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수소경제 활성화 로드맵 ① 수소경제 청사진 ‘국가 로드맵’ 나왔다

2040년 국내 수소산업, 연간 43조 원 부가가치·42만 개 일자리 창출
2040년, 수소전기차 620만 대 생산…청정 교통 인프라 구축
수소충전소 유형별 설치보조금 차등 지원…운영보조금 신설도 검토
2025년, 수소전기차 가격 내연기관차 수준으로 낮출 것
2040년, 발전용 연료전지 15GW·가정·건물용 연료전지 2.1GW 보급
재생에너지 수전해, 해외 생산 수소 활용…점차 그린수소로 탈바꿈


[월간수소경제 송해영 기자] 전 세계적으로 환경 문제에 대한 관심이 높아짐에 따라 우리나라 정부는 지난 2017년 12월 태양광과 풍력발전을 중심으로 2030년까지 재생에너지 발전량 비중을 20%로 높인다는 내용의 ‘재생에너지 3020 이행계획’을 발표한 바 있다.


그러나 해당 계획에서 ‘신에너지’, 즉 수소에너지는 찾을 수 없었다. 재생에너지가 갖는 간헐성과 불안정성을 해결할 수 있는 ‘열쇠’가 수소를 이용한 에너지 저장이라는 점에서 이러한 사실은 커다란 아쉬움을 남겼다.


하지만 이러한 분위기는 2018년이 시작되면서 뒤바뀌기 시작했다. 계기는 바로 현대자동차의 수소전기차 ‘넥쏘(NEXO)’ 출시였다. 친환경성은 물론이고 자율주행기능, 주차보조기능 등을 갖추고 있어 ‘편의 사양과 첨단 기능을 놓고 보면 현대자동차 제네시스의 플래그십 세단 EQ900과도 비견할 만하다’는 평이다.


‘충전 인프라 부족 문제’가 발목을 잡았음에도 불구하고 넥쏘는 예약판매 사흘 만에 1,000대를 넘기며 ‘돌풍’을 몰고 왔다.



수소경제의 가능성 발견…발 벗고 나선 정부
지난해 8월, 김동연 전 부총리는 혁신성장 관계장관회의를 주재하고 ‘혁신성장 전략투자 방향’을 발표했다. 정부는 플랫폼 경제 구현을 위한 3대 전략투자 분야로 데이터·블록체인·공유경제, AI와 함께 ‘수소경제’를 선정하고 각 분야별 5개년 로드맵을 마련해 재정투자를 확대할 것이라고 밝혔다. 정부가 최초로 ‘수소경제’를 꺼내들었다는 점에서 의미가 깊다.


한 달 뒤인 지난해 9월에는 산업통상자원부 차관을 위원장으로 하는 ‘수소경제 추진위원회’가 발족돼 1차 회의를 개최했다. 위원회는 △수소생산 △수소저장 및 운송, 활용 △수송 △발전의 4개 분과로 이뤄져 산학연 전문가 100여 명이 참가했다. 정부는 이날 회의에서 “위원회에서 논의된 다양한 의견과 현장 목소리를 바탕으로 2018년 연말까지 수소경제 생태계 전반의 비전과 정책 목표를 담은 ‘수소경제 활성화 로드맵’을 수립할 계획”이라고 밝혔다. 이후 위원회는 약 3개월간 의견 수렴과 연구, 분석 등을 통해 로드맵 실행안을 준비했다.


수소전기차와 충전 인프라뿐만 아니라 수소의 생산부터 저장·이송, 활용에 이르기까지 전체 밸류체인을 다루는 만큼 로드맵은 약속된 기일을 살짝 넘긴 지난 달 17일 전격적으로 발표됐다.


