[Newsletter 02]
수소 경제

친환경 에너지로 각광받고 있는 수소는 열과 전기를 생산하면서 온실가스와 미세먼지 등 유해물질을 배출하지 않는 물질이다.


 

목차

1. 개요

2. 수소 경제 국내 정책

3. 주요국 수소 경제 동향

 

1. 개요

1.1. 정의

친환경 에너지로 각광받고 있는 수소는 열과 전기를 생산하면서 온실가스와 미세먼지 등 유해물질을 배출하지 않는 물질이다. 화석연료가 사용되던 모든 분야에서 사용할 수 있다는 점에서 석유 중심의 에너지 시스템에서 벗어날 수 있어 미래 에너지안보 확보에도 도움이 된다. 또한 생산과 저장, 운반이 안전하면서도 수소의 발열량은 석유의 세 배이상으로 효율적인 에너지로 꼽히며, 이를 사용함으로써 수소차, 연료전지 등 향후 유망한 산업과 일자리를 창출할 수 있어 미래 성장의 핵심동력으로 여겨진다. 수소경제는 이러하듯 많은 장점을 갖고 있는 수소를 주요 에너지원으로 사용하는 경제산업 구조를 일컫는다.


1.2. 수소의 종류

수소는 크게 세 가지로 분류되는데, 이는 수소를 만드는 방법에 따라 나뉘게 된다. 우선 그레이 수소는 석유화학 공정이나 철강을 만드는 과정에서 나오는 부생수소를 뜻한다. 이는 공정의 부산물이기에 생산비가 저렴하지만 화석연료에서 유래하였기에 수소 생산 시 이산화탄소가 다량 발생한다. 두 번째로 블루수소는 천연가스나 석탄을 통해 발생한 수소를 활용한 것을 말한다. 천연가스의 주요 성분인 메탄을 이용하여 고온의 반응기에서 수소를 추출하는 것이 대표적인 방법이다. 여기서 발생하는 이산화탄소를 포집 및 저장(CCS기술을 사용)하면 탄소가 방출되지 않기 때문에 블루 수소가 되는 것이다. 세 번째는 그린 수소로 재생 전력(태양, 풍력, 수력 등)을 이용해 만들어진 수소를 일컫는다. 물을 전기 분해하여 수소를 생산하기 때문에 수전해수소로 불리며, 이산화탄소가 발생하지 않는 대신 전기가 필요한데 이 때 필요한 전기를 재생 에너지로 사용하여 만들어진 것을 말한다.

전문가들은 진정한 수소 생태계를 구축하기 위해선 수소 생산과정에서 이산화탄소 발생을 없애고, 높은 생산비용을 줄이는 등 경제성을 갖추어야 한다고 말한다. 향후 수소경제는 이산화탄소 발생을 줄이고 가격을 낮추어 가는 방향으로 계속 진행되어, 궁극적으로 ‘그린 수소’ 생산을 향하여 발전하게 될 것이다.



2. 수소 경제 국내 정책

2.1. 활성화 로드맵

2019년 1월, 한국 정부는 수소차와 연료전지를 양대 축으로 세계 최고 수준의 수소경제 선도국으로 도약하기 위해 ‘수소경제 활성화 로드맵’을 제시하였다. 주요 목표로는 (1) 수소차 및 연료전지 세계시장 점유율 1위 달성, (2) 그레이수소에서 그린수소로 생산 패러다임 전환, (3) 안정적이고 경제성 있는 수소의 저장과 운송체계 확립, (4) 수소산업 생태계 조성과 전 주기 안전관리 체계 확립을 내세웠다. 이에 맞춰 구체적으로 2040년까지 수소차 생산량을 620만대로 확대하고 1200여개의 수소 충전소를 구축하며, 연간 526만 톤의 수소 공급을 통해 3,000원/kg 수준으로 수소 가격을 인하하는 등 목표를 세웠다. 또한 2020년 수소법을 제정하고 2021년 시행함으로써 법적 근거를 마련하였다. 이를 통해 최종적으로 기존의 ‘화석연료 자원 빈국’에서 ‘그린 수소 산유국’으로 전환하고자 하고 있다. 수소경제는 차량을 중심으로 수송 분야와 전기, 열 등 에너지 분야까지 밸류체인 전반에 걸쳐 여러 산업과 연결되어 있기에 경제성장에 있어 핵심분야라 할 수 있다. 한국은 수소 활용 분야에서 이미 세계적인 기술을 확보하였기에, 수소경제를 선도할 가능성을 충분히 갖고 있다고 평가된다.

