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[H2WORLD 특집] 산학연 전문가들이 보는 수소사회의 현재, 그리고 미래

수소, 재생에너지의 간헐성 극복할 수 있는 ‘마지막 퍼즐 조각’
연료전지 시장의 자생력을 높이려면 ‘운영경제성’ 확보해야
전체 수소산업 규모 정의 없이 수소 조달·이송 방법 논의는 ‘뜬구름 잡기’



[월간수소경제 송해영 기자] 지난달 10일부터 사흘간 개최된 ‘H2WORLD(창원국제수소에너지전시회&포럼) 2018’에서는 수소·연료전지산업의 최신 동향은 물론 앞으로의 전망까지 확인할 수 있는 포럼이 진행되어 참관객들의 발길을 붙들었다. 특히 11일 진행된 국제연료전지포럼과 신에너지포럼에서는 각각 ‘수소사회에서의 연료전지의 역할과 시장 확장 가능성’과 ‘수소 RD&D 방향과 전략’을 주제로 패널토론이 이뤄져 수소사회 실현을 둘러싼 산업, 시장, 기술, 정책 등 다양한 분야에 대한 논의가 오고 갔다.


이해원 KIST 책임연구원의 사회 아래 이구 에스퓨얼셀 총괄본부장, 전진혁 두산퓨얼셀 부장, 이동원 STX중공업 신사업센터장이 패널로 참여한 국제연료전지포럼 패널토론은 각기 다른 타입(PEMFC, PAFC, SOFC)의 연료전지를 개발 및 판매 중인 기업 관계자들을 한자리에서 만날 수 있는 흔치 않은 기회였다.


신에너지포럼 패널토론에서는 장봉재 한국수소산업협회 회장, 김종원 한국에너지기술연구원 책임연구원, 남석우 KU-KIST융합대학원 원장, 이영철 한국가스공사 수석연구원, 이태원 FCI 대표, 이택홍 호서대학교 교수가 패널로 참여해 수소에너지 분야 산학연이 바라보는 ‘수소 RD&D’에 대해 이야기했다.


국제연료전지포럼 패널토론
수소사회에서의 연료전지 역할과 시장 확장 가능성


사회자
이해원 KIST 고온에너지재료연구센터 책임연구원


패널
이구 에스퓨얼셀 총괄본부장
전진혁 두산퓨얼셀 부장
이동원 STX중공업 신사업센터장



이해원(사회)
최근 정부가 ‘수소경제’를 공식적으로 언급하면서 수소사회 진입을 위한 노력에 힘을 실었다. 현재로서는 수소전기차에 대한 논의가 주를 이루고 있지만, 수소사회 실현에 있어 ‘연료전지 시스템’ 역시 그에 못지않게 중요한 구성요소다. 연료전지 분야 전문가로서 현 상황을 어떻게 바라보고 있는지 궁금하다.


이동원
연료전지 업계에 있어 긍정적인 상황인 것은 분명하다. 하지만 올해 말 발표될 로드맵을 비롯해 수소에너지 분야 정책을 성급하게 수립할 경우 사상누각에 그칠 수 있다. 장·단기적인 부분을 모두 고려해야 한다. 현재 SOFC 시스템 기업에게 있어 시급한 것은 ‘시장 진출’이다. 국책과제나 보급사업 등을 기획하고는 있지만, 산업계의 역할이 있고 정부의 역할이 있다. 정부에서는 꼭 SOFC 시스템이 아니더라도 건물용 연료전지시장을 활성화할 수 있는 실질적인 지원책을 고민해야 할 것이다.


이구
재생에너지의 간헐성을 극복할 수 있는 ‘마지막 퍼즐 조각’이 바로 수소에너지다. 올해 말 수소경제 활성화 로드맵이 발표되는 만큼, 이제부터 어떻게 풀어 나가느냐가 중요하다. 태양열, 지열발전 등 여타 실패한 재생에너지원의 전철을 밟지 않기 위해서는 이번 패널토론과 같은 기회를 통해 앞으로 무엇을 고민해야 할지 진지하게 논의해야 할 것이다.


전진혁
유럽이나 일본에 비해서는 다소 늦은 출발이다. 하지만 이와 같은 정책적 변화는 연료전지 업계 입장에서 충분히 환영할 만한 일이다. 지금은 용도나 연료전지 타입에 얽매이지 않고 연료전지 산업의 규모 확대를 위해 연료전지 업계 전체가 힘을 하나로 모아야 할 것이다.



