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수소

수소는 우주를 구성하는 원소 중 90%를 차지할 만큼 무궁무진한 자원이다. 지구 면적의 2/3를 덮고 있는 물 역시 수소원자를 포함하고 있어 부산물 없이 깨끗하게 쓸 수 있는 지속가능한 에너지인 셈이다. 수소와 산소의 화학반응을 이용해 에너지를 생산하며, 이 과정에서 오직 물만 배출하기 때문에 환경오염물질이 발생하지 않는다. 수소는 생산부터 소비에 이르는 전 과정을 고려해도 다른 에너지원에 비해 이산화탄소와 미세먼지 발생량이 훨씬 적다.

수소 (2021년 기준)  

수소승용차 누적보급량 : 19,404대 (출처 : 국토교통부, Marklines)
연료전지 발전설비 : 767,5MW (출처 : 한국에너지공단)
수소충전소 : 170기 설치 (출처 : 환경부)

수소를 이용하는 다양한 방법 중 대표적인 것이 연료전지다. 연료전지는 연료의 화학에너지를 전기화학반응을 통해 전기에너지로 직접 변환하는 장치다. 발전효율이 높으며 대형·가정·건물용 발전, 수송용, 휴대용 등 활용도가 다양하기 때문에 미활용 에너지나 재생에너지 등 값싼 자원으로부터 수소를 만들어 대체 에너지로 이용하면 에너지 비용을 낮추면서 에너지 조달처를 다변화하는 효과를 거둘 수 있다.

현재 전 세계 수소에너지의 50% 이상은 천연가스를 고온·고압에서 분해해서 얻는 ‘그레이 수소’이며, ‘블루수소’는 이러한 그레이수소를 만드는 과정에서 발생한 이산화탄소를 포집·저장하여 탄소 배출을 줄인 수소를 말한다. 반면 ‘그린수소’는 태양광이나 풍력 등 재생에너지로 생산한 전기로 물을 분해하여 생산하는 방식으로 탄소배출이 없어 탄소중립 달성을 위한 미래 에너지원으로 각광받고 있다.

수소발전에대한설명

탄소중립, 세계에서 배운다 ② 청정의 땅 뉴질랜드, 그린수소 생산국을 꿈꾼다 (下)

탄소중립, 세계에서 배운다 ② 청정의 땅 뉴질랜드, 그린수소 생산국을 꿈꾼다
(下) 세계 최대 지열발전소 등 풍부한 재생에너지 기반으로 ‘그린수소’ 생산 
 
(上) 2050년까지 모든 전기를 재생에너지로 공급…수력발전소만 100여 곳 먼저 보기
 
 
기후위기 대응을 위한 ‘탄소중립’은 이제 에너지 산업의 변화를 넘어 사회‧경제 전반의 구조적 혁신으로 이어지고 있는데요, 탄소 순 배출 ‘제로(0)’ 달성이라는 거대한 도전을 달성하기 위해 서로 긴밀하게 작용하고 있는 세계 각국의 ‘에너지-환경-산업’ 구조를 살펴보겠습니다. ​
 
 
 
남섬에는 수력 발전소 100여곳, 북섬에는 세계 최대 규모 지열발전소 운영 
 
뉴질랜드 인구의 75% 이상이 거주하는 북섬의 모습은 남섬과는 다릅니다. 실제 북섬을 여행하다 보면 발전소가 대도시 인근과 내륙에 있는 것을 흔하게 볼 수 있는데요, 지열발전소가 대표적입니다. 뉴질랜드는 태평양판과 호주판의 경계에 있는데요, 태평양판이 호주판 밑으로 1년에 약 40mm 정도 밀려 들어가면서 융기와 침강이 일어납니다. 또, 과거 6000년 동안 활발한 화산활동이 지속되어 왔습니다. 이로 인해 간헐천과 온천지대가 북섬 곳곳에 분포하여 지열발전에 최적의 조건을 갖추고 있습니다. 지열발전의 경우 상당한 초기 설비투자 비용이 들지만, 가동비용이 낮고 풍력이나 태양광처럼 날씨의 영향을 받지 않는 장점이 있습니다. 이러한 이유로 세계 최대 규모인 100MW급의 지열발전소가 운영되고 있으며, 지열발전이 뉴질랜드 전체 전기 에너지의 20% 이상을 공급하는 에너지원으로 자리매김했습니다.
 
