[수소 비전] 글로벌 수소경제 '장기 레이스' 채비 절실

최근 기후변화에 대한 위기감 고조와 코로나19 팬데믹 이후 경기 회복 정책과 맞물리면서 수소경제에 대한 관심이 빠르게 확산하고 있다.

수소는 탄소배출이 발생하지 않는 친환경 에너지원으로, 에너지 운반체로 활용할 경우 재생에너지의 간헐성을 보완하고 신재생에너지 활용 확대에 기여할 수 있어 탄소중립을 위한 에너지 체계에서 주요 에너지원으로 활용될 가능성이 크다.

다만 수소경제의 성장은 2030년 이후에나 본격적으로 나타날 것으로 제시되고 있다. 수소경제를 구성하는 단계별 기술의 상용화, 관련 정책의 구체화 등에 상당 기간이 요구되기 때문이다.

수소경제의 확산은 장기적 관점에서 진행될 것으로 보이는 만큼 다양한 불확실성 또한 내포하고 있는 것으로 판단된다.

12일 업계에 따르면 최근 전 세계적인 탈탄소 노력, 각국의 정책 변화, 기술의 발전 등을 고려할 때 수소경제의 장기적인 성장 및 저탄소 수소(블루수소와 그린수소) 중심의 구조 변화가 가능할 것으로 예상된다.

수소경제 밸류체인은 수소의 생산, 저장 및 운송, 활용으로 구분될 수 있다.

수소경제 전반의 성장을 위해서는 기존에 수소가 생산 및 사용되는 방식과 달리 △경제성 있는 저탄소 수소의 대규모 공급 △안정성과 효율성을 확보한 저장 및 운송체계 확보 △연료전지 발전과 수소연료전지차, 산업용 수요 등 수소의 신규 수요 확대 등 밸류체인 전반의 발달이 함께 필요하다.

현재까지 상당 부분의 기술이 상용화 이전 단계로, 장기적 성장 과정에서 기술 변화로 인한 산업 변동성이 존재한다. 단계별 균형적인 개발과 경제성 및 안전성 확보가 함께 이뤄져야 수소경제 전반의 성장 및 전체 에너지 체계에서의 비중 확대가 가능해진다.

저탄소 수소의 생산은 수소경제 확대의 핵심으로 꼽힌다. 현재 블루수소의 생산단가는 그레이수소 대비 약 45% 높고, 그린수소는 네 배 이상에 이르는 것으로 파악된다. 이는 수소 공급 인프라 부족, 부생수소 생산지 편중에 따른 수송비용과 전반적인 수요 부족으로 경제성이 낮기 때문이다.

블루수소의 경제성 확보를 위해서는 저렴한 천연가스의 안정적 공급, CCUS(탄소 포집 및 저장) 기술 개발이 요구되고, 그린수소는 재생에너지원 생산 전기 가격의 하락, 수전해 설비 투자비용 하락 등에 의해 생산비용이 축소될 전망이다.

제반 생산 인프라 구축과 상용화 기술 확보가 동반될 경우 저탄소 수소는 2030~2040년에 그레이수소 대비 경제성을 확보할 수 있을 것으로 전망된다.

대규모 수소 저장 및 운송을 위해서는 안정성 및 경제성이 상대적으로 우수한 액화저장 및 운송이 확산할 전망이다.

수소를 초저온 냉각을 통해 액체 상태로 저장, 운송하게 하는 액화수소플랜트는 기존에 생산되고 있는 수소의 운송에 바로 적용할 수 있어 최근 국내 기업의 수소 관련 투자 중 상당 부분이 액화수소플랜트로 구성됐다.

수소의 활용과 관련해서는 수소연료전지차, 연료전지 발전 등이 중심이 될 전망이다. 수소연료전지차 시장은 2019년 이후 확대되고 있으며 국내 판매량이 전 세계 판매량의 50%를 웃돈다.

최근 각국의 수소 관련 정책과 관련 기술의 발달이 진전되고 있으나, 충전 인프라 부족과 높은 연료전지 가격 등은 시장 확대의 제약 요인으로 작용하고 있다.

연료전지 발전 또한 국내 설치 용량이 전 세계 용량의 22%를 구성하고 있다.

국내의 경우 HPS(수소발전의무화제도) 도입 등으로 연료전지 발전 규모 확대 요인으로 작용하지만, 현재까지 대부분 천연가스를 연료로 하고 있어 장기적 성장을 위해서는 대규모의 저렴한 저탄소 수소 공급체계 구축이 필요하다.

송미경 나이스신용평가 실장은 "향후 수소경제의 성장은 밸류체인의 핵심을 구성하게 될 각 단계의 기술 개발 속도와 개발의 방향 등에 큰 영향을 받을 전망"이라며 "기술 개발과 관련한 변동성이 수소경제의 장기적 전망에 내재해 있는 것으로 판단된다"고 말했다.

수소 수요도 가파르게 증가할 것으로 보인다.

