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수소경제 활성화 로드맵 ② ‘경제성장·청정사회’ 두 마리 토끼 잡는 ‘수소경제’

수소 활용산업, 다양한 미래 신산업 생태계 조성 가능
수소경제 로드맵, 에너지전환 정책과 정합성 높아
수소경제 여건 충분하지만 경제성 확보 등 요구돼
2005년 수소경제 마스터플랜보다 성공 가능성 커

[월간수소경제] 지난달 17일 문재인 대통령은 수소경제 활성화 로드맵 보고회에서 “수소경제는 에너지원을 석탄과 석유에서 수소로 바꾸는 산업구조의 혁명적 변화”라며 화석연료에 의존하는 ‘탄소경제’를 수소에 기초한 ‘수소경제’로 전환하겠다는 정부의 의지를 밝힌 바 있다. 이로 인해 올해부터 본격적으로 정부의 수소경제 활성화를 위한 지원정책들이 시작될 예정이며, 한동안 ‘수소경제’에 대한 세간의 관심도 높아질 전망이다.


‘수소경제’는 수소를 중요한 에너지원으로 사용하고, 수소가 국가 경제, 사회 전반, 국민 생활 등에 근본적 변화를 초래해 경제성장과 친환경 에너지의 원천이 되는 경제를 의미한다. 경제적 측면에서 혁신성장의 동력인 동시에 에너지를 보다 친환경적으로 사용하도록 이끌어주는 수단으로서 수소가 지닌 무한한 잠재력이 실제 구현된 사회를 지향한다는 의미이기도 하다.


수소경제 활성화 기대효과
우선 경제적 측면에서 수소 활용산업은 수소전기차를 중심으로 한 수송 분야에서 전기, 열 등 에너지 분야까지 다양한 미래 신산업으로 육성이 가능하다. 수소승용차에서 상용차, 열차, 선박, 드론, 건설기계 등 모든 운송 분야에 수소 활용이 가능하며, 이를 통해 새로운 산업 생태계가 조성될 수 있다.


2017년 기준 2조 달러 규모의 세계 자동차 시장을 고려했을 때 이 중 약 10%만 수소전기차로 전환되어도 디스플레이 시장(1,300억 달러)의 약 1.5배, 반도체 시장(4,200억 달러)의 약 1/2 규모가 될 수 있다. 이와 함께 연평균 22% 이상 성장하고 있는 글로벌 연료전지 시장을 고려할 경우 분산전원의 최적 에너지전환 기술 및 설비로서 친환경적이면서 고효율의 전기와 열을 생산하는 연료전지의 경제적 가치도 무시할 수 없다.



그리고 이러한 수소 활용산업의 육성은 수소생산-저장·운송-활용 등의 밸류체인 전반에 걸쳐 다양한 산업과 연계돼 상당한 부가가치와 고용유발 효과를 거둘 수 있다는 또 다른 장점도 있다. 수소전기차와 연료전지의 협력부품업체가 대부분 중소·중견기업으로, 활용 확대에 따라 협력기업의 성장과 고용창출로 이어진다. 수소생산, 운송·저장, 충전소 등 인프라 구축은 금속·화학·기계설비 등의 관련 산업 투자와 시장 및 고용 확대를 유발할 수 있다.


만일 정부의 의도대로 수소경제가 성장할 경우 2040년 수소경제로 말미암아 발생하는 부가가치 유발 규모는 2017년 우리나라 GDP의 2.5%를 초과하는 43조 원, 고용유발 인원은 2018년 자동차 산업 고용인원의 75%를 초과하는 42만 명으로 각각 추산된다.


또한 에너지 측면에서 수소를 활용할 경우 온실가스 감축 및 미세먼지 저감 등을 통해 깨끗하고 안전한 청정사회 진입을 촉진하는데 기여할 수 있다. 수소를 활용함으로써 에너지 소비의 탈 탄소화로 온실가스 감축에 크게 기여하고, 수송 및 발전 등 다양한 분야에서 미세먼지 저감으로 사회적 비용을 줄일 수 있다.


2040년 수소를 활용함으로써 대체되는 최종에너지의 규모 역시 2040년 최종 소비에너지의 약 5%인 1,040만TOE(석유환산톤)으로, 이는 2016년 기준 국내 가정에서 사용하는 천연가스 소비량에 맞먹는 규모가 된다. 이를 통해 500MW급 석탄 발전 9기의 배출량에 해당하는 약 2,728만 톤의 이산화탄소가 감축되고 2015년 도로에서 발생하는 미세먼지 배출량의 6.1%에 해당하는 2,373톤이 줄어들 것으로 추정된다.



수소경제 활성화 여건 ‘충분’
이 같은 사회적 가치를 지닌 수소경제 활성화를 국내에서 추진할 여건은 이미 충분히 조성돼 있다.