뉴질랜드 지열발전소 사진
1953년부터 지열발전소 건설을 시작한 뉴질랜드는 지열발전 생산과 운영에 많은 노하우가 있습니다. Ⓒ 뉴질랜드지열협회
 
풍력과 태양광도 화석연료 발전량을 줄이면서 증가하고 있는 에너지원입니다. 뉴질랜드는 인구수가 430만 명에 불과합니다. 이 점은 풍력발전의 최대 난관으로 손꼽히는 입지 선정에 비교적 자유로울 수 있는 장점이 되는데요, 네 면이 바다로 둘러쌓인 섬이라는 점도 풍력발전에 유리합니다. 뉴질랜드 정부는 향후 전체 발전의 20%를 풍력발전으로 채울 계획입니다. 태양광 발전도 가정용 소규모 발전이 늘면서 꾸준히 증가세를 보이고 있습니다. 세계적으로 태양광 모듈의 공급이 증가하고, 가격경쟁력이 높아진 것도 뉴질랜드의 태양광 발전 보급 증가 요인 중 하나입니다. 
 
 
‘그린 수소’ 생산국을 꿈꾸다 
 
‘그린 수소’는 화석연료에 의존도를 낮추고 운송과 산업 분야의 탈탄소를 이끌 수 있는 적절한 에너지원으로 평가받습니다. 맥킨지(Mckinsey) 보고서에 따르면 전 세계 그린 수소 개발을 위한 투자는 계속 증가하고 있고, 2050년에는 그린 수소의 수요가 현재보다 7배 이상 증가할 것으로 전망됩니다. 수소 1kg은 디젤과 가솔린 등 화석연료 1kg에 비해 3배 이상 더 많은 에너지를 낼 수 있습니다. 천연가스와 증기를 결합하는 방식으로 생산되는 그레이 수소를 전기 분해로 얻어지는 그린 수소로 바꿀 수 있다면 화석 연료를 대체하는 것은 물론 깨끗하고 안전한 에너지 사용의 길이 열리는 셈입니다. 
 
뉴질랜드는 이러한 점에 주목하여 그린 수소 프로젝트를 진행하고 있습니다. 특히 뉴질랜드는 그린 수소 생산이 가능한 최적의 입지로 손꼽히고 있는데요, 그 이유는 수력, 지열, 풍력 등 풍부한 재생에너지원이 존재하기 때문입니다. 기존의 전력 공급량 외에 추가적으로 활용할 수 있는 잉여 재생에너지원이 넉넉하여 그린 수소 생산에 유리한 것이죠. 뉴질랜드 정부는 이러한 ‘그린 수소 프로젝트’를 기반으로 뉴질랜드 친환경 에너지 산업의 성장을 이끌 계획입니다. 
 
 
* 연관콘텐츠
탄소중립, 세계에서 배운다 ① 세계 최초 실용화, 스위스의 그린수소 밸류체인
https://www.etrans.or.kr/info/list.php?prd_cate=4&make=&search=%EC%8A%A4%EC%9C%84%EC%8A%A4&admin_mode=read&no=4348
 
* 참고자료
 
[녹색산업기술] 뉴질랜드, 풍력발전 잠재력 무궁무진_코트라
https://dream.kotra.or.kr/kotranews/cms/news/actionKotraBoardDetail.do?SITE_NO=3&MENU_ID=180&CONTENTS_NO=1&bbsGbn=243&bbsSn=243&pNttSn=96371 
 
뉴질랜드 지열발전의 중심_한국지질자원연구원 
지열에너지저널
 
2021년 뉴질랜드 에너지 산업 정보_코트라
https://dream.kotra.or.kr/kotranews/cms/news/actionKotraBoardDetail.do?SITE_NO=3&MENU_ID=200&CONTENTS_NO=1&bbsSn=403&pNttSn=187613
 
수력의 물 족적: 뉴질랜드의 사례연구_ScienceON
 
뉴질랜드, 재생에너지 활성화를 위한 노력_KEA 에너지 이슈 브리핑 제 149호
http://www.energy.or.kr/web/kem_home_new/energy_issue/mail_vol149/pdf/issue_252_03_02.pdf
 
뉴질랜드 전력산업 현황과 진출 여건_전기저널
http://www.keaj.kr/news/articleView.html?idxno=1961
 
Energy strategies for New Zealand
https://www.mcguinnessinstitute.org/wp-content/uploads/2021/04/116.-New-Zealand-Energy-Strategy-to-2050-Powering-our-Future-Towards-a-Sustainable-Low-Emissions-Energy-System-2007.pdf 
 
뉴질랜드, 세계 최초 대규모 녹색 수소 생산국 될 수 있나
https://www.energydaily.co.kr/news/articleView.html?idxno=120488 
 

출처 한국에너지정보문화재단

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정책

제1차 수소경제이행기본계획

정부는 「수소선도국가 비전」의 실현을 위해, “청정 수소경제 선도국가(First Mover)”로의 도약을 목표로, 「제1차 수소경제 이행 기본계획」을 수립하였습니다.

