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십년지대계, 범부처 수소 기술개발 사업

총 사업비 2조7,000억원 규모…수소경제 핵심 R&D
‘수소공급’ 인프라 구축 위한 핵심기술 개발‧실증 사업
과기부‧산업부 등 ‘범부처 수소 R&D 협의체’가 참여



[월간수소경제 성재경 기자] 지난 7월 28일 서울 양재 aT센터에서 ‘범부처 수소 기술개발 사업 기획 대국민 공청회’가 열렸다. 과학기술정보통신부, 산업통상자원부, 국토교통부, 해양수산부, 환경부, 특허청 등 정부를 대표하는 6개 부처가 참여하는 ‘수소 기술개발 사업’에 대한 예비타당성 조사 보고서 제출을 앞두고 미진하거나 보완해야 할 부분에 대한 의견을 묻는 공청회 자리였다.


이번 공청회는 유튜브 생중계로도 함께 진행됐다. 이 사업의 정확한 명칭은 ‘수소 공급 인프라 구축 핵심기술 개발 및 실증’으로 △수소에너지 공급 인프라를 구축하기 위한 핵심기술 개발, △전주기 수소산업 생태계 조성, △수소에너지 기반 에너지 전환 달성을 목표로 추진되는 국가 R&D 사업이다. 


사업 기간은 2022년부터 2030년까지 9년간으로, 총 사업비 2조7,400억 원에 이르는 대규모 R&D라는 점에 이목이 쏠린다. 특히 중점 영역이라 할 수 있는 세부과제를 세 가지로 제시한 점이 돋보인다. 1세부는 국내 수소생산·공급 인프라 구축을 위한 기술개발, 2세부는 해외 수소공급 네트워크 구축을 위한 기술개발(CO2-free 그린수소 도입), 3세부는 수소도시 인프라 기반의 통합 실·검증을 제안하고 있다.


3세부의 경우 각 지자체에서 벌이는 수소도시 기반 통합 실증사업과도 관련이 있다. 이를 통해 환경성과 경제성을 평가하고, 여기서 나온 데이터를 연구개발에 다시 반영해 주요 정책 결정의 데이터로 활용하겠다는 방안이 참신하게 다가온다. 



‘범부처 수소 R&D 협의체’에서 기획


정부는 지난해 10월 31일 세계 최고 수준의 기술력으로 수소경제 선도국으로 도약한다는 목표 아래 ‘수소 기술개발 로드맵’을 발표했다. 수소기술 로드맵은 수소의 생산, 저장·운송, 활용, 안전·환경 인프라에 이르는 전주기에 대한 중장기 R&D 전략을 제시하고 있다. 하지만 수소의 생산, 활용처 등 세부 내용에 따라 주관 부처가 다르고, 수소 전주기 구성 요소가 복잡해 부처 간의 연구개발 성과를 연계해 효율성을 높여야 한다는 지적이 있어왔다.




예를 들어 수전해 소자의 원천기술은 과기부, 시스템 실증은 산업부, 최종적으로 수소도시에서 실증하는 일은 국토부, 규제는 환경부, 표준 인증은 특허청 같은 식으로 부처별로 일을 나눠서 처리하는 구조다. 이처럼 별개의 사업으로 연구개발을 진행하기보다는 통합적인 관점에서 협력하는 구조로 일을 추진하는 것이 훨씬 효율적이다.


또 수소전기차나 연료전지 분야의 기술력에 반해 수소 생산, 저장·운송 분야는 역량이 취약한 편이다. 수소 관련 특허 출원도 수소 활용과 수소 생산기술에 집중되어 핵심기술에 대한 투자가 절실한 상황이다. 정부는 이런 문제를 극복하기 위해 지난해 12월 ‘범부처 수소 R&D 협의체’를 구성했다. 


범부처 협의체에는 과기부, 산업부, 국토부, 해수부, 환경부, 특허청 등 6개 정부 부처를 비롯해 한국연구재단, 한국에너지기술평가원, 국토교통과학기술진흥원, 해양수산과학기술원, 한국환경산업기술원, 한국특허전략개발원 등 전문기관이 참여하고 있다. 


