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[창간21주년 진단] 수소경제, ‘성장성은 크지만 그만큼 불확실성도 크다’정책 구체화·기술 상용화 등 장기 전망 필요
김호준 기자  |  reporter@igasnet.com
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승인 2021.10.20  
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전세계적으로 탄소중립·온실가스 감축 논의가 확산되면서 수소경제에 대한 관심이 빠른 속도로 증가하고 있다. 이에 높은 성장이 예상되는 수소경제에 대한 각국의 투자도 잇따르고 있다.

다만 수소경제의 본격적인 성장은 2030년 이후에야 나타날 것으로 예상되고 다양한 불확실성을 내포하고 있어 장기적 전망이 요구된다는 지적이 나와 주목을 받고 있다.

이는 향후 장기적으로 구현돼야 할 수소경제의 많은 단계는 아직까지 기술의 상용화 수준이 미진한 단계로 장기적 관점의 핵심역량 개발을 위한 투자가 필수적이며 핵심역량 확보를 위한 기술개발, 기술력 확보 등이 이뤄지는 추세에 대한 모니터링이 필요하다는 목소리다.

 

2019년 이후 국가별 수소경제정책 발표 이어져

 

최근 나이스신용평가가 수소경제를 주제로 진행한 세미나를 개최하고 관련 리포트를 발표했다. 이 리포트에 따르면 최근의 전세계적인 탈탄소 움직임, 각국의 정책 변화, 기술의 발전 등을 감안할 때 수소경제는 중장기적으로 높은 성장성을 보일 것으로 전망된다.

   
 

 

   
 

특히 온실가스 배출 저감을 위한 새로운 에너지 체계로서 수소경제의 가능성이 대두되면서 최근 수년 사이 주요 국가들의 수소경제 관련 정책 제시가 이어지고 있으며 2019년 이후 국가별 수소정책 발표가 집중되고 있다.

각국의 수소관련 정책은 장기적으로 저탄소수소 확보를 공통적으로 제시하며 자국의 특성에 따라 수전해 위주의 수소공급 확대(유럽, 독일), 해외수소도입을 통한 수소 확보(일본), 풍부한 재생에너지원을 활용한 그린수소 수출(호주) 등의 목표를 제시하고 있다.

먼저 EU는 지난해 7월 ‘EU 수소전략: 수소산업육성전략’을 통해 전 부문의 탈탄소화를 통한 수소사회 실현을 위한 2050년까지의 장기계획을 발표했다. 이 전략은 현재 2% 이하 수준인 수소 에너지 비중을 2050년까지 23% 이상 확대하는 것을 목표로 하고 있으며 중단기적으로만 블루수소를 활용하고 장기적으로 그린수소 위주의 수소공급체계를 확보하는 계획을 제시하고 있다.

이어 EU 수소전략의 토대가 된 것으로 평가되는 독일의 국가수소전략(2020년 6월 발표)은

2040년까지 10GW의 수전해설비 확보 계획과 더불어 수소 수요 충당을 위한 해외 그린수소 수입의 적극적 활용 등을 주요 특징으로 한다. 또한 수소 산업 확대를 위해 운송, 인프라, 연구개발, 국제협력 등 다양한 부문에 대해 38가지 세부 목표를 제시하고 있으며 수소시장 확대에 70억 유로, 글로벌 파트너십 구축에 20억 유로의 투자계획을 포함하고 있다.

이와 함께 중국은 2019년 전국인민대표회의에서 ‘수소에너지 설비 및 충전소 건설’ 관련 사항을 보고안건으로 상정하면서 정부 차원의 수소에너지 산업 육성이 본격화 된 것으로 파악된다. 이후 국가발전개혁위원회, 과학기술부 등이 발표한 다수의 계획, 방침 등에서 수소 산업의 확대 지원 정책을 제시하고 있다. 2035년까지 전체 에너지 중 수소 비중은 5.9%까지,

2050년까지는 10%로 확대할 계획이며 2035년까지 연료전지 발전소 5,000개, 수소차 130만대 보급, 2050년까지는 연료전지발전소 2만개, 수소차 500만대 보급을 목표로 하고 있다. 아울러 2050년까지 그린수소의 생산비중을 70%까지, 바이오가스 기반 수소 생산 비중을 10%까지 확대하는 계획을 제시했다.