먼저 우리나라는 수소경제의 물적 기반이 잘 갖춰져 효과적으로 수소경제를 활성화 할 수 있다. 현재 대규모 석유화학단지(울산·여수·대산)를 중심으로 수소 파이프라인과 고순도 수소생산 기술이 확보되어 있으며, 이미 연간 약 164만 톤 정도의 수소가 생산, 유통, 활용되고 있다. 이로 인해 수소 공급에 필요한 석유화학 및 플랜트 산업 기반과 경험이 풍부해 충분한 수소 수요와 경제성이 확보될 경우 설비증설, 공정전환 등을 통해 대규모 부생수소 공급이 가능하다. 더구나 발달된 LNG 공급망을 활용할 경우 추가적인 인프라 투자 없이도 쉽게 안정적이면서도 경제적으로 전국 단위의 수소생산 및 공급체계 구축이 가능하다.


이러한 물적 기반과 함께 수소 활용산업도 이미 세계적 수준의 기술력이 확보된 상태이다. 수소전기차의 경우 2013년 세계 최초 양산에 성공한 데 이어 세계 최장 주행거리를 자랑하는 일반보급형 모델이 2018년 출시된 바 있다. 연료전지 부문에서도 원천기술을 보유한 국내외 기업과의 제휴 및 M&A 등을 통해 최고 수준 기술력을 보유하고 있다.


그러나 이처럼 성숙한 여건과 최고 수준의 기술력에도 불구하고 수소전기차는 가격부담, 대중교통 적용의 어려움, 충전인프라 부족 등으로 그리고 연료전지는 설치비 부담, 높은 연료비 등으로 인해 아직 ‘시장’이라고 이름 붙이기 민망한 수준이다. 이를 타개하기 위해 적극적인 수요창출과 보급 확대로 경제성 확보와 자생적 확산의 동력 창출이 요구된다.



또한 수소생산 분야에서 부생수소 외에 천연가스 추출수소 및 수전해 등에 대한 핵심 원천기술과 상용화 실증도 부족하며, 저장·운송 분야에서 고압기체 저장운송은 가능하나 장거리·대용량 운송에 필요한 액화·액상기술은 개발단계로서 조속한 기술경쟁력 제고가 요구된다.


정책적 측면에서도 수소전기차, 충전소, 연료전지 개발 및 보급 등 단편적인 지원은 있으나 종합적인 수소경제 활성화 전략과 법적 지원 기반이 부족했던 것이 사실이다. 결국 이러한 시대적 요구가 반영돼 구체화 된 것이 지난달 발표된 ‘수소경제 활성화 로드맵’이다.


수소경제 로드맵 기본 구조
이번 로드맵은 ‘수소전기차 및 연료전지 세계시장 점유율 1위 달성’을 목표로 수소 활용산업에서의 시장 창출과 육성에 우선적인 방점을 찍었다. 물론 수소를 활용하는 제품은 수소전기차나 (발전용, 자가용)연료전지 외에도 선박, 열차, 드론 등 광범위하다. 그러나 현시점에서 기술성숙도 측면에서 이미 상용화되었으며 일정 정도 정부의 지원 노력이 있을 경우 바로 시장 창출이 가시적으로 가능한 세 가지 부문을 중심으로 우선적으로 육성하고, 기술개발 지원을 통해 기술적 성숙도를 높이는 한편 추후 충분히 성숙할 경우 선박, 열차, 드론 등 기타 활용산업으로 지원범위를 확대할 예정이다.



먼저 수소전기차의 시장 창출을 위해 수소전기차 양산체계 구축 및 보급 확대, 수소 택시·버스 등 대중교통 전환, 공공부문 수소 트럭 활용 등이 구체적인 방안으로 시행될 예정이다. 이를 통해 내수 및 수출물량을 포함해 2018년 약 1,800대인 수소전기차 시장의 규모를 2022년 8만 1,000대, 2040년에는 620만 대 이상 규모로 확대할 계획이다.


물론 수소전기차는 차량만으로 운행이 불가능하며, 충전용 수소를 공급할 수 있는 인프라, 특히 수소충전소가 함께 확대 구축되어야 한다. 이를 위해 2018년 14개소에 불과한 충전소를 2022년 310개소, 2040년에는 1,200개소까지 확대할 예정이다.


초기에는 시·도별 수소전기차 보급과 연계해 도심지·고속도로 휴게소 등 교통망 거점 및 버스·택시 차고지 등에 수소충전소를 구축하고, 충전소 유형별로 차등화되는 설치보조금과 함께 운영보조금을 지급하는 등 구축 및 운영을 일정 정도 정부가 부담하게 된다.



그러나 충분한 수소전기차 보급이 달성되면 정부 주도에서 민간 주도로 전환해 시장 자율형 충전소를 확대하고, LPG·CNG 충전소를 수소충전이 가능한 융복합 충전소로 전환해 경제성을 제고해 나갈 계획이다.


다음으로 발전용 연료전지는 연료전지 전용 LNG요금제를 신설하고, 일정 기간 연료전지  REC를 유지해 투자 불확실성 제거 및 경제성 확보를 지원함으로써 발전용 연료전지의 설치 확대를 유도한다. 이를 통해 설치 규모를 현재 307.6MW에서 2022년 1.5GW 수준으로 확대하며, 양산을 통해 설치비와 발전단가를 대폭 절감해 2025년경에는 중소형 가스터빈 수준까지 인하함으로써 2040년 수출 및 내수물량을 합산해 15GW 이상으로 확대할 계획이다.