한국과학기술연구원(KIST) 청정신기술연구소의 한종희 소장이 이 협의체의 총괄기획위원장을 맡고 있다. 




“올 2월에 전문가 기획위원회를 꾸리고, 기획위원회 운영 총괄 회의 5차, 분과회의 4차 등을 통해 상세 기술 이슈를 파악하고 후보 기술을 도출했습니다. 저는 여기서 총괄기획위원장을 맡아 전문가 70여 분과 함께 본 사업의 목적에 맞는 기술을 도출하는 역할을 수행했죠.”


공청회에서 나온 이야기를 토대로 한종희 위원장에게 질의서를 만들어 보냈다. 그 답변 내용을 흐름에 맞게 정리했다.


 

국방, 외교를 뺀 대부분의 부처가 속해 있다. 이번 범부처 협의체 활동의 의의랄까, 개인적으로 의미가 크다고 생각하는 점은 무엇인가.

수소 관련 기술의 개발이 상용화에 근접해 수소의 활용이 확대되면, 각 부처들은 관련 업무에 따라 수소의 이용을 관할하게 된다. 예를 들어 과기부는 수소전기차에 대한 원천기술을 개발하고, 산업부는 산업화 기술을 개발해 자동차 산업을 활성화하고, 국토부는 자동차 운행에 관련된 규제 등에 관여하고, 환경부는 환경에 대한 규제를 수행하게 된다. 따라서 각 부처에서 수소기술을 대하는 시각과 입장이 다를 수밖에 없다. 이번 기획은 이렇게 서로 다른 시각과 입장을 가지고 있는 부처들이 수소경제 실현을 위해 함께 협력해서 기술개발을 하고자 모였다는 데 큰 의의가 있다. 이렇게 함께 가야 수소기술의 개발 단계에서부터 다방면의 검토가 이뤄지고, 올바른 방향으로 개발되어 목표한 바를 이룰 수 있게 된다.

 

폭넓은 분야의 과제를 살피며 세부 전략을 짜는 일이 쉽지 않아 보인다. 그 과정에서 느낀 점이 있다면.

여러 기술을 조율하는 일이 가장 어려웠던 것 같다. 각각의 기술들은 모두 중요성을 가지고 있지만, 이번 기획의 목적에 맞는 부합도에 따라 배재되는 기술도 있었고, 규모가 축소되는 경우도 있었다. 이렇게 배제되거나 축소된 기술들이 중요하지 않다는 건 아니다. 다만 이번 사업의 목적에 부합되지 않았다는 점을 다시 한 번 강조하고 싶다. 이런 조율 과정에서 의도가 정확하게 전달되지 않아 어려움을 겪을 때가 많았다. 그럴 때마다 많은 분들의 도움을 받았다. 그분들께 진심으로 감사드린다.



1, 2, 3세부로 나눈 ‘세부과제’에 일단 눈길이 간다.

본 사업의 목적은 수소에너지 공급 인프라를 구축하기 위한 핵심기술을 개발해 수소경제로 전환하는 데 있다. 즉, 이 사업은 활용보다는 수소 공급망을 구축하는 데 필요한 기술을 개발하고 이를 통해 활용기기의 보급을 확대하는 데 중점을 두고 있다. 수소를 생산하고 저장·공급하는 기술은 세계적으로 수소 활용 기술보다 덜 성숙되어 있다. 따라서 좋은 전략을 가지고 지속적으로 연구개발에 임한다면 세계적인 우위를 점할 수 있을 것으로 기대된다.


말씀한 대로 본 사업은 3개의 세부과제로 구성되어 있다. 1세부는 국내 수소 생산·공급 인프라에 관련된 기술, 2세부는 해외에서 수소를 수입할 경우 필요한 기술, 3세부는 도시 기반의 실증과 이에 필요한 기술을 개발하는 과제다. 세 과제는 언뜻 보면 독립적일 수 있지만, 사실은 서로 밀접하게 연관되어 있다. 해외에서 생산된 수소는 국내 공급망에 경제적으로 연결될 수 있어야 하고, 또 수소의 공급은 수급 균형을 잘 맞추기 위한 통합관리가 필요하기 때문에 도시 기반의 실증이 요구된다. 이러한 점에서 세 과제가 밀접하여 연계되어 있고 전략적으로 구성되어 있다.