이밖에 미국, 영국, 프랑스, 일본, 호주 등 주요 국가들은 2020년 이후 수소경제 확대 정책이 발표됐다. 미국의 경우 에너지부 주관 ‘Hydrogen Program’을 통해 수소경제의 단계별 전략과 목표를 제시하고 CCUS 기술 및 그린수소 생산 기술 투자에 대한 지원방침을 밝히고 있으며 일본은 2019년 ‘수소·연료전지 전략로드맵 개정안’을 발표, 수소의 가격경쟁력 확보를 위한 수소공급에 초점을 두고 일본 내에서의 저렴한 수소생산과 해외 수소 수입방안 확보 등의 목표를 제시하고 있다. 뿐만 아니라 2030년까지 소규모 가정용 연료전지를 530만대 보급할 계획이다. 호주의 경우 주별 수소 및 재생에너지 생산 전략을 수립하고 풍부한 재생에너지원을 활용해 그린수소를 생산, 수출하는 목표를 ‘호주국가수소전략’에서 발표한 바 있다.

   
 

우리나라의 경우 2019년 발표된 수소경제 활성화 로드맵이 수소경제와 관련된 정책의 주요

틀을 구성하고 있으며 2040년까지 수소의 공급량과 가격, 충전소 및 수소차, 연료전지발전기의 확대 계획을 부문별 목표로 제시하고 있다. 정부의 로드맵은 현재 전세계에서 국내시장이 높은 점유율을 차지하고 있는 수소차와 연료전지를 수소경제의 양대 축으로 하고 있는 것이 특징으로 각각 2040년까지 620만대의 수소차 생산(누적), 17.1GW의 연료전지 발전기 확보 목표 하에 이를 위한 수소 충전소 건설, 수소의 공급량 확보 및 공급가격 등의 전망을 설정했다. 수소의 공급 측면에서는 그레이수소와 블루수소, 그린수소의 구체적 공급 비중은 제시되지 않았지만 재생에너지원에 의한 충분한 수소생산능력 확보가 어려운 국내 상황을 감안해 해외로부터의 그린수소 도입을 적극적으로 검토하고 있다.

이처럼 각국의 수소관련 정책을 살펴보면 최근 수년간, 주로 2019년 이후 주요 국가들의 수소관련 정책이 발표된 상황으로 수소관련 산업을 확대하기 위한 각국의 지원정책은 아직까지 구체화 및 실시의 초기에 있는 것으로 파악된다. 각국이 장기계획과 더불어 중단기적인 목표를 구체적으로 제시하고 있음을 감안하면 향후 수소관련 산업에 대한 정책적 지원 확대는 이전 대비 급속하게 이뤄지고 수소경제의 성장을 앞당기는 요인으로 작용할 전망이다.

 

국내 대기업 중심 수소관련 사업 투자 확대

 

최근 전 세계적인 온실가스 감축 기조와 각국의 정책 변화, 이에 따른 관련 산업의 성장가능성 확대에 따라 국내 기업들도 탄소배출 저감 관련 사업에 대한 투자가 확대되는 추세이다. 특히 수소경제와 연관성이 높은 정유, 석유화학, 천연가스, 자동차, 발전, 철강 등의 사업을 영위하고 있는 SK, 효성, 롯데, 포스코, 현대자동차, 한화, GS그룹 등의 대기업 계열에서 수소 관련 사업에 대한 투자계획이 최근 다수 발표되고 있다.

먼저 국내 대기업 계열 중 가장 적극적인 수소 관련 투자계획을 제시하고 있는 SK그룹은 SK E&S를 중심으로 2025년까지 수소경제 실현을 위해 18조5,000억원 규모의 투자를 통해 액화플랜트 건설, 블루수소 생산, 수소 충전소, 연료전지 사업 등을 추진키로 했다. 특히 SK가스를 통해 2조원 규모의 수소복합단지를 조성할 계획을 밝히면서 투자에 있어 가장 앞선 모습을 보이고 있다.