글로벌 단위의 각축전…왕좌는 아직 비어 있다
글로벌 컨설팅 업체 맥킨지가 2017년 발표한 내용에 따르면 전 세계 수소 수요 급증에 따라 2050년 수소산업은 연간 2조 5,000억 달러(약 2,800조 원)의 부가가치와 누적 3,000만 개의 신규 일자리를 창출할 전망이다.


또한 수소위원회는 전 세계 수소에너지 수요는 2015년 8EJ에서 2050년 78EJ로 급격히 증가하며, 이는 전체 에너지 수요의 18%에 이를 것이라고 밝혔다.


2017년 기준 전 세계 수소전기차 보급 대수는 7,800대로, 세계 최초로 수소전기차 양산에 돌입한 현대자동차를 비롯해 일본의 도요타자동차와 혼다가 각축전을 벌이고 있다. 연료전지는 세계 연료전지 보급량의 80%를 차지하는 아시아 지역이 성장을 주도하고 있으며 전 세계적으로 기술 경쟁이 심화되는 추세다.


2011년 발생한 후쿠시마 원전사고를 계기로 ‘자립형 에너지 공급’에 주목하기 시작한 일본과 캘리포니아 주를 중심으로 수소 정책을 추진 중인 미국이 앞서 나가고 있으나 왕좌는 아직 비어 있다.


이에 따라 세계 각국은 수소경제 육성을 위한 정부 규모의 실행 계획을 발표하고 있다. 일본은 2017년 12월 ‘수소기본전략’을 책정하고 2030년까지 수소전기차 80만 대, 수소전기버스 1,200대, 수소충전소 900개소, 가정용 연료전지 530만 대 등을 보급한다는 내용을 밝혔다.


호주는 2018년 8월 ‘수소 로드맵’을 수립했다. 호주는 풍부한 자원을 활용해 수소를 수출 자원화할 계획이다. 중국이 2017년 발표한 ‘수소 이니셔티브 선언’에 따르면 중국은 2030년까지 수소전기차 100만 대, 수소충전소 1,000개소를 보급할 계획이다.


우리나라는 일본, 호주, EU 등 다른 나라들의 정책 추진 현황을 참고하고 우리가 가진 강점과 시장 환경 변화, 기술 발전 추이 등을 검토해 수소경제 활성화를 위한 2040년까지의 정책 방향성과 목표 및 추진전략을 담아 ‘수소경제 활성화 로드맵’을 완성했다.



대통령은 ‘수소전기차 홍보 모델’
미국과 일본은 국가의 대표가 직접 나서서 수소경제로의 이행을 공식적으로 선언한 바 있다. 미국의 부시 전 대통령은 2003년 1월 국가에너지 정책 및 연두교서를 통해 ‘수소연료 이니셔티브’를 주창하고, 2020년에는 수소 및 연료전지 신산업의 주도권을 잡을 것이라고 공표했다.


일본은 2002년 고이즈미 총리가 시정방침 연설에서 수소경제에 대한 의지를 표명한 데 이어, 아베 정부는 2017년 4월 ‘세계 최초 수소시대’를 선언하고 수소사회 구축을 위한 정책을 펼쳐나가기 시작했다.


우리는 어떨까. 문재인 대통령은 ‘2018 평창동계올림픽’ 개막을 앞두고 자율주행 기능이 탑재된 ‘넥쏘’ 모델을 직접 시승했다. 혁신성장 보고대회에서는 수소전기버스의 미세먼지 저감효과를 보여주는 시연행사에 참석하는 등 수소에 적지 않은 관심을 보인 바 있다.


<월간수소경제>는 지난해 7월, 수소 관련 업계 종사자 100여 명을 대상으로 문재인 정부의 수소에너지 정책에 대한 의견을 물었다. 문 대통령의 수소에너지에 대한 관심도는 어느 정도인지 평가해달라는 질문에 전체 응답자 중 52%(‘매우 많은 것 같다’ 20%, ‘많은 것 같다’ 32%)가 문 대통령이 수소에너지에 대해 관심이 많은 것으로 평가했다.