 

3세부 ‘수소도시 인프라 기반의 통합 실·검증’에 대한 이야기를 듣고 싶다. 지금껏 보지 못했던 새로운 시도다. 

수소 공급은 지역에 따른 수급 변화에 대응하고, 또 사용자가 쉽게 사용할 수 있어야 한다. 3세부 과제에서는 도시 단위의 실증을 통해 이러한 수소의 대량공급, 운영시스템을 실증하고 또 향후 온실가스 배출이 없는 수소의 공급 인프라를 실증하고자 한다. 이러한 실증은 국토부를 중심으로 과기부, 산업부, 해수부, 환경부까지 참여해 모든 부서들이 함께 협력하는 것으로 되어 있고, 이 같은 협력이 이루어지지 않으면 성공할 수 없는 과제이기도 하다. 




통합 실증은 국토부 주도로 추진하지만 수소 생산, 저장, 운송 등에 관한 각각의 기술들은 과기부, 산업부, 해수부 등 각 기술을 관할하는 부처에서 선행 개발 후 연계 실증하는 구조로 되어 있다. 우리나라의 수소시범도시와 같이 제한된 장소에서 단일 기술 등을 실증하는 과제가 일본, 유럽을 중심으로 수행되고 있지만, 이러한 통합적인 실증은 국내외에서 이루어진 바가 없다. 이러한 실증을 통해 도시에너지 모델이 도출될 수 있으며, 이 모델이 향후 우리나라의 수출 상품으로 발전할 수 있기를 희망한다.



수소 공급망 구축을 위한 

핵심기술 개발


과기부가 지난 7월 1일, 제1회 수소경제위원회에서 발표한 ‘수소 기술개발 로드맵 이행현황 및 향후 계획’ 보고서를 보면 눈길을 끄는 대목이 있다. 다가올 신재생에너지 시대에 대비한 국내 수소 분야의 R&D가 ‘활용’ 부문에 편중됐다는 점이다. 


부처별 수소 R&D 투자 규모를 보면 산업부가 60.5%로 가장 많고, 과기부(24.1%)와 국토부(9.4%)가 그 뒤를 잇고 있다. 분야별 1,000개 기업의 분포도를 봐도 활용이 69%로 가장 많고, 저장·운송 10%, 충전 6%, 생산 3% 순이다. 생산·저장·운송·충전 분야는 중소기업 위주로 구성되어 있지만, 활용 분야는 대기업 주도로 생태계가 짜여 있어 그동안 대기업의 활용 분야를 중심으로 R&D가 집중된 측면이 있다.




과기부의 보고서는 향후 국가 R&D 투자를 수소 공급망(생산→저장·운송→충전)에 초점을 맞춰 진행하겠다는 내용을 담고 있고, 이는 이번 ‘범부처 수소 기술개발 사업’에 그대로 반영이 되어 있다. 후보기술의 중요성, 중복성 등을 검토해 50여 개에 이르는 우선추진 과제를 선정했고, 이 과제들은 지난 8월 13일에 신청된 예비타당성 보고서에 담겨 오는 9월까지 기술성 평가를 받게 된다. 


한종희 위원장은 “본 사업은 일정대로 8월 13일에 예타 신청을 마치고, 현재 기술성 평가 중에 있다”며 “평가 과정에서 과제가 수정되는 일이 많아 각 부문별 대표 과제를 두고 구체적인 답변을 하는 것은 맞지 않다”며 말을 아꼈다. 다만 액화수소 수입과 관련한 기술개발 과제가 이번 기획에 포함된 사실은 인정했다.

 


개인적인 의견을 묻고 싶다. 그동안 활용 부문에 R&D가 집중된 이유가 무엇이라고 생각하나.