   
 

또 포스코그룹은 내년까지 기존의 제철 공정 부생수소 설비의 가동률을 확대시켜 2,000톤의 수소를 추가 생산할 계획이며 2025년까지는 부생가스 추출설비 투자로 6만8,000톤의 생산능력을 추가해 총 연간 7만톤의 수소 생산체제를 구축할 계획이다. 이울러 2030년까지는 해외 도입을 통해 연간 50만톤의 블루수소를 확보하고 2040년까지 호주, 중동 등 그린수소

생산사업을 개발해 국내 저탄소수소의 공급자 중 우위의 시장지위 점유를 목표로 하고 있다. 무엇보다 현재 석탄을 사용해 고로에서 생산되는 제철공법에서 수소를 환원제로 활용해 탄소배출 없이 철을 생산하는 수소환원제철 공정의 도입을 장기적으로(2050년 도입 목표) 추진할 계획이다.

효성그룹은 액화수소플랜트 건설, 액화수소 충전소 설치 및 확대, 블루수소 및 그린수소 생산기술 개발 등의 수소관련 투자를 발표했다. 중단기적으로 구체화된 계획은 액화수소플랜트의 건설과 액화수소 충전소 보급 등으로 2030년까지 1조2,000억원을 투자할 예정이다. 이 가운데 액화수소플랜트는 효성중공업이 글로벌 산업용가스 전문 기업인 린데그룹과 합작해 설립하는 효성하이드로젠이 건설하며 효성화학의 울산 용연공장에서 생산되는 부생수소를 액화수소로 전환하는 연간 1만3,000톤 규모의 설비이다. 공사비는 약 3,000억원으로 내년에 완공될 예정이다. 또한 향후 5년간 1조원을 투자해 액화수소 생산능력을 3만9,000톤으로 확대하고 2025년까지 블루·그린수소 추출기술 개발 및 설비 국산화 등에 대한 투자도 진행한다. 아울러 국내 수소충전소 시장점유율 1위를 차지하고 있는 효성중공업은 효성하이드로젠을 통해 향후 전국에 액화수소충전소 120개를 건설할 계획도 갖고 있다.

이어 롯데그룹은 롯데케미칼을 중심으로 2025년까지 2조원, 2030년까지 누적 4조4,000억원의 투자를 통해 수소의 생산, 운송, 사용 부문에 진출할 계획이다. 2025년까지의 중기적인 투자계획은 대산, 여수, 울산공장 등의 공정에서 생산되는 부생수소를 기반으로 블루수소의 생산능력 확보(2025년까지 블루수소 16만톤, 2030년까지 그린수소 44만톤), 50개의 충전소 구축, 10만개의 수소저장용 고압탱크 양산 등을 주요 내용으로 하며 운송 및 활용 관련해 SK가스와의 조인트벤처를 통한 사업을 진행 예정이다.

현대자동차그룹의 수소 관련 사업계획은 수소차의 확대 및 수소연료전지개발, 보급을 중심으로 하고 있다. 현대자동차는 2030년까지 수소사업에 약 7조원을 투자할 예정으로 2028년까지 모든 상용차의 수소차화, 2030년까지 수소연료전지의 전기차배터리 수준 가격경쟁력 확보, 2040년까지 연료전지 관련 사업 영역을 에너지 전 분야로 확대하는 계획을 제시했다.

더불어 연료전지 생산 부문의 투자를 진행하는 현대모비스는 인천 및 울산에 약 1조3,000억원을 투입해 연료전지 스택 및 시스템 공장을 건설 예정으로 2023년 가동 예정이다. 현대로템은 수소전기트램 사업을 추진 중으로 정부의 ‘수소전기트램 실증사업’을 총괄, 2024년까지 수소전기트램의 상용화를 목표로 하고 있다.

현대중공업그룹은 현대오일뱅크 중심으로 블루수소 충전 및 충전소 확보, 연료전지발전사업 진출 등을 추진 중이다. 회사는 세계적인 산업용가스 기업인 에어프로덕츠社와 협력해 2025년까지 블루수소 10만톤을 생산할 계획이며 수소충전소는 2030년까지 180개로 확대할 예정이다. 수소 사용과 관련해서는 발전사와의 협력 등을 통해 50㎿규모의 연료전지발전사업 추진하고 있으며 최근 수소연료전지차에 사용되는 연료전지 분리막 사업 진출을 발표, 국내 자동차제조사와의 실증테스트를 거쳐 2023년 제품양산을 계획 중이다. 아울러 조선해양부문에서는 해상풍력발전, 해상그린수소 생산, 액화수소운반선 상용화 등을 추진하고 있다.