수소경제 로드맵이 나온 이후 지난 2년간, 정부는 세계 최초로 수소법 제정, R&D·인프라·수소차·충전소·안전·표준 등 6대 분야별 정책 마련, 수소경제위원회 출범 등 수소경제 이행을 위한 제도적 기반을 마련했다. 산업부에 따르면 이를 바탕으로, 수소차와 수소충전소, 연료전지 보급에서 한국은 세계 1위를 기록(2021년 8월 기준)[1]하는 등 수소경제 성과가 점차 나타나고 있다. 이러한 제도 지원에 따라 민간에서도 청정수소 생산, 액화수소 생산 및 유통, 수소연료전지와 다양한 수소 모빌리티 보급 확대 등 43조원[2]규모 이상의 투자 계획을 발표하고 있다.



3. 주요국 수소 경제 동향

3.1. 해외

현재 전 세계 수소 생산의 95%는 그레이 수소와 블루 수소로 이루어져 있다. 이는 아직 가야할 길이 많이 남았다는 의미이기도 하다. 앞서 말했듯, 수소사업은 장기적으로 더 낮은 비용과 더 적은 이산화탄소를 배출하는 방향으로 가게 될 것이다.

글로벌 컨설팅사 맥킨지는 2030년 전세계 수소사업 투자 규모가 5,000억달러(한화 약 600조)에 달할 것으로 전망하였다.[3] 2050년에 이르러서는 수소경제 시장의 규모가 2조 5,000억달러(한화 약 3000조)까지 성장할 것으로 전망할 것으로 보았다. 2021년 기준, 전 세계에서 39개국이 수소 관련 정책을 마련하였으며, 이를 통해 탄소중립이 완성된다면 최종 에너지 수요의 약 22%를 수소가 차지할 전망이다.

유럽연합(EU)은 2018년 ‘기후 중립 EU 전략 비전’을 통해 수소역할을 명시하고, 2019년에는 이를위한 구체적인 로드맵을 발표했다. 이에 따르면 유럽연합은 전체 에너지에서 수소가 차지하는 비중을 현재 2~3%에서 2050년 23%까지 확대하겠다고 밝혔다. 수소 생산에는 2050년까지 최소 4700억 유로(약 627조원)를 투자할 예정이며, 2030년까지 260~440억 유로의 투자기금을 조성할 계획이다. 이를 위해 1460개 이상의 기업, 조직, 부처가 가입한 유럽청정수소동맹(ECH2A)을 설립하기도 하였다.

중국은 2010년부터 10여 년간의 발전을 거쳐 세계 1위의 수소 생산국 지위를 차지하였다. 2020년에만 전년 동기 대비 13.6% 생산량이 증가하며, 코로나 위기를 뛰어넘었다고 평가된다. 중국수소에너지연맹은 2018년을 기준으로 중국 전체 에너지에서 수소의 비중은 2.7%이나 2050년까지 10%를 넘어설 것으로 예상하였다. 이 중 재생에너지원 기반으로 한 그린수소의 생산비율을 70%까지 확대할 것으로 밝히며 적극적인 자세를 보이고 있다.

미국은 2020년 11월 에너지부 주관으로 수소 프로그램(Hydrogen Program)을 발표하였다. 이는 미국에서 추진해 온 다양한 연구개발 실증 프로젝트를 통합하여, 수소 경제의 단계별 전략과 밸류체인별 목표를 제시하는 등 전략적인 틀을 제공한다. 특히 대규모 투자를 통해 미국 전역에 4개 이상의 수소산업 허브를 조성할 계획이다. 2022년부터 2026년까지 80억달러(약 9조 5000억원)의 연방정부 예산을 투입하여 수전해 장치 기술 향상, 상용화, 청정수소 기술 등에 투자하기로 하였다.

일본은 상대적으로 일찍 정책 기반을 다지기 시작하였는데, 2017년 12월에 ‘수소기본전략’을 발표하며 2050년까지 수소사회 구현을 목표로 세운 바 있다. 이후에도 2019년 ‘수소 · 연료전지전략 로드맵’ 등 목표를 구체화하는 전략을 발표하였다. 일본 전체 전력량 중 수소에너지 비중을 2050년 최대 10%로 잡고 있는데, 이는 약 1000만톤 정도로 추정된다. 일본은 새로운 성장 동력을 위해 2020년 ‘그린성장전략’을 내세우며 만들었던 그린이노베이션 기금 중 4조 653억원을 수소 생태계 구축에 책정하였다.


3.2. 국내

한국 정부는 2050년을 목표로 국내 ‘청정수소 공급체계’를 통해 연간 2700만톤의 수소를 100% 청정수소(그린, 블루수소)로 공급하는 것을 목표로 세웠다. 청정수소 자급률도 60%이상 확대할 계획이다. 이에 맞추어 민간 기업들 역시 수소 생태계에 대규모 투자를 계획하고 있다.

