요하다. 이는 그린 수소에 대한 필요성 홍보 측면에서 활용 가능하고 관련 기술개
발의 필요성에 대한 유인 역시 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
(2) 충전 인프라 구축전략
현재 충전소 인프라 구축을 위한 다방면의 노력이 지속되고 있지만 몇몇 장애요인
이 여전히 존재하여 보급이 지연되고 있다. 우리나라 수소차 보급은 도심을 중심으
로 이루어지고 있고, 특히 수요층이 젊은 층으로 대도시를 중심으로 한 충전소 보급
이 필수적이라고 볼 수 있다. 일반적으로 단독형 수소 충전소는 약 300평 정도의 부
지가 필요하지만, 현재 우리나라는 도심지의 부지 부족 문제와 국토계획법상의 용
도지역에 따른 제한 규정 등으로 충전소 설치에 제약이 존재하고 있다. 수소충전소
의 구축 비용은 약 30억원 가량으로 많은 부분을 충전소 구축 핵심부품 설비 및 기
자재 비용이 차지하고 있어 수소 생산부문과 마찬가지로 이들의 국산화율을 높이는
것이 필수적이다.
우리나라 수소차 보급은 활발히 이루어져 현재 세계 1위지만, 충전소의 보급은
일본의 1/3 수준에 머무르고 있다. 이미 건설된 충전소도 일부 과부하 문제로 고장
이 잦으며 수리 등으로 간헐적 운영중단이 지속되고 있다. 이는 그동안 수소경제의
확대 지표인 수소차 보급에 치중한 결과이다. 충전 인프라 확충 없이는 수소산업 전
반에 걸친 안정적 확대 이행이 불가하다는 점에서 충전소 보급의 장애물로 지적되
고 있는 높은 구축 비용과 운영비 등을 해결하기 위한 적극적인 전략 마련이 필요
하다. 특히, 초기 시장에 적합한 이동식 수소충전소 구축 보조금 등 방식의 다양화
가 필요하다.
일본은 약 40개의 이동식 충전소를 운영하고 있으며 「일반고압가스보안규칙」에
각 충전소 형태별 시설, 기술기준을 마련하여 이동식과 고정식을 함께 보급, 빠르게
수소 충전 인프라를 확보한 바 있다. 우리나라의 경우 이동식 충전소는 산업부 특례
고시 이외에 추가적으로 보급 확대를 위한 기술개발과 안전성 실증이 필요한 상황이
며 구축 이후의 유지비용에 대한 지원방안 역시 마련할 필요가 있다. 일본의 이동식
수소충전소 보급방식은 시장확보를 위한 초기 단계에서 유용하게 활용이 가능하며
기존 고정식 충전소의 고장 및 사고 시 수소연료 공급에 차질이 없도록 사용자 편의
를 위한 역할 이행 역시 가능할 것으로 예상된다.
부지 면적 제약을 일정부분 완화하는 또 다른 방안으로 복층형 수소충전소를 제안
할 수 있다. 일본은 고베시에 280㎡ 규모의 복층형 충전소를 구축하여 2018년 4월
부터 운영 중이며 이는 고정형 수소충전소 면적의 절반 이하 수준으로 건설되었다.
복층 구조의 충전소를 구축하기 위해서는 복층 상부에 설치되는 시설들의 무게 하중
에 대한 부담이 존재하는데 2층에는 부대시설만을 설치하고 수소충전 관련 설비는
모두 1층에 두는 방식을 취해 건설할 수 있다. 현재 우리나라 역시 국토계획법 일부
를 수정하여 복층형 충전소를 허용하는 방안을 마련하고 법령을 개정하고 있으며 제
반 상황과 안전기준 등이 유사한 일본 사례를 참고하여 적용 가능성을 본격적으로 타
진할 필요가 있을 것으로 판단된다. 이를 통해 필요 부지 면적을 축소하여 도심지 수
소충전소 설치의 용이성을 도모할 수 있다.
(3) 정책 효율화
위에 제시한 그린수소 생산 확대와 충전소 보급 확대를 위한 전략 이외에 전반적
인 정책 효율화를 위한 과제 역시 필요하다. 정부는 2019년 1월부터 2020년 말까지
약 2년의 기간 동안 열 개에 달하는 크고 작은 정책 및 법률을 추진·시행하며 수소산
업 육성을 위해 노력해왔다. 신산업인 수소산업의 특성상 산업 및 시장에 세계적인
프론티어 국가나 업체가 없는 상황에서 우리나라가 수소산업의 선도국으로 성장하
기 위해서는 다음과 같은 세 가지 전략이 필요하다.
첫째, 선택과 집중 전략이다. 즉, 수소 전략 이행을 위해 선택과 집중을 통한 정책
효율화의 필요성이 높다. 현재, EU(재생가능한 수소생산), 독일(수소충전 인프라 구
축 및 생산 강화), 일본(수소생산 및 공급 다각화) 등 주요국은 선택과 집중을 통해
각국이 처한 환경에서 가장 필요한 분야에 집중하여 육성하는 전략을 취하고 있다.
둘째, 어떤 부분을 선택하여 집중적으로 육성할지, 기존 정책 중 어디에 우선순위
를 정할지 등의 판단은 전담 거버넌스를 구축하여 맡기는 것을 제안한다. 이는 정책
의 카테고리를 정리하여 완비하는 ‘정책 패키지’의 재수행을 실행하는 것으로 또 다
시 새로운 정책을 제시하는 것이 아니라 정책의 우선순위를 도출하는 것을 주요 목
적으로 한다. 본고에서는 그린수소 생산과 수소충전소 보급 부문의 집중 육성이 필
요하다고 제시했다. 전담 거버넌스에서는 이러한 집중 분야의 선정뿐만 아니라 상
시적으로 기존 정책을 평가하고 정책 우선순위를 도출하는 작업을 전담하여 수행할
필요가 있다.
셋째, 기술모멘텀 유지가 필요하다. 코로나19가 글로벌 공급망에 초래한 위기는
수소생산, 저장, 이송 등의 개발에 대한 투자에 매우 큰 영향을 미친 것으로 알려졌
다. 본격적인 이행과 생산을 위한 준비단계인 수소산업은 잘 조성된 공급망과 상당
한 자본 투입이 요구된다. 저탄소 형태의 수소 생산 및 사용 분야의 발전은 세계적인
저탄소 발전전략 등과 맞물려 비약적으로 가속화되어 왔으나 코로나19 이후 관련 프
로젝트의 지연이나 취소가 빈번하게 발생하고 있다. 현 시점에서 이러한 기술발전
모멘텀이 상실되지 않도록 하는 것이 수소분야의 필요한 대응전략 중 하나로 보이며, 한국판 그린뉴딜과 같은 경기부양책을 잘 활용하여 수소산업의 본격적인 드라이
브로 이용할 필요가 있다. 이를 통해 단기적인 위기를 장기적으로 극복해나갈 수 있
는 전략 마련이 필요하다. <끝>
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