한화그룹은 발전사업을 영위하는 한화에너지, 석유화학회사인 한화토탈, 한화솔루션 등을 중심으로 수소관련 사업을 추진 중이다. 이 가운데 한화에너지는 한국동서발전 등과 함께 대산에너지를 설립, 2020년 대산에 50㎿규모 연료전지 발전소를 준공, 한화토탈로부터 생산되는 부생수소를 사용하고 있다. 현재 질산 생산 과정에서 암모니아를 사용 중인 한화는 최근 각광을 받고 있는 암모니아를 활용한 수소 저장·운송 사업 진출을 추진 중이며 한화솔루션은 가성소다 생산공정기술에 기반해 수전해기술을 개발할 예정이다. 그 외 한화에너지와 한화종합화학의 수소트럭기술 보유 회사 니콜라 지분 인수, 한화솔루션의 수소탱크 제작 업체 인수 등 다양한 투자활동이 진행되고 있다.

   
 

GS그룹,GS칼텍스의 액화수소 플랜트, 연료전지발전사업 추진

GS그룹은 GS칼텍스가 액화수소 플랜트 건설 및 연료전지발전 사업을 추진하고 있다. GS칼텍스는 한국가스공사와 협력해 가스공사 LNG인수기지 내에 2024년 완공을 목표로 연간 1만톤 규모의 액화수소 플랜트를 건설하고 한국동서발전과 협력해 동서발전의 발전소 내에 2023년 완골 목표로 15㎿ 규모의 연료전지 발전소를 건설할 예정이다.

 

수소경제, 2030년 이후 본격화 전망

 

이같은 국내 기업들의 수소관련 투자와 관련해 나이스신용평가 송미경 기업평가본부기업평가2실장은 “수소경제의 확산은 새로운 산업의 성장에 따른 사업 기회로 작용한다는 측면에서 의미가 있다”며 “코로나19 이후 새로운 기회를 찾고자 하는 기업들의 노력이 수소경제에 대한 계획 발표로 나타나고 있고 이 추세는 당분간 지속될 것”이라고 말했다.

다만 수소 관련 산업은 장기적인 성장이 예상되는 가운데 다양한 변동성을 갖고 있어 주의해햐 한다는 점이 지적된다.

IEA(국제에너지기구)는 에너지 수요 전망을 위한 시나리오 중 ‘지속가능개발 시나리오1’에서 전세계 수소수요가 2070년까지 현재의 7배로 증가해 5억2,000만톤에 이를 것으로 예상하고 전체 에너지 수요 중 비중이 2019년 기준 1%에서 2070년 13%로 상승할 것으로 전망했다. 또한 현재 부생수소와 화석연료 개질에 의존하고 있는 수소의 생산은 2070년까지 수요에 대응하는 수준으로 증가하되 대부분 저탄소수소로 구성될 것으로 예상하고 있다.

이같은 전망은 탄소중립을 위한 각국의 정책 및 투자활동의 유지를 전제한 것임에도 불구하고 수소경제의 성장은 2030년 이후에 본격적으로 나타날 것으로 제시되고 있다. 이는 수소경제를 구성하는 각 단계 기술의 상용화, 관련 정책의 구체화 등에 상당기간이 요구되기 때문으로 수소경제의 확산은 장기적 관점에서 진행될 것으로 예상되며 장기 성장전망은 다양한 불확실성을 내포하고 있다.

 

기술변화에 따른 변동성 존재

 

실제로 수소경제는 아직 상당 부분의 기술이 상용화 이전 단계로 장기적 성장 과정에서 기술변화로 인한 산업의 변동성이 존재한다.

수소경제 밸류체인은 수소의 생산, 저장 및 운송, 활용으로 구분될 수 있다. 수소경제 전반의 성장을 위해서는 경제성 있는 저탄소수소(블루수소·그린수소)의 대규모 공급, 안정성과 효율성을 확보한 저장 및 운송체계 확보, 연료전지 발전과 수소연료전지차, 산업용 수요 등 수소의 신규 수요의 확대 등 밸류체인 전반의 발달이 함께 필요하다.

