국내 실정에 적합한 상세 기술개발 계획 도출

수소경제 불확실성 해소에 기여

정부가 지난 1월 발표된 수소경제 활성화 로드맵을 이행함과 동시에 수소경제 세계 수소기술 선점을 목적으로 범부처 ‘수소경제 기술개발 로드맵’을 발표했다.

과기술정보통신부와 산업통상자원부, 국토부, 해양수산부 환경부, 특허청 등 6개 관계부처는 지난 10월 31일 최기영 과기정통부 장관 주재로 열린 ‘제9회 과학기술관계장관회의’에서 ‘수소 기술개발 로드맵(이하 기술로드맵)’을 최종 확정했다.

이번 기술로드맵은 6개 관계부처와 산·학·연 전문가 약 70여명으로 구성된 민·관합동 추진단에서 약 8개월간의 기간을 거쳐 각종 분석을 통해 국내 수소 기술의 현 수준을 직시하고 미래 전망을 예측해 국내 실정에 맞는 상세 기술개발 계획을 도출해 냄으로써 수소경제에 대한 불확실성을 해소하는데 기여할 수 있을 것으로 전망된다. 특히 이번 로드맵에는 수소 생산, 저장·운송, 활용(수송수단), 활용(발전·산업)과 같은 수소 생태계 기본 구성요소 뿐 만 아니라 안전·표준·인증·환경 등 기반요소들 내용이 모두 포함해 완성도를 높였다.

기술로드맵은 5개 수소기술 39개 세부기술로 분류됐으며 각 세부기술은 시장·정책·기술 동향 및 정부 투자현황과 특허·논문 등의 조사를 통한 체계적인 분석으로 국내 실정에 맞는 기술개발 전략이 도출됐다. 또한 정부가 올해 잇따라 발표한 수소경제 표준화 전략 로드맵, 미래자동차 산업 발전전략, 수소인프라 및 충전소 구축방안 등의 정책들과도 일관된 방향성을 갖도록 수립됐다.

정부 관계자는 “이번 기술로드맵에서는 세계 최고 수준의 기술력을 확보해 수소경제 선도국으로 도약하는 것을 비전으로 삼고 기존 계획들과의 정합성을 고려해 각 분야의 기술개발 목표를 설정했다”고 밝혔다. 아울러 “목표 달성에 직접적인 기여도가 높은 핵심 분야를 도출해 그 중 선진국과 초기 경쟁선 상에 있는 분야는 원천기술 확보에, 빠른 시장진입이 필요한 분야는 시스템 개발 및 제품 완성에 주력하는 투 트랙 전략을 제시했다”고 덧붙였다. 뿐만 아니라 수소산업 전반의 기술자립도 제고를 위해 소수 독점성이 강하고 가격 비중이 높은 핵심 소재·부품에 대해서는 국산화 및 성능개량을 추진하는 전략도 제시했다.

이번 기술로드맵 마련으로 각 부처는 수소경제 이행을 위한 체계적인 연구개발(R&D)를 추진해 나갈 수 있을 것으로 기대하고 있으며 기술로드맵에서 제시한 핵심기술에 대해서는 부처 간 협업을 통해 ‘범부처 기술개발사업’을 추진, 수소경제 조기 구현에 앞장설 계획이다. 더불어 정부는 6개 부처 및 소관 연구관리전문기관으로 ‘범부처 수소 R&D 협의체’를 구성해 각 부처의 R&D 추진현황 및 성과를 공유하고 기술로드맵은 5년 주기로 현행화해 이행력을 강화해 나갈 방침이라고 밝혔다.

추출기·수전해 등 생산설비 기술개발

기술로드맵의 주요내용을 살펴보면 우선 생산 분야에서 정부는 2040년 연간 약 526만톤의 수소 수요량에 대응하고 화석연료 수준으로 수소 가격경쟁력(공급가격 3,000원/㎏) 확보, 기후변화 대응(온실가스 저감)을 위한 단계별 기술개발을 추진해 친환경 수소로 점진적 전환을 꾀한다는 방침이다.

초기단계인 2025년까지는 온사이트형 수소충전소를 위한 300~1000N㎥/h규모의 소형 천연가스 개질 시스템과 거점형 수소생산시설을 위한 1000N㎥/h 이상의 중형 추출시스템을 개발해 저가 수소 대량 생산기술 확보에 나선다. 이어 2030년까지는 친환경 수소생산 확대를 목적으로 시스템 효율 50㎾h/㎏-H₂, 100㎿급의 고효율·대용량 수전해 시스템 기술개발에 나서고 태양광·풍력 등 다양한 재생에너지원과의 연계를 위한 기술개발 및 실증도 추진한다.