국제에너지기구(IEA)는 전 세계 수소 수요가 2070년까지 현재의 일곱 배로 증가하면서 5.2억t에 이를 것으로 예상한다. 또 전체 에너지 수요 중 비중이 2019년 기준 1%에서 2070년 13%로 상승할 것으로 전망했다.

현재는 수소가 주로 산업용 원료로 활용되고 있지만, 수소 활용 분야의 기술 발전과 더불어 수송과 전력 부문에서 수소 수요가 빠르게 증가할 것으로 예상된다.

국내 수소 수요 또한 기존 산업용 위주에서 수송과 전력 부문을 포함한 여러 분야에서 수요가 증가할 것이며 2020년에 비해 2050년에는 약 5.8배 규모로 상승할 것으로 전망된다.

또한 현재 부생수소와 화석연료 개질에 의존하고 있는 수소의 생산은 2070년까지 수요에 대응하는 수준으로 증가하면서 동시에 대부분 저탄소 수소로 구성될 것으로 예상했다.

그러면서 최근 수년새 주요 국가들의 수소경제 관련 정책 제시가 이어지고 있다. 7월 기준 전 세계 30여개 국가에서 '수소 로드맵'이 발표되면서 수소산업 밸류체인 전반에서 359개 대형 수소 프로젝트가 공표됐다. 2030년까지 글로벌 수소 프로젝트 및 투자 규모는 5000억달러로 전망된다.

국가별 자원 보유 현황이나 기술 현황에 따라 수소경제 전환을 위한 세부 정책 방향은 상이하다.

다만 2020년까지는 EU, 일본 등이 주도하는 분위기였으나, 올 초 조 바이든 대통령 당선 이후 미국도 '그린뉴딜' 추진 등으로 이러한 흐름에 동참하면서 전 세계적으로 수소경제로의 전환 속도는 더욱 빨라질 것으로 보인다.

우리나라의 경우 7일 발표한 '수소 선도국가 비전'을 통해 올해 22만t 수준인 연간 수소 사용량을 2030년 390만t으로 확대하기로 했다. 정부가 2019년 1월 발표한 '수소경제 로드맵'에서 목표로 내건 2030년 수소 사용량 194만t의 두 배에 달하는 규모다.

수소경제 로드맵에는 없던 2050년 목표치는 현재의 100배가 넘는 2700만t으로 잡았다. 생산과정에서 저탄소 수소 비율은 2030년 50%, 2050년 100%로 높이기로 했다.

각국의 수소 관련 정책은 장기적으로 저탄소 수소 확보를 공통으로 제시하고 있는 가운데 자국의 특성에 따라 수전해 위주의 수소 공급 확대(EU, 독일), 해외 수소 도입을 통한 수소 확보(일본), 풍부한 재생에너지원을 활용한 그린수소 수출(호주) 등의 목표를 제시하고 있다.

주요 국가들의 수소 관련 정책 발표가 2019년 이후에 집중되고 있고 장기계획과 더불어 중단기적으로 목표를 구체적으로 제시하고 있음을 감안하면 향후 수소 관련 산업에 대한 정책적 지원 확대는 이전보다 급속하게 이뤄질 가능성이 있는 것으로 판단된다. 이는 수소경제 성장을 앞당기는 요인으로 작용할 수 있을 전망이다.

뿐만 아니라 정부의 법적·제도적 지원과 적절한 자원 배분을 위한 컨트롤타워로서의 역할이 초기 시장 성장을 위한 촉진제로써 중요한 역할을 할 것으로 보인다.

개별 기업간 적극적인 협업 노력도 중요하다. 밸류체인 내 후발 업체들은 선도업체와의 전략적 제휴 등을 통해 기술 개발 기간 단축 및 투자 라스크 완화가 가능하고, 선도업체들은 기술 표준 확립과 시장 성장 촉진, 투자 부담 완화 등의 측면에서 후발 업체들과의 협업을 고려할 수 있을 것이다.

김호섭 한국신용평가 연구위원은 "경제성 확보, 제반 인프라 구축 등이 수반돼야 하는 만큼 수소경제 전환은 장기간에 걸쳐 단계적으로 진행될 것"이라면서 "이에 정부는 초기 시장 성장 및 생태계 조성을 위해 적극적인 지원 정책을 펼쳐야 하며 개별 기업들은 기술 개발 기간 단축을 위한 상호 협력을 강화해야 할 것"이라고 주장했다.

한편 한국은 지형 및 지리적 여건상 국내에서 저탄소 수소 생산단가 경쟁우위를 확보하기 어려울 것으로 보인다. 때문에 해외 수소 수입을 위한 안정적인 공급체계 구축이 필요하다는 목소리가 제기된다.

일본의 경우 이미 발 빠르게 저탄소 수소 수입에 대한 공급체계를 구축해 나가고 있으며 국내 수소 생산 업체들도 해외 그린수소 사이트 발굴 프로젝트에 적극 참여하고 수급 상황 및 가격경쟁력을 고려한 유연한 생산 포트폴리오 전략을 수립해야 할 것으로 보인다.