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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.

수소경제 성큼! ‘산유국’ 아닌 ‘산수국’의 시대 온다

‘산유국’ 아닌 ‘산수국’의 시대 온다,
호주와 우리나라의 수소경제 협력

캥거루와 코알라, 시드니 오페라하우스 등으로 유명한 호주는 대표적인 천연자원 수출국이기도 합니다. 얼마 전 중국으로부터 촉발된 세계 에너지 공급위기 역시 호주가 중국으로의 석탄 수출을 제한하며 발생한 것이죠. 그런데 이런 호주의 새로운 수출 자원으로 최근 주목받고 있는 것이 있는데요, 바로 ‘수소’입니다.

수소는 ‘미래의 에너지 화폐’로 주목받고 있습니다. 세계적으로 기후변화 대응과 에너지 안보 확보를 위해 화석연료 사용을 줄이면서 전방위적인 ‘전기화’가 가속화되고 있는데요, 전기는 저장하기도 어렵고 전선으로 연결하지 않으면 거래할 수 없어서 전기에너지를 ‘보관하고 운반할 수 있는 형태’로 바꿔야 할 필요가 있습니다. 즉 전기에너지를 여기저기서 거래하고 비축해둘 수 있도록 ‘에너지의 화폐’가 필요한 것이지요. 수소는 전기분해를 이용해 바로 만들 수 있고, 운반과 저장이 비교적 자유로우며, 연료전지를 이용해 간단하게 전기화할 수 있기에 전기를 주고받는 화폐로 적합합니다.

호주는 국토가 넓고 수자원이 풍부해 태양광․풍력․수력 등 재생에너지 활용이 용이하다는 이점을 활용해 본격적으로 미래의 에너지 화폐를 선점하려 합니다. 호주 국립지질자원연구소 조사에 따르면 전체 국토 면적의 11%(872,000km)가 재생에너지를 이용하여 ‘그린수소’를 생산하기에 적합하다고 나타날 정도지요. 이에 호주는 지난 2018년 이미 ‘국가 수소 로드맵(National Hydrogen Roadmap)’을 발표하는 등 수소를 미래 먹거리로 상정하고, 본격적인 수소경제 구축에 나섰습니다.

수소의 생산부터 저장, 공급과 분배까지 호주 수소 산업 전반을 정리한 개념도입니다. ⓒ 가스신문

생산, 수송, 충전… 다양한 방식으로 수소경제 이끈다

대표적인 것이 뉴사우스웨일스주 켐블라(Kembla)항 수소 충전소 도입 프로젝트입니다. 기존 수소플랜트 근방에 대규모 수소 충전소를 설치하고, 수소 트럭을 도입해 물류·운송 부문 탄소절감에 기여한다는 방침입니다. 투자사인 코어가스(Coregas), 하이존모터스(Hyzon Motors) 사는 오는 2022년 상반기까지 인프라 구축을 완료하고, 하반기부터 본격적인 운용에 들어갈 예정입니다.

켐블라항에서는 기존 수소플랜트 근방에 대규모 수소 충전소를 설치하고, 수소 트럭을 도입해 물류·운송
부문 탄소절감을 하기 위한 프로젝트가 한창입니다. 사진은 켐블라항에 위치한 수소플랜트 모습. © Coregas

남호주에 위치한 ‘크리스탈 브룩 에너지 파크(Crystal Brook Energy Park)’는 약 5억 호주 달러(약 4,500억 원) 규모의 자본이 투입된 신재생 수소 복합 프로젝트입니다. 풍력·태양광 에너지 생산설비와 대규모 리튬이온 배터리 저장장치 등을 갖추고 있으며, 특히 50MW 수전해 장비를 활용해 100% 재생에너지로 만들어지는 그린수소를 하루 25,000kg 가량 생산할 수 있다고 합니다.

크리스탈 브룩 에너지 파크(Crystal Brook Energy Park)는 약 5억 호주 달러(약 4500억 원) 규모의 자본이
투입된 신재생 수소 복합 프로젝트입니다. 50MW 수전해 장비를 활용해 100% 재생에너지로 만들어지는
그린수소를 하루 25,000kg 가량 생산할 수 있다고 합니다. © Crystal Brook Energy Park

수소에너지의 원활한 활용을 위해서는 생산, 저장만큼이나 ‘수송’도 중요한 이슈입니다. 이를 위해 주로 활용되는 것이 천연가스망인데요, 이를 활용하면 저렴한 비용으로 수소를 운송할 수 있습니다. 기존 천연가스 망에 부피당 5~10% 수준의 수소를 혼합해 안정성을 높이고 있습니다.

2021년 5월부터 공식 운영 중인 남호주 수소 프로젝트(HyP SA)가 대표 사례로 꼽힙니다. 현재 이를 통해 애들레이드 미셀 파크(Mitchell Park) 지역 내 700가구에 수소를 차질 없이 공급하고 있다고 합니다. 여기서 공급되는 수소는 지멘스(Siemens)사의 수전해 장치를 통해 친환경적으로 생산되는 것입니다.

호주 수소경제가 우리나라에 미칠 영향은?

이렇게 호주의 수소경제를 이끌어 가는 수소 프로젝트 및 인프라 구축/활용 사례는 2021년 8월 기준 총 65건(개발 49건, 건설 10건, 운영 6건)에 달합니다. 이에 호주의 풍부한 그린수소 생산설비를 활용하고, 관련 투자 및 사업 진행을 하기 위한 우리나라의 움직임도 구체화되고 있습니다.

호주는 기존 천연가스망을 활용해 수소 수송 문제를 해결하고 있습니다. 사진은 미셀 파크 지역으로
공급되는 수소·천연가스관의 모습. © KOTRA 멜버른무역관

특히 한국가스공사는 작년 ‘호주 청정수소 프로젝트 발굴 전담 태스크포스(TF)’를 구성한 이래 직접 호주 현지 19개 기관 및 호주 정부 관계자 등과 면담을 진행하는 등 관련 산업 활성화에 한창입니다. 6차례에 걸친 현장 방문을 통해 강력한 의지를 표명하기도 했죠.

우리나라 기관들이 호주의 수소에 관심을 보이는 이유는 미래에는 에너지 거래가 수소의 형태로 이루어질 가능성이 높기 때문입니다. 지금 석유나 석탄이 국제 시장에서 담당하는 역할을 대신하는 셈이죠. 이번 러시아-우크라이나 전쟁에서도 알 수 있듯이 에너지 공급을 둘러싼 세계 정세가 우리나라 경제에 얼마나 큰 영향을 주는지 생각해보면 미래의 에너지 화폐인 수소를 안정적으로 수급할 방법을 미리 찾아둘 필요가 있습니다. 에너지 수급은 경제는 물론이고 안보와도 직결되는 중대한 문제니까요.

한국가스공사는 2030년까지 국가 해외 그린수소 확보 목표 물량의 약 절반(51%)인 100만t을 확보하는 데 주력하겠다는 방침입니다. 갈수록 치열해지는 그린에너지 경쟁, 호주와의 협업을 통해 ‘수소 공급망 확보’라는 필수 미션에 성공할 수 있을지 귀추가 주목됩니다.

참고 : 호주 수소경제 동향 및 우리기업 협력 방향 - KOTRA

관련 링크 : https://blog.naver.com/energyinfoplaza/222714431625

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 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 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 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 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.