국내 수소기술을 보면 수소전기차와 연료전지 발전 분야의 기술은 세계적으로 앞서 있다. 이는 정부와 산업체의 지속적이고 적극적인 의지와 투자의 결과라고 생각한다. 정부는 국내 산업체의 수요에 따라 기술개발 투자를 하는데, 당시 국내에는 수소전기차와 발전용 연료전지에 관심이 있는 산업체의 수요가 있었고, 정부와 산업체가 이를 지속적으로 추진해 현재의 기술 경쟁력을 얻었다. 지금 보면 이것이 분야에 대한 편중으로 보일 수도 있지만, 활용 분야 중심의 기술개발은 20여 년의 노력으로 저변이 확대되면서 지금의 공급 사슬을 갖추게 된 면이 있다. 이제 이러한 선택과 집중으로 얻어진 결과를 바탕으로 우리가 부족한 분야의 기술개발로 확대하는 전략이 최근 정부가 수립한 ‘수소 기술개발 로드맵’을 포함한 여러 계획에 담겨 있다. 물론 이번 사업도 이러한 전략에 따라 기획됐다.

 



외국의 ‘수소 로드맵’이나 ‘R&D’ 사례는 어떤가? 최근에 나온 ‘유럽 수소전략’만 해도 수전해 같은 수소 공급 측면에 집중하고 있고, 일본 또한 해외 수소 도입에 적극적이다.

최근 들어 수소에 대한 관심은 선진국을 중심으로 더욱 커지고 있다. 이는 수소경제가 가시화되면서 기술 주도권을 잡으려는 경쟁에 기인한 것으로 보인다. 하지만 각 나라가 처한 환경은 매우 다르다. 유럽, 호주, 일본, 중국 등의 로드맵이나 계획들을 보면 겉보기엔 비슷할지 몰라도 내용 면에서는 다른 점이 많다. 유럽의 경우에는 이미 많이 보급된 재생에너지를 이용한 그린수소의 생산과 공급 확대를 위한 기술개발에 초점이 맞춰져 있고, 호주의 경우에는 자국의 풍부한 자원을 활용해 수소를 생산하고 수출하는 데 필요한 기술개발에 중점을 두고 있다. 


일본은 앞선 수소전기차 기술과 가정용 연료전지 기술을 바탕으로 수소 생산과 공급 기술을 고도화해 기술을 선도하겠다는 목표로 기술개발을 수행하고 있다. 수소의 활용이 급격히 늘어날 경우를 대비해 우리나라와 일본은 수소를 값싸게 수입한다는 계획을 똑같이 가지고 있고, 관련 기술을 적극 개발하고 있다. 수소는 부피가 큰 기체라 액체나 액상으로 전환해서 운반하는 것이 경제적인데, 이를 위해 여러 가지의 기술이 검토되고 있고, 이를 개발하고 실증하는 일도 이번 기획에 포함되어 있다. 

 

지난 6월에 산업부가 수소 관련 30개 기업·기관과 업무협약을 맺고 ‘해외 청정수소 공급망 구축’에 나서기로 했다. 이런 움직임과도 관련이 있어 보인다.

그렇다. 앞서 말했듯 대량의 수소를 해외에서 수송하기 위해서는 기체보다는 액체 상태로 들여와야 경제적이다. 수소를 액체 상태로 저장하는 방법은 여러 가지가 있다. 우선 액화수소로 들여오는 방법이 있고, 수소가 포함된 액상화합물 형태로 운반한 뒤 여기서 다시 수소를 추출하는 방법이 있다. 후자의 경우 주로 유기화합물(LOHC)에 수소를 저장하거나, 암모니아 같은 수소화합물을 사용한다. 이러한 액상화합물은 이미 해상 운송을 통해 교역되고 있어 따로 기술 개발이 필요하지 않다. 


따라서 액상화합물에 수소를 경제적으로 저장하고 추출하는 방법이 개발될 예정인데, 이는 기존의 촉매화학공정과 매우 유사해, 화학 분야에 경험이 많은 우리나라에 적합한 방법이라 할 수 있다. 액체수소의 경우는 아직 액체를 해상 운송하는 기술이 세계적으로 초기 단계에 있다. 이 사업은 액체수소 수송선과 화물창 등 운송이나 하역, 저장에 필요한 기술의 개발을 포함하고 있다. 이런 사업이 성공적으로 수행된다면 2030년에는 우리 기술로 만든 액체수소 운반선이 대양을 항해하는 모습을 볼 수 있을 것으로 기대된다.