자가용 연료전지는 정부 보급사업 예산의 단계적 확대, LNG 전용 요금제 신설, 전력계통 부담 완화에 따른 전기요금 특례제도 연장 등 경제적 인센티브 제공과 함께 공공기관, 민간 신축건물에 대한 연료전지 의무화를 통해 확산을 지원할 예정이다. 이를 통해 현재 7MW 정도의 보급 규모를 2022년 50MW, 2040년에는 2.1GW 이상으로 확대하고자 한다.



만일 정부의 의도대로 수소 활용산업이 육성·확대되면 파생수요로서 수소 자체에 대한 수요가 확대되며, 자연스럽게 에너지 부문을 중심으로 수소 시장의 규모도 커지게 된다. 현재 수소전기차와 연료전지 등 수소 활용산업에서 창출되는 수소 수요는 연간 13만 톤 정도이지만 정부 로드맵대로 수소 활용산업이 성장할 경우 2022년 연간 47만 톤, 2030년 연간 194만 톤에서 2040년에는 526만 톤까지 확대될 전망이다.


수소 수요가 이같이 확대되면 수소 생산단가가 가장 저렴한 생산방식(기술)부터 수요를 충족시키기 위한 공급이 이루어지게 된다. 현재는 수소전기차에는 석유화학 공정 등의 부산물인 부생수소가, 연료전지에는 주로 천연가스 추출수소가 공급되고 있다. 그러나 수소 수요가 확대될 경우 상대적으로 생산단가가 높아 현재는 경제성이 낮은 재생에너지 잉여전력을 활용한 친환경 수소생산이 확대될 전망이다.


이와 함께 제한된 친환경 수소생산 여력을 감안해 2030년부터는 해외 재생에너지, 갈탄 등을 활용해 생산된 친환경 수소를 수입, 부족분을 보충함으로써 2040년에는 전체 수소수요량의 70%를 이산화탄소가 발생하지 않는 친환경 수소 즉 그린수소로 공급할 계획이다.


이같이 수소 활용산업 육성은 수소생산을 확대하고, 그 과정에서 자연스럽게 저장 및 운송 부문의 성장을 유도하게 된다. 이는 다시 수소 활용산업의 효율화로 이어져 해당 부문의 성장을 촉진하는 선순환 구조가 형성된다. 그리고 이러한 시장 창출과 성장은 시장에서 요구되는 기술개발을 촉진, 시장유도형 혁신체제를 구축하게 된다는 것이 이번 수소경제 활성화 로드맵의 기본적 구조이다.



수소경제 로드맵 성공 가능성
사실 수소경제 활성화 로드맵 수립은 이번이 처음은 아니다. 2005년 당시 정부는 ‘친환경 수소경제 구현을 위한 마스터플랜’을 수립한 바 있다. 다만 2019년 발표된 로드맵은 다음 세 가지 점에서 2005년 마스터플랜과는 차이가 있다.


우선 중점이 다르다. 2005년 당시 수소 활용제품(수소전기차, 연료전지 등)이 아직 기술개발 단계로서 기술개발을 위한 정부 지원 전략이 필요한 시점으로, 기술개발 로드맵이 중점이 될 수밖에 없었다.


반면 이번 로드맵은 앞서 언급한 바와 같이 수소 활용제품(수소전기차, 연료전지 등)이 이미 상용화 단계에 진입해 시장 창출 및 육성을 위한 전략 마련이 필요한 시점에 수립되었으며, 이를 위한 정부 정책 방향에 방점이 찍혀있다.


또한 범위도 다르다. 2005년 마스터플랜은 수소경제의 범위를 수소전기차와 연료전지로 한정했지만 이번 로드맵에는 현재 개발 중인 수소선박, 수소열차, 수소드론, 가스터빈 등 수소 활용 신기술 영역까지 포함되었다.


가장 중요한 차이는 정책 환경의 변화라 할 수 있다. 사실 2005년 무렵에는 화석연료 중심의 에너지수급 구조를 탈피할 뚜렷한 에너지전환 정책이 마련되지 않은 상태였다. 이로 인해 당시 마스터플랜은 에너지정책 기조와는 별도로 수립된 일종의 신산업 육성 전략의 하나에 불과했다.


그러나 2017년부터 그동안의 화석연료 중심에서 신재생에너지로의 전환이라는 명확한 에너지정책 기조가 수립되었으며, 이는 수소경제 활성화의 밑바탕이 마련된 것으로 볼 수 있다. 그만큼 이번 로드맵은 정책적 정합성이 높다.


더욱이 로드맵은 올해 수립될 제3차 에너지기본계획과 제9차 전력수급계획에 반영될 예정으로, 2005년 마스터플랜에 비해 실효성은 한층 강화될 예정이다. 그만큼 2005년의 실패가 재현될 가능성은 낮아지고, 성공 가능성이 높아진 것으로 볼 수 있다.




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