우선 포스코는 글로벌 ‘수소환원제철’을 주도하고자 20조~30조원의 신규 투자를 진행할 것이라고 밝혔다. 수소환원제철이란 전통적 쇳물 생산 방식인 고로(용광로) 공법을 대체하는 신기술로, 석탄 대신 수소를 환원제로 사용해 기존 고로 공법과 달리 이산화탄소 배출 없이 철을 생산할 수 있어 탄소중립 시대의 핵심 기술로 손꼽힌다. 철강산업은 세계 이산화탄소 배출량의 8%를 차지할 만큼 다른 업계보다 탄소 배출에 대한 관심이 높아, 여러 회사를 공동 개발로 끌어들여 기술 확산에 속도를 낼 방침이다.

현대차는 2030년까지 수소차 설비투자 및 R&D, 충전소와 같은 연관 인프라에 11조원을 투자하겠다고 밝힌 바 있다. 1998년부터 수소연지 자동차 기술을 개발하여 2013년에 세계 첫 수소차를 양산한 바 있는 현대차는 2030년까지 연간 수소전기차 50만대, 수소연료전지 시스템 70만기를 생산하겠다는 목표를 내세웠다.

롯데케미칼은 2030 수소 전략 로드맵을 발표하였는데, 약 4조 4000억원을 투자하여 수소 생산, 운송, 저장, 활용 등 전 밸류 체인에서 사업을 확장한다고 밝혔다. 먼저 2021년 그레이수소 생산 연 3만톤으로 시작하여, 2025년에는 탄소포집 기술을 활용해 블루수소 16만 톤을 생산하고, 2030년에는 블루, 그린수소만 연 60만톤을 확대 생산할 것으로 밝혔다. 이외에도 연료전지 발전소, 액체 수소충전소, 복합충전소 운영을 시작하고 수소사업 기술 발전에도 참여하겠다고 밝혔다.

SK는 향후 5년간 약 18조원을 투자해 국내 수소 생태계 조성에 나설 계획이다. 우선 1단계로 SK E&S는 약 5000억원을 투자해 액화수소 3만톤 생산기지를 건설하기로 하였다. 2단계로 2025년부터 블루수소 대량 생산 체제를 가동하기로 하였다. 장기적으로는 태양광, 풍력 등을 이용한 그린수소 생산 사업에도 나서기로 하였다. 수소 생산부터 유통 및 공급까지 통합적으로 운영하며 밸류체인을 구축하기 위해 나선다고 밝혔다.

효성은 중장기적으로 1조원을 투자하여 재생에너지를 통한 그린수소 생산에 나설 계획이다. 우선수전해 설비 구축사업에 나서고, 저장 및 활용을 위해 액화수소 플랜트 건설, 액화수소 충전소 설치 등의 계획을 발표하였다. 또한 전남지역 산업공단에서 발생하는 부생수소에 기술을 적용하여 블루수소 생산에도 나서겠다고 밝혔다. 그린수소에 들어갈 재생에너지 사업에 참여하고, 탄소섬유 개발에도 나서며 수소를 활용한 첨단소재에도 적극적으로 투자하기로 하였다.

이와 같이 수소경제 활성화와 탄소중립 실현을 위해 기업들이 나서며, 수소기업협의체가 생겨났다. 2021년 9월 국내 수소경제를 주도하는 15개 회원사로 구성된 한국판 수소위원회 Korea H2 Business Summit가 공식출범을 알렸다. SK, 현대차, 포스코, 롯데, 한화, GS 등 수소사업에 적극적으로 나선 기업들을 중심으로 이루어진 이들은 매년 9월 총회를 열고 관련 이슈와 현황을 공유하며 협력 방안을 논의할 예정이다.

국제사회가 기후변화 위기에 나서고 있는 지금, 수소경제의 활성화는 반가운 소식이다. 특히 정부차원에서 수소경제에 대한 로드맵과 법제화, 지원책 마련을 통하여 민간의 수소산업 발전에 디딤돌을 내놓는 것은 기후변화시대에 꼭 필요한 발전방향이라는 것을 증명하는 바이다. 수소사업은 단기적으로는 수익을 내기 어렵지만, 그동안 화석연료를 사용함으로써 온실가스가 증가하고 기후위기를 맞이한 현재, 수소 사회로의 전환은 지속가능한 환경을 위해 거쳐야 할 단계이다. 앞으로 수소경제 기술력 및 경쟁력 확보를 본격화하며 수소 경제가 활성화될 것으로 예상된다.



[1] 대한민국 정책브리핑 (2021) “수소, 대한민국이 주도하는 첫 번째 에너지” [2] 조계완 (2021) “5개 그룹 2030년까지 43조4천억원 ‘수소경제 투자’” [3] 서동철 (2021) "3000조 수소시장 공략"…한국 기업, 추격자 아닌 개척자 선언.




 

참고