이 같은 정부계획은 추출수소 기반으로 초기 수소생산·공급인프라를 조성하고 점차적으로 재생에너지와 연계한 청정그린수소 생산·공급망을 구축하겠다는 의지를 담고 있다.

기체·액체수소, 저장·운송 부문 기술개발 및 제품화 추진

이와 함께 기체·액체수소에 대한 저장·운송부문 기술개발도 추진된다.

우선 기체저장·운송 기술을 고도화해 수소 운송비용을 2040년 ㎏당 약 700원까지 절감하고 해외에서 생산한 수소를 수입할 경우 수소를 대량으로 안정성 있게 저장·운송할 수 있는 액체수소·액상수소화물 저장·운송 기술개발을 추진키로 했다.

기체수소분야는 차량용 저장탱크 가격저감, 중·장거리 고압 수소배관망, 튜브트레일러용 대용량 용기 등)에, 액체수소분야는 저장탱크, 액화 플랜트, 탱크로리, 액체수소운송선 화물창 등 제품화에 주력한다. 아울러 세계적으로도 연구개발이 진행 중인 액화수소화물 분야는 저에너지·고효율 수소 저장·추출을 위한 신소재 개발 등과 같은 원천기술 확보가 추진된다.

다만 기술로드맵에는 저장·운송분야는 국가 수소 공급망과 연계돼 기술개발 후 적용 시 대규모 인프라를 수반하게 되는 만큼 기술의 실증에 앞서 2025년까지 수소 전주기 경제성·환경성 분석 프로그램을 개발·추진해 기술개발 전략을 재정비하는 방안이 제시됐다.

수송수단 다양화로 활용분야 확대

기술로드맵에는 수소생산·공급·저장·운송에 이어 우리나라가 경쟁력을 갖고 있는 승용차·상용차 기술을 전략적으로 활용해 수송수단으로써 활용분야를 확대하는 계획도 포함됐다.

이에 정부는 2030년까지 중·대형 건설기계와 열차 등 육상용 수송수단과 연안선박, 대형 물류운송용 드론 등을 상용화 한다는 계획이다. 또한 확장성이 큰 승용차·상용차용 연료전지시스템을 기반으로 플랫폼 기술을 개발해 다양한 수송수단에 적용함으로써 중복투자 방지 및 가격 저감을 유도한다는 방침이다.

특히 현재 해외 소수기업의 의존도가 높은 촉매와 이오노머 등 수송용 연료전지 스택 소재, 상용차용 전장장치에 대해 국산화 및 성능개량도 추진된다.

연료전지발전, 설치비·발전단가 절감 통한 보급 촉진

그동안 운영경제성 확보방안 미비로 운전가동률 저조가 문제점으로 대두됐던 가정·건물용 연료전지분야와 분산 발전용, 대규모 발전용 연료전지에 대한 기술개발 내용도 포함됐다. 정부는 현재 ㎾당 2,700만원의 가정·건물용 설치비를 오는 2030년 900만원/㎾, 2040년 600만원/㎾ 줄이고 현재 ㎾h당 241원의 대규모 발전용 발전단가 역시 2030년 141원/㎾h, 2040sus 141원/㎾h로 절감해 보급을 촉진시킨다는 계획이다.

이를 위해 2030년까지 핵심부품의 모듈화, 양산화, 시스템 효율 및 내구성 향상을 위한 기술개발을 추진해 발전용 연료전지 경제성을 확보하고 수입 의존도가 높고 가격 비중이 높은 전극, 촉매 등 발전용 연료전지 스택 소재와 연료변환기, 기계적 구성장치 등 연료전지 주변장치는 국산화 및 고도화가 추진된다.

2030년까지 안전·환경·인프라 완비

정부는 이번 기술로드맵이 수소 전주기에 걸친 기술개발 계획인 만큼 안전·환경·인프라 분야에 대해 2030년까지 체계를 완비하겠다고 밝혔다.

이에 수소사고 예방 및 안전성 평가를 위한 수소 소재·부품 등의 데이터베이스 구축률 100% 달성을 추진하고 국내 기술력에 바탕을 둔 국제표준의 전략적 선점 및 국내 인증품목을 확대키로 했다. 뿐만 아니라 수소충전소 기자재 국산화율 100% 달성 및 수소추진선박 운항에 필요한 버커링 기술개발과 항만실증을 추진하고 수소 생산·저장·운송·활용 각 분야에서 개발된 제품을 분야별 산업 클러스터 및 수소도시 등 실증지에 적용, 검증도 진행할 방침이다.