 

‘수소안전’에 대한 이슈가 있다. 수소충전소만 해도 주민 반대로 설치에 어려움을 겪고 있다. 이번 기획에 수소안전에 대한 과제도 들어 있나.

수소안전에 대한 연구는 시급성 때문에 이미 진행되고 있는 것들이 많이 있다. 물론 본 사업에서도 겹치지 않는 선에서 안전에 대한 연구를 진행할 예정이다. 소재, 부품, 시스템의 안전과 화재 전이 예방과 같은 시설, 설치의 안전 그리고 사고예방 기술까지 많은 것들이 포함되어 있다. 안전에 관한 연구개발은 독립 과제로 진행되기도 하고, 실증과 연계한 과제 안에서 함께 진행하기로 한 부분도 있다. 수소라는 물질은 16세기에 알려졌기 때문에 그 특성을 잘 알고 있고, 이는 곧 우리가 안전하게 사용할 수 있는 방법을 개발할 수 있다는 뜻이기도 하다. 본 사업뿐만 아니라 이미 진행되고 있는 연구에 따라 수소 사용에 따른 안전성이 확실하게 보장될 것이고, 직접적인 경험을 통해 수용성도 향상될 것으로 보고 있다. 





예비타당성 조사 거쳐 

내년 4월 확정


‘수소 공급 인프라 구축 핵심기술 개발 및 실증’으로 불리는 본 사업은 현재 기술성 평가를 진행 중이다. 9월에 마무리되는 기술성 평가를 거쳐 10월부터 본격적인 예비타당성 조사에 들어가 내년 4월에 범부처 수소 기술개발 과제가 최종 확정이 된다.


향후 계획을 보면 ‘범부처 수소 R&D 협의체’를 중심으로 수소 연구개발을 지속적으로 모니터링하고, ‘수소 기술개발 로드맵’을 5년마다 현행화(現行化, Actualizing)한다는 내용이 나온다. ‘현행화’라는 말은 계획을 탄력 있게 재구성해 현실에 맞게 고쳐갈 수 있는 여지를 뜻한다. 이를 두고 한종희 위원장은 이렇게 말했다.


“작년에 발표된 ‘수소 기술개발 로드맵’은 롤링 플랜으로 5년마다 현행화하는 것으로 작성되었습니다. 그 이유는 많은 기술개발이 불확실성을 가지고 있기 때문이죠. 여러 가지 수소 저장·운송 방식 중 어떤 것이 가장 경제적이고 안전하고 편리한지, 현 시점에서 결정을 하기가 어려운 점이 있어요. 기술개발이 좀 더 진행되어야 선명해지는 것들이 있고, 그때 우리가 집중할 수 있는 기술을 선택해서 집중 개발에 나설 수 있죠. 이러한 관점에서 우리의 수소 기술개발 로드맵은 주기적인 업데이트를 통해 더욱 정교한 전략으로 발전할 수 있다고 생각합니다.”




수소에 대한 관심이 뜨겁다. 단순히 수소에너지를 활용하는 측면이 아니라 기후환경 변화에 대응하는 에너지의 전환이라는 측면에서 재생에너지와 연계한 그린수소 생산에 대한 연구가 활발해지고 있고, 정부나 기업의 정책적인 투자도 늘고 있다. 한종희 소장은 “수소경제는 매우 광범위한 분야에서 여러 가지 기술의 개발과 적용을 필요로 하는 만큼, 눈앞의 것만 보지 말고 장기적인 시각으로 접근해야 한다”는 당부를 잊지 않았다. 


수소 기술개발만 한정해서 보면, 백년지대계까지는 몰라도 ‘십년지대계(十年之大計)’는 세운 셈이다. 내년 4월이면 그 10년의 윤곽이 좀 더 선명하게 드러날 전망이다.





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