이해원(사회)
최근 이원욱 의원이 ‘수소경제법안’을, 이채익 의원이 ‘수소경제활성화법안’을, 김규환 의원이 ‘수소산업 육성을 위한 특별법안’을 대표발의했다. 세 법안 모두 공통적으로 연료전지 연료용 가격체계 수립과 공공 및 민간 건축물에 대한 연료전지 설치 의무화를 포함하고 있다. 이외에도 가정·건물용 연료전지 분야에서 필요로 하는 법안으로는 어떤 것들이 있나.


이동원
아직 많은 사람들이 SOFC 상용화에 대해 ‘시기상조’라고 생각한다. 그러나 STX중공업과 미코의 SOFC 시스템이 한국가스안전공사 가스기기인증을 획득하는 등 기술적으로 충분히 상용화 가능한 수준에 올라와 있다. 문제는 ‘가격’이다. 법안을 통해 연료전지 시스템 설치에 대한 인센티브가 구체화될 경우 투자 유치가 가능해지며, 양산을 통해 연료전지 시스템 가격을 낮출 수도 있다.



이구
연료전지 시장의 자생력을 높이기 위해서는 ‘운영경제성’을 확보하는 것이 중요하다. 현재 건물용 연료전지의 경우 100여 개소에 설치되어 있다. 그러나 의무화 때문에 설치하긴 했지만 지속적으로 운전하지 않는 경우가 많다. 운영경제성이 부족하기 때문이다. SMP 수준의 운영경제성만 확보되더라도 다양한 비즈니스 모델이 만들어진다.


또한 열에너지에 대한 인센티브를 지원한다면 연료전지 시스템의 가동률을 훨씬 높일 수 있을 것이다. 실제로 일부 국가에서는 온수에 대해서도 REC 가중치를 부여하고 있다.


전진혁
정부 입장에서는 여타 신재생에너지원과의 형평성을 깨면서까지 연료전지의 REC 가중치를 높이긴 힘들 것이다. 그렇다면 열에너지에 대한 인센티브를 통해 연료전지 시스템의 자생력을 높이는 것도 좋은 방법이라고 본다.


이해원(사회)
사실 열에너지에 대한 REC 가중치와 관련해서 몇 번 논의가 진행되었다. 그때마다 나오는 이야기가 ‘전체적으로 열회수량이 너무 많다보니 REC 가중치를 부여하기가 복잡하다’는 것이었다. 누군가가 나서서 수치화하고 정리해야할 텐데, 연료전지 업계에서 나서면 어떨까. 우리들이 먼저 이슈를 제기하지 않는 한, 정부에서는 논의조차 일어나지 않는다.


조금 전에 대량생산을 위해서는 정부 지원이 필요하다고 했는데, 사실 가정용 PEMFC는 모니터링 지원사업을 통해 시험 운행 경험을 축적해 왔다. SOFC 업계 입장에서는 아쉬울 수도 있다. 그런데 하나의 이노베이션이 일어나는 과정을 보면 기술, 비즈니스 모델, 밸류체인이 어느 정도 쌓인 상태에서 정부가 제도를 통해 뒷받침한다. 그렇다면 연료전지는 정부가 제도를 통해 서포트할 만한 가치가 있다고 보나? 연료전지 분야도 정부의 지원을 통해 경제성을 갖춘 기술로 나아갈 수 있을 것이라는 확신을 줘야 할 것이다.


전진혁
현재로서는 시스템 가격과 운영비용이 비싸다는 문제가 있다. 이를 해결하려면 우선 원가절감이 이뤄져야 한다. 결국 지속적인 R&D가 필요한데, 이를 위해서는 ‘시장’이 있어야 한다. 제품을 팔 시장이 없는데 R&D를 통해 원가를 절감한다? 기업 입장에서는 무모한 행동이다. 현재로서는 연료전지 시장이 스스로 열릴 수 있는 상황이 아니다 보니 일관성 있는 정책의 도움을 받을 수밖에 없다.