의의 및 비전

  • 금번 계획은 올해 2월 수소법 시행 이후 첫 법정 기본계획으로써, 「수소선도국가 비전」에서 제시한 △국내‧외 청정수소 생산 주도, △빈틈없는 인프라 구축, △모든 일상에서 수소활용, △생태계 기반 강화 등 4대 추진전략을 바탕으로 15개 과제*를 추진합니다.

    * △그린‧블루수소 생산‧도입, △수소 유통인프라 확충, △수소발전‧모빌리티‧수소산업공정 확산, △수소 클러스터·도시·규제특구 육성, △수소안전‧기술개발‧국제협력 등

  • 특히, 2050년 연간 2,790만톤의 수소를 100% 청정수소(그린‧블루수소)로 공급하고, 국내 생산은 물론 우리 기술·자본으로 생산한 해외 청정수소 도입으로 청정수소 자급률도 60% 이상 확대할 계획입니다.

    * 청정수소 비중 / 자급률 목표 : (’20년) 0% / 0% → (‘30년) 75% / 34% → (’50년) 100% / 60%

주요 추진과제

  1. 1 국내·외 수소 생산을 ”청정수소 공급체계“로 전환합니다.
    • 재생에너지와 연계한 수전해 실증을 통해 그린수소의 대규모 생산기반을 구축하고, 생산단가를 감축하겠습니다.

      * 그린수소 생산확대 / 단가 : (‘30년) 25만톤 / 3,500원/kg → (’50년) 300만톤 / 2,500원/kg

    • 동해가스전 실증 등 탄소포집저장기술(CCS) 상용화 일정에 맞추어 탄소저장소를 ‘30년까지 9억톤 이상 확보하여, 이산화탄소 없는 청정 블루수소를 ’30년 75만톤, ‘50년까지 200만톤 생산하겠습니다.

      * ’25년 국내 블루수소 최초 생산(25만톤급, 보령)

    • 아울러, 국내 자본·기술을 활용한 해외 재생에너지-수소 생산 프로젝트를 추진하여 ‘50년 40개의 수소공급망을 확보하겠습니다.

      * 블루 암모니아 해외 생산 개시(’25), 블루 암모니아 해외 도입 개시(‘27)

    • 특히, 안정적인 수소 수급을 위해 비축기지 건설(’30) 및 국제거래소를 설립하고, 수소 생산국들과 협의하여 국제적으로 통용될 수 있는 청정수소 인증제 및 원산지 검증체계를 구축하겠습니다.
  2. 2 청정수소를 어디서나 편리하게 사용할 수 있는 인프라를 마련하겠습니다.
    • 석탄·LNG발전소, 산단 인근에 수소항만을 구축하고, 항만시설 사용료‧임대료 감면 등 인센티브 부여를 통해 항만 내 선박·차량·장비 등을 수소 기반으로 전환해갈 계획입니다.
    • 또한, 수소생산·도입 주요 거점을 중심으로 수소 배관망을 구축하고, 기존 천연가스망을 활용한 수소혼입도 검토(‘22~)하겠습니다.
    • 주유소·LPG 충전소에 수소충전기를 설치하는 융복합 충전소 확대 등을 통해 수소충전소를 ‘50년까지 2,000기 이상 확보할 계획입니다.

      * 수소충전기 보급목표(기): (’22) 310 → (‘25) 450 → (’30) 660 → (‘40) 1,200 → (’50) 2,000 이상

  3. 3 발전‧모빌리티‧산업 등 모든 일상에서 수소를 활용할 수 있도록 하겠습니다.
    • 수소연료전지에 더하여 석탄에 암모니아 혼소발전(‘27~), LNG 수소 혼소 등 수소발전을 상용화하고, 청정수소 발전의무화 제도(CHPS) 도입, 환경급전 강화 등으로 이를 뒷받침 하겠습니다.

      * 수소발전량 : (‘20) 3.5TWh → (’30) 48.2TWh → (‘50) 287.9TWh ('20년 대비 82배↑)

    • 수소차 생산능력의 대폭 확충(’50년 526만대)과 함께 ‘30년까지 내연기관차 수준으로 성능을 제고하고 선박‧드론‧트램 등 다양한 모빌리티로 수소 적용을 확대하겠습니다.

  4. 4 수소산업 육성 저변 강화를 위한 제도 기반을 마련하겠습니다.
    • 수소 관련 기술개발의 시너지 효과 제고를 위해 각 부처별로 개발 기술 규모를 상향, 범부처 통합실증을 실시하겠습니다.
    • 아울러, 선제적 안전기준 수립, 국제표준 선점 지원 등을 통해 수소 산업 경쟁력을 강화하고, ’글로벌 수소 연합회‘를 출범하여 수소생태계 구축을 위한 국내·외 기업간 협력을 더욱 강화하겠습니다.