문 대통령이 임기 중 수소경제 이행에 대한 확고한 의지를 표명할 수 있을 것이라고 보느냐는 질문에는 ‘가능할 것이다’라는 응답이 절반이었으며, ‘불가능할 것이다’라는 응답은 22%로 나타났다.


수소산업계의 기대감 섞인 전망은 현실로 이뤄졌다. 지난달 17일, 문 대통령은 전국경제투어의 일환으로 방문한 울산에서 ‘수소경제 활성화 로드맵’을 발표하며 수소경제를 향한 정부의 의지를 재차 확인시켰다.


이날 울산시청에는 문 대통령을 비롯해 성윤모 산업통상자원부 장관, 유영민 과학기술정보통신부 장관, 조명래 환경부 장관 등 관련 부처 관계자와 산·학·연 관계자 200여 명이 참석한 가운데 ‘수소경제 활성화 로드맵’ 및 울산시의 ‘글로벌 에너지 허브도시 육성전략’ 발표, 수소경제 전시 관람 등이 진행되었다.


이 자리에서 문 대통령은 “수소경제는 에너지원을 석탄과 석유에서 수소로 전환하는 산업구조의 혁명적 변화로, 국가 에너지 시스템을 근본적으로 바꾸면서 신성장동력까지 마련할 수 있는 절호의 기회”라고 강조했다.


행사장인 울산시청에는 ‘수소경제 전체 밸류체인 및 생산’, ‘수소 활용-모빌리티’, ‘수소 활용-연료전지’로 구성된 수소경제 전시가 마련되었다. 현대자동차, 두산, 에스퓨얼셀, 세종공업, 엘켐텍 등 국내 기업들의 수소전기차 및 부품, 연료전지 기술력을 주의 깊게 관람하던 문 대통령은 “내가 바로 수소전기차 홍보 모델”이라고 말해 수소경제에 대한 의지를 재차 천명했다.



‘수소경제 활성화 로드맵’의 주요 내용
이번 로드맵은 ‘수소전기차’와 ‘연료전지’를 양대 축으로 세계 최고 수준의 수소경제 선도국가로 도약하는 것을 목표로 한다. 이에 따라 2040년 국내 수소산업은 연간 43조 원의 부가가치와 42만 개의 일자리를 창출할 것으로 전망된다.


이를 위해 정부와 민간이 역할을 분담해 △수송, 에너지 분야 등에서의 수소 활용 확대로 세계 시장 점유율 1위 달성 △그레이(Grey) 수소에서 그린(Green) 수소로 수소 생산 패러다임 전환 △안정적이고 경제성 있는 수소 저장 및 운송 체계 확립 △수소산업 생태계 조성 및 전주기 안전관리 체계 확립 등을 추진할 계획이다.


모빌리티: 2040년 수소전기차 620만 대 보급
우선 2040년까지 수소전기차 620만 대(내수 290만 대, 수출 330만 대)를 생산해 청정 교통 인프라를 구축할 계획이다.


그 중 수소전기승용차는 2022년까지 연간 생산량 3만 5,000대를 달성해 차량 가격을 5,000만 원 수준으로 낮춘다. 2025년에는 상업적 양산 수준인 연간 생산량 10만 대를 달성함으로써 차량 가격을 내연기관차 수준까지 끌어내리고 이때부터 구매보조금이 완전히 폐지될 예정이다.


또한 2022년까지 막전극접합체, 기체확산층, 고압용기 등 선진국에 비해 기술 수준이 낮은 핵심 부품에 대한 기술 개발을 추진함으로써 국산화율 100%를 달성할 계획이다.


수소전기버스는 2019년 7개 주요 도시 대상 35대(서울 7대, 부산 5대, 울산 3대, 광주 6대, 창원 5대, 아산 4대, 서산 5대) 보급을 시작으로 2022년까지 시내버스 2,000대를 수소전기버스로 대체할 계획이다.