이구
20년 전, 50W급 태양광 패널 하나가 100만 원이었다. 지금은 300W급 태양광 패널 하나가 15만 원이다. 태양광발전의 효율도 당시와 비교하면 지금은 배로 향상되었다. 가장 큰 요인은 대량생산이다. 연료전지 역시 마찬가지다. 정책이 일관성을 갖는다면 기업들은 생산 시설을 증설할 것이다. STX중공업과 같이 연료전지에 관심을 갖고 있는 기업들이 적극적으로 뛰어들면서 업계 전체의 파이가 커지고 산업이 활성화될 것이다.


이동원
조금 다른 관점에서 살펴보자면, 기술 개발이나 정책적인 지원도 중요하지만 결국 시장을 일으키는 것은 ‘소비자들의 구매 욕구’다. 스티브 잡스는 핸드폰에 인문학을 접목함으로써 새로운 시장을 만들어냈다. ‘연료전지’ 하면 대개 ‘환경성능’이나 ‘전기세 절감’의 관점에서 접근하는데 ‘문화’ 면에서도 살펴볼 필요가 있다. 일본은 최근 가정용 연료전지 ‘에너팜’ 25만 대 설치를 달성했다. 설치보조금이 지원되긴 하지만 소비자들이 부담하는 비용이 천만 원에 이른다. 그런데도 많은 소비자들이 연료전지를 선택한 데에는 문화적인 요인이 있다. 일본인에게 있어 퇴근 후 따뜻한 물이 담긴 욕조에 들어가 목욕하는 것은 중요한 행복 중 하나다. 에너지 위기 당시 일본 연료전지 업계는 이러한 점을 강조하며 가정용 연료전지를 홍보했다고 한다.


결국 가정용 연료전지를 보급하려면 일반 소비자들을 설득해야 한다. 하지만 아직도 많은 사람들이 수소, 하면 수소폭탄을 먼저 떠올린다. 시장 규모를 키우려면 기술, 정책, 문화를 아울러 생각해야 할 것이다.


이해원(사회)
일본의 도시바 에너지 시스템즈는 가정·건물용 연료전지 시장의 한계를 파악하고 순수소형연료전지로 노선을 바꿨다. 우리는 어떤 시장을 키우는 것에 정책적인 지원을 집중해야 할 것인가.


이구
최근 ‘에너지 블록체인’이 확산되면서 일본은 전력거래를 완전히 자유화했다. 이에 따라 에너지 프로슈머는 물론 가스회사, 인터넷 회사, 편의점 운영 회사까지 전력산업에 뛰어들었다.


우리나라도 결국에는 전력거래를 자유화하는 방향으로 나아갈 것이다. 그렇게 된다면 연료전지를 설치한 가정에서는 전기 가격이 비쌀 때 P2P로 전기를 판매할 수 있게 된다. 즉 연료전지를 보유한 소비자들에게 사업 참여 기회가 생기고 새로운 산업군이 형성되는 것이다. 이러한 형태의 시장에 집중하는 것도 적절한 방향이 아닐까 생각한다.


이해원(사회)
일부 디젤엔진 제조기업은 바이오에탄올을 연료로 하는 SOFC 타입의 차량용 연료전지를 개발 중이다. 이처럼 설치형 연료전지 기술의 적용 범위를 확장해 나간다면 어떤 분야에 활용할 수 있을까? 또 재생에너지와 연료전지의 연계가 가능한 융합기술로는 어떤 것들이 있을까?


이동원
STX중공업은 선박용 연료전지를 개발 중이다. 오는 2020년부터 국제해사기구(IMO)의 황산화물 배출 규제가 효력을 발휘한다. 따라서 시장 규모는 충분하다고 본다. 또한 선박은 항구와 항구 사이를 오가므로 수소충전소 설치 위치를 고민할 필요도 없다.


이구
최근 중국 자동차 업계에서 관심을 갖고 있는 것이 ‘전기차와 연료전지의 하이브리드’다. 배터리의 용량을 줄이고, 연료전지로 발전한 전기를 수시로 배터리에 충전하는 식이다. 이러한 분야로도 확장할 수 있을 것이라고 본다.



전진혁
두산은 현재 드론용 연료전지를 개발 중이다. 융합기술 측면에서는 ‘트라이젠’에 대한 연구를 진행하고 있다. 연료전지로 발전한 전기를 전기차에 공급하고, 남는 수소를 수소전기차에 공급하는 것이다.