저탄소수소의 생산은 수소경제 확대의 핵심이라 할 수 있다. 실 예로 현재 블루수소의 생산단가는 그레이수소 대비 약 45% 높고 그린수소는 4배 이상에 이르는 것으로 파악된다. 때문에 블루수소의 경제성 확보를 위해서는 저렴한 천연가스의 안정적 공급과 CCUS 기술의 개발이 요구되고 그린수소는 재생에너지원 생산 전기 가격의 하락, 수전해 설비 투자비용 하락 등에 의한 생산비용 저감이 필요하다. 이러한 제반 생산인프라의 구축과 상용화 기술 확보가 동반될 경우 저탄소수소는 2030년~2040년에 그레이수소 대비 경제성을 확보할 수 있을 것으로 전망된다.

이와 함께 대규모의 수소 저장 및 운송을 위해서는 안정성 및 경제성이 상대적으로 우수한 액화 저장 및 운송이 확산될 전망이다. 수소를 초저온 냉각을 통해 액체 상태로 저장, 운송하게 하는 액화수소플랜트는 기존에 생산되고 있는 수소의 운송에 바로 적용할 수 있어 최근 국내 기업의 수소관련 투자 중 상당부분이 액화수소플랜트로 구성돼 있다.

더불어 수소의 활용과 관련해서는 수소연료전지차, 연료전지 발전 등이 중심이 될 전망된다. 수소연료전지차 시장은 2019년 이후 확대되고 있으며 국내 판매량이 전세계 판매량의 50%를 상회한다. 최근 각국의 수소관련 정책과 관련 기술의 발달이 진전되고 있으나 충전 인프라 부족, 높은 연료전지가격 등은 시장 확대의 제약 요인으로 작용하고 있다. 연료전지 발전 또한 국내 설치 용량이 전세계 용량의 22%를 구성하고 있다. 국내의 경우 HPS의 도입 등으로 연료전지 발전규모 확대 요인으로 작용하나 현재까지 대부분 천연가스를 연료로 하고 있어 장기적 성장을 위해서는 대규모의 저렴한 저탄소수소 공급체계 구축이 필요하다.

 

수소경제, 중단기적 및 장기적 측면 주기적 모니터링 필요

 

앞서 살펴본 바와 같이 보고서는 수소경제와 관련한 주요 국가들의 정책 발표 등을 감안할 때 탄소중립과 온실가스 감축을 위한 노력은 일시적인 현상보다는 장기적 변화의 흐름으로 보고 있다. 이를 감안할 때 현재 많은 기관들이 제시하고 있는 수소경제의 장기적인 성장 전망은 상당부분 현실화 가능성이 높다는 판단이다.

탄소중립의 많은 이슈들이 기존 산업에 규제 강화와 이로 인한 사업 및 재무위험의 확대로

작용하는 반면 수소경제의 확산은 새로운 산업의 성장에 따른 사업 기회로 작용한다는 측면에서 분명 의미가 있다. 코로나19 이후 새로운 기회를 찾고자 하는 기업들의 노력이 수소경제에 대한 계획 발표로 나타나고 있으며 이러한 추세는 당분간 지속될 전망이다.

하지만 신용위험과 관련해 수소경제에 대한 관점은 장기적 측면과 중단기적 측면에 대한 판단이 함께 이뤄져야 한다. 수소 관련 산업은 장기적인 성장이 예상되며 다양한 변동성이 내재하는 산업으로 장기적 관점에서는 산업환경 변화 과정 속에서 각 그룹의 사업계획 변화, 핵심역량 확보 추세에 대한 꾸준한 모니터링이 필요하다.

나이스신용평가 송미경 기업평가본부기업평가2실장은 “그룹 및 개별 기업의 수소 관련 투자의 방향과 관련 기술의 확보 추세 등은 수소경제에서의 근본적 경쟁력 확보에 기여할 것으로 보인다”면서 “중기적인 사업의 실현 여부, 성과 가시화와 이에 따른 실적 기여, 투자로 인한 재무적 부담확대는 신용위험에 직접적인 영향을 주기 때문에 국가 차원에서 주기적 모니터링이 필요하다”고 말했다.

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