광역버스는 수소전기버스 생산 확대, 수소충전소 보급 확산 등과 연계해 2021년부터 본격적인 보급을 시작하고, 2030년에는 전 노선에 수소전기버스를 투입하게 된다.


이외에도 경찰버스를 수소전기버스로 대체한다는 계획도 갖고 있다. 2020년 말까지 실증을 진행한 다음, 2021년부터 소요연한(8년)이 지난 버스부터 우선적으로 교체해 향후 전체 경찰버스를 수소전기버스로 교체할 예정이다.



수소전기택시는 2040년까지 8만 대를 보급할 계획이다. 올해 서울에서는 10대의 수소전기택시가 시범 운행을 시작한다. 이후 2021년에는 주요 대도시, 2023년에는 전국으로 확대한다는 계획이다. 이미 프랑스 파리에는 100대(투싼 75대, 미라이 25대)의 수소전기택시가 운영 중이다. 울산에서는 2016년부터 3개 기업이 10대의 수소전기택시를 운영했다.


또한 기술 개발을 추진해 현재 20만km 내외인 내구성을 2030년까지 50만km 이상으로 향상시킬 것이다.


수소전기트럭은 2040년까지 3만 대를 보급할 계획이다. 민간부문에서는 2021년부터 화물일반차를 수소전기트럭으로 전환하는 ‘물류운송 실증사업’을 추진한다. 2025년에는 수소전기트럭 전용 부품의 가격을 낮출 수 있는 기술을 확보해 2030년까지 수소전기트럭 부품 국산화율 100%를 달성할 것이다.


공공부문에서는 2020년까지 연료전지를 이용한 화물특수차(청소차, 노면청소차, 살수차 등) 기술 개발 및 실증을 완료하고, 2021년부터 본격적인 시범사업을 실시하게 된다. 이후 시범사업 성과 분석을 토대로 공공부문 친환경차 의무구매 대상에 상용차 포함 여부를 검토한다.


한편 선박, 열차, 드론, 건설기계 등 기타 모빌리티에 대한 수소에너지 적용과 관련해서도 기술 개발 및 실증을 추진해 수소 활용 범위를 넓힐 것이다.


충전 인프라: 2040년 1,200개소 구축
현재 14개소인 수소충전소는 2022년 310개소, 2040년 1,200개소로 증가할 전망이다. 수소전기차 보급 초기 시장에서는 설치보조금 지원을 통해 수소충전소 설치를 확대한다. 수소충전소 유형으로는 수소 파이프라인 연결형(설치비용 약 27억 원 소요), 수소가스 운반형(약 26억 원 소요), 도시가스 추출형(약 56억 원 소요) 등이 있다. 지역 특성에 맞는 수소충전소 보급을 위해 충전소 유형별로 설치보조금을 차등 지원할 예정이다. 한편 정부는 수소충전소 운영보조금 신설도 검토 중이다.



구체적인 수소충전소 구축 전략을 살펴보면 2019년에는 권역별 교통망 거점에 충전소 86개소를 구축한다. 이후 2022년에는 권역망 확대 및 연결로 전국에 310개소의 충전소를 구축해 2040년 수소충전소 1,200개소를 달성할 계획이다.


또한 입지제한 및 이격거리 규제 완화, 운전자 셀프충전 방안 마련 등 규제 완화를 지속적으로 추진하고, ‘규제 샌드박스’를 활용해 도심지나 공공청사 등 주요 도심 거점에 수소충전소를 구축할 것이다.


에너지: 2040년 발전용 연료전지 15GW 보급
로드맵에 따르면 2040년까지 발전용 연료전지 15GW(내수용 8GW)를 보급할 계획이다. 이와 관련해 2019년 상반기 중 연료전지 전용 LNG 요금제를 신설하고, 당분간 REC 가중치도 유지해 투자 불확실성을 제거한다. 그리고 2022년까지 국내에 1GW를 보급해 규모의 경제를 달성하고, 2025년에는 중소형 LNG 발전과 대등한 수준까지 발전단가를 낮출 것이다. 중장기적으로는 설치비 65%, 발전단가 50% 수준으로 하락할 것으로 보인다.