지금은 국내 연료전지 기업 대부분이 성숙단계에 접어들지 못했다. 따라서 안정적이고 빠른 기술 개발을 위해 PEMFC와 SOFC는 가정·건물용에, MCFC와 PAFC는 발전용에 포커스를 맞추고 있다. 하지만 앞으로 산업이 성숙단계에 접어들면 현재 전기를 사용하는 모든 분야에 연료전지를 적용하려는 노력이 이어질 것이다.


신에너지포럼 패널토론
수소 RD&D(연구개발 및 실증) 방향과 전략


사회자
박진남 경일대학교 교수


패널
장봉재 한국수소산업협회 회장
김종원 한국에너지기술연구원 책임연구원
남석우 KU-KIST융합대학원 원장
이영철 한국가스공사 수석연구원
이태원 FCI 대표
이택홍 호서대학교 교수



장봉재 한국수소산업협회 회장
현재 우리나라는 수소전기차 및 수소전기차용 충전 인프라 보급 확산에 지나치게 몰입해 있다. 하지만 수소산업 전체를 놓고 봤을 때 수소전기차가 차지하는 비중은 극히 일부에 지나지 않는다. 수소버스에는 100kW급 연료전지 두 개가 탑재된다. 반면 컨테이너선 한 척을 수소화할 경우, 탑재되는 연료전지의 용량은 수십MW급에 이른다.


충전 인프라 역시 마찬가지다. 수소선박용 충전소의 규모는 수 톤 가량으로, 수소승용차 충전소의 10~20배에 달한다. 수소지게차용 충전소는 기업체의 공장 내에 주로 설치되므로 부지 선정 문제에서 자유롭다. 이러한 수소선박·수소지게차용 충전소에 대해서도 정부가 설치 보조금을 지원하면, 많은 기업들이 산업용 수소충전소 개발에 나설 것이다.


이처럼 정부는 수소경제 활성화 로드맵을 수립하는 데 있어 수소산업 전반을 고려해야 한다. 그래야만 수소의 총 소요량이 도출되고, 수소의 총 소요량이 도출되어야만 수소 조달 방법을 구할 수 있다. 전체 수소산업의 규모나 수소 활용량을 정의하지 않고 수소 조달 및 이송 방법에 대해 논의하는 것은 뜬구름 잡기에 지나지 않는다.


김종원 한국에너지기술연구원 책임연구원
내 의견은 조금 다르다. 현재로서는 효율성 향상을 위해 수소전기차 및 수소전기차용 충전 인프라 보급 확산에 집중해야 한다고 본다. 수소전기차는 움직이는 과정에서 진동이나 추위, 더위 등 다양한 악조건과 맞닥뜨린다. 이러한 악조건 속에서 얻은 성공은 설치형 연료전지 시스템과 같이 일정한 조건 하에서 구동되는 분야에 쉽게 적용 가능할 것이다. 이처럼 수소전기차 분야라도 확실히 성공해야 앞으로 수소산업 전반이 확산될 것이라고 본다.


또 하나 제언하고 싶은 것은 ‘수소산업 백서 제작’이다. 부생수소의 양만 해도 발표하는 기관에 따라 데이터가 다르다. 올바른 정책을 수립하기 위해서는 수소업계가 힘을 합쳐서 수소산업 백서를 만들어 정확한 데이터를 기반으로 삼아야 할 것이다. 두산인프라코어나 프로파워 등 특성 기술을 갖추고 있으면서도 산업계 동향에 대해 잘 알고 있는 기업이 일부 챕터를 직접 저술하는 방법도 고려해볼 수 있을 것이다.



남석우 KU-KIST융합대학원 원장
고려대학교로 파견된 다음 가장 먼저 한 것이 수소충전소 부지를 찾는 것이었다. 서울에는 상암과 양재에 수소충전소가 한 군데씩 설치되어 있지만 상암은 충전 압력이 낮다. 고려대학교가 위치한 홍릉 지역은 박사급 인력이 5,000명에 이른다. 이들은 수소전기차 구매에 대한 잠재력이 높으므로 홍릉 지역에 수소충전소가 필요하다고 판단한 것이다.


고려대학교의 도움과 현대자동차의 자문을 얻어 몇 군데 후보지를 찾았지만, 학교 관계자들의 반대에 부딪혔다. 수소충전소가 위험할 것이라고 여겼기 때문이다. 일반인들의 생각도 크게 다르지 않을 것이다.


또 발목을 잡은 것은 학교 내에 주민 편의를 위한 에너지 시설을 설치할 수 없다는 규정이었다. 홍릉 지역에서는 지역 활성화를 위한 포럼 등이 개최되고 있는데, 수소충전소와 같은 에너지 시설 설치를 통해 이를 해결할 수 있을 것이라고 본다.


이영철 한국가스공사 수석연구원
한국가스공사는 수소산업 발전에 있어 많은 역할을 수행해 왔다. 국내 최초로 천연가스 개질형 수소충전소를 설치해 현재까지 운영 중이며, 2016년 수소융합얼라이언스추진단 설립에 기여했다.


현재 가스공사가 수행 중인 수소분야 연구개발은 크게 세 가지로 나눌 수 있다. 우선 단기과제로 수소충전소 부품 개발을 진행 중이다. 현재 수소가격 향상에 가장 큰 영향을 미치는 것이 ‘수송’이며, 그 다음이 ‘공급’이다. 따라서 수소가격을 낮추기 위해서는 단기적으로 수소충전소 기술 개발 과제가 필요하다.


중기과제로서는 대량 수소 제조 관련 기술 개발을 진행하고 있다. 현재는 울산, 여수, 대산 등 화학단지가 위치한 지역에서 생산되는 부생수소를 튜브트레일러로 수송하고 있다. 문제는 정작 차량 운행이 많은 수도권에 공급하기가 힘들다는 것이다. 따라서 수도권에서 수소를 대량으로 제조하고, 파이프라인 등을 통해 근처 지역으로 공급하는 방법도 고려되고 있다.


장기적으로는 수소 함량이 많은 물질을 이용해 수소를 이송하는 수소 캐리어, LOHC에 대한 연구를 진행한다.
사업적인 측면에서는 SPC 설립에 참여하고 있다. 또한 수소충전소에 수소를 적정 가격으로 공급하려면 수소유통센터가 필요한데, 이 역시 정부와의 협의를 통해 진행 중이다.



이태원 FCI 대표
2030년까지 재생에너지 발전 비중을 20%까지 향상시키는 ‘재생에너지 3020 이행계획’은 어떻게든 실현될 것으로 보인다. 문제는 ‘공급계통의 불안정성’이다. 2021년 태양광에너지의 비중은 10%에 이를 것으로 예상되는데, 사실 7~8%를 넘어가면 공급계통의 불안정성이 커지기 시작한다. 여기서 대안으로 제기된 것이 ‘P2G’다. 즉 수소에너지로만 모든 전력 생산을 충당하는 것이 아니라, 화석연료 및 재생에너지를 보조해주면서 그 비중을 점차 늘려 나가는 것이다.


이처럼 수소에너지는 일차적으로 재생에너지와 공존해야 하며, 이차적으로는 기존 화석연료 사용을 보조할 필요가 있다. 재생에너지와 공존하기 위해서는 연료전지나 수소인프라가 실제 분산전원으로서의 역할을 수행할 수 있어야 한다. 이것이 실현되면 스마트시티에서의 모듈레이션 등 다양한 기술들이 생겨날 수 있다.


이택홍 호서대학교 교수
수소충전소 평가위원으로서 평가에 참여할 때가 있는데 대개 두 가지 선택의 기로에 선다. ‘좋은 기술’을 선택하느냐, ‘저렴한 기술’을 선택하느냐다. 많은 국내 기업들이 ‘경제성’을 내세우며 입찰 경쟁에서 승리한다. 여기서 투 트랙으로 나아가야 한다. 우선 국내 업체가 개발하는 기술에 대해 꾸준히 관심을 갖고 지켜봐야 한다.


이와 더불어 한편으로는 현재 기술 상황에 대해 냉정하게 평가할 필요가 있다. 일본의 이와타니는 액체수소 분야에서 독일의 린데와 협력 체계를 구축했다. 높은 기술력을 가진 기업들도 협력을 아끼지 않고 있다. 우리 역시 지금 우리가 할 수 있는 것과 할 수 없는 것을 정확히 판단해서 할 수 없는 것에 대해서는 외국 기업과 협력해야 할 것이다. 지금 당장 필요한 것은 국제적인 협력 관계를 통해 기초 소재 기술부터 컴프레서, 저장 등에 이르기까지 전반에 걸친 기술들을 단단히 다져놓는 것이다.




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