가정·건물용 연료전지는 2040년까지 2.1GW(94만 가구)를 보급한다. 이를 위해 설치 장소, 사용유형별 특징을 고려한 다양한 모델을 출시하고 공공기관이나 민간 신축 건물에 대한 연료전지 의무화도 검토한다. 연료전지 대여사업, 연료전지 열 및 전기 중개사업 등 새로운 비즈니스 모델 발굴도 고려 중이다.


재생에너지의 단점을 보완하는 수소가스터빈의 필요성이 커짐에 따라 2020년부터 수소가스터빈(혼소 및 전소) R&D를 추진할 예정이다. 2022년까지 수소혼소비율을 30%까지 끌어올리고, 기술 개발 및 실증을 통해 2030년부터 상용화에 돌입한다는 계획이다.


생산: 재생에너지 수전해 중심으로의 이행
수소경제 이행 초기 단계에서는 부생수소와 추출수소(화석연료 개질 수소)를 핵심 공급원으로 활용한다. 우선은 추가로 공급 가능한 약 5만 톤(수소전기차 25만 대 분량)의 부생수소를 활용한다.



또한 천연가스 공급망에 300~1,000Nm³/h 이상 수소추출기를 설치해 수소를 대량으로 생산하는 거점형 중·대규모 수소 생산기지를 구축한다. 정부는 올해 수소 생산기지 1기를 우선적으로 구축하고, 수소 수요를 감안해 연차적으로 확대할 계획이다.


수요처 인근 도심지 LPG·CNG 충전소 또는 CNG 버스 차고지에는 300Nm³/h 수소추출기를 설치한다. 도시가스 배관망을 활용해 추출수소를 생산하고, 권역별로 충전소에 공급하는 ‘마더 스테이션(Mother Station)’ 방식으로 운영할 예정이다.


또한 천연가스 외에도 하수슬러지나 생활폐기물과 같은 바이오매스를 활용하는 등 수소 생산 방식을 다양화한다.



궁극적으로는 재생에너지 수전해나 해외 생산 수소 활용 등을 통해 이산화탄소를 배출하지 않는 그린수소 생산국으로 도약할 것이다. 이와 관련해 2022년까지 MW급 재생에너지 연계 수전해 기술을 확보하고, 대규모 태양광 및 풍력발전과 연계해 수소의 대량생산을 추진한다.


로드맵에 따르면 수소 생산량을 2018년 13만 톤에서 2040년 526만 톤으로 확대하고, 대량의 수소를 안정적으로 공급함으로써 수소 가격을 3,000원/kg 이하로 낮출 계획이다.


저장 및 운송: 경제성·안정성 높은 수소 유통체계 구축
정부는 수소 저장 방식의 다양화 및 고도화, 수소 운송 방식 효율화 등을 통해 경제성과 안정성이 높은 수소 유통체계를 구축할 계획이다.


기체수소의 경우, 500bar 고압저장용기(튜브트레일러) 기술을 이미 확보하고 있으므로 압력 기준 등 관련 규제 완화를 통해 효율성을 높인다.


액체수소는 안전성 및 경제성 측면에서 기체수소보다 유리하다. 하지만 미국이나 유럽, 일본 등과 달리 우리나라는 아직 액화수소 플랜트가 없어, 2030년까지 핵심 기술 국산화를 추진할 것이다.


이외에도 톨루엔, 암모니아 등 유기화합물의 형태로 수소를 변환하는 기술, 수소저장합금을 이용한 고체 저장기술 개발에 대한 지원을 지속적으로 확대할 계획이다.


또한 수소 수요 증가에 맞춰 튜브트레일러 및 파이프라인 활용을 확대한다. 우선은 민간 주도로 수소 수요가 많은 곳에 파이프라인을 건설하고, 장기적으로 전국을 연결하는 수소 주배관을 건설한다는 계획이다.


전주기 안전관리 체계 확립 및 수소경제 산업생태계 조성
아직도 많은 사람들이 수소 하면 ‘수소폭탄’을 먼저 떠올린다. 이에 국민들이 도시가스 수준 이상으로 수소를 신뢰할 수 있도록 수소 생산부터 저장·운송, 활용 등 전주기에 걸쳐 확실한 안전관리 체계를 구축할 것이다.


이를 위해 수소 안전관리 전담 법령을 제정하고, 충전소 부품 및 시스템 등에 대한 안전기준을 국제 기준에 맞게 제·개정하며, 안전성 평가 센터를 운영한다. 또한 수소 안전에 대해 정확한 정보를 제공하고 국민 인식을 제고하기 위해 수소 안전 가이드북 보급, 수소 안전 체험관 구축 등의 프로그램을 확대할 것이다.



수소산업 생태계 조성과 관련해서는 안전관리 및 핵심기술개발 전문 인력을 양성하며, 2030년부터 15건 이상(전체의 20% 이상)의 국제표준을 제안하고 국제표준화 활동에서 적극적으로 참여할 것이다.


2021년부터는 수소의 생산부터 저장·운송, 활용 등 전체 밸류체인 관련 기관, 기업, 연구소가 집적된 ‘수소산업 클러스터’를 조성하고, 2022년까지 수소 도시 3곳을 시범적으로 구축할 것이다.


또한 2019년 중 ‘수소경제법(가칭)’을 제정해 수소경제 활성화를 위한 법적 기반을 마련한다는 내용도 담겨 있다. 법 제정과 연계해 국무총리를 위원장으로 하는 ‘범부처 수소경제 추진위원회’를 구성 및 운영하고, 중장기적으로는 수소경제 산업육성을 전담할 전문기관 설립도 검토한다.
 
수소경제 실현, 이제부터 시작이다
수소산업계 전체가 기다려온 ‘수소경제 활성화 로드맵’이지만, 아쉬운 점이 없는 것은 아니다.  ‘수소전기차와 연료전지를 양대 축으로 세계 최고 수준의 수소경제 선도국가로 도약’한다는 목표는 달콤하지만, 이를 실현하기 위한 구체적인 방안이 부족하다는 사실은 입 안을 쓰게 만든다. 주체가 명시되지 않은 계획은 어느 누구의 계획도 아니다. 또한 로드맵에는 구체적인 투자 계획 역시 빠져 있다. 빠른 시간 로드맵 목표 달성을 위한 ‘세부추진전략’이 모습을 드러내야 한다는 의견이 많다.


로드맵 수립 과정에 참여한 업계의 한 관계자는 “사실 로드맵 수립기간이 짧아 걱정이 되었지만 조만간 ‘수소경제법’이 입법되면 기본계획을 수립하게 되는 만큼 다시 한 번 들여다볼 수 있는 시간이 마련될 것”이라고 말했다. 이어 “그럼에도 로드맵을 뒷받침 할 부문별 로드맵과 추진전략이 제시돼야 진정한 로드맵으로서의 역할과 기능을 하게 될 것”이라고 첨언했다.


이번에 발표된 ‘수소경제 활성화 로드맵’은 전체적인 맥락을 파악하기 위한 소축척 지도다. 당장 한 발을 내딛기 위해서는 보다 상세한 지도가 필요하다. 최근 발족된 수소경제 표준포럼은 2월 중 ‘수소경제 표준 로드맵’ 발표를 예고했다. 이처럼 기술 개발, 인력 양성 등 각 분야에서 상세 로드맵이 별도로 발표돼야 할 것이다.




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