수소도시는 도시 내 수소 생태계가 구축돼 수소 에너지원이 공동주택, 건축물, 교통시설 등에 활용될 수 있도록 수소생산시설, 이송시설(파이프라인, 튜브트레일러), 활용시설(수소연료전지) 등의 도시 기반시설을 구축하는 사업으로 이를 통해 온실가스 감축 등 탄소중립 실현에 기여할 뿐 아니라 일자리 창출을 통한 지역경제 활성화에도 긍정적인 영향을 줄 수 있어 지방자치단체의 새로운 성장 동력으로 주목받고 있다.

국토교통부는 지난 2019년 세계 최초로 주거와 교통 분야에서 수소를 에너지원으로 활용하고 지역특화 산업 및 혁신기술육성 등을 접목한 특색 있는 ‘수소시범도시’ 조성사업 로드맵을 마련하고 3개 지역(울산, 안산, 전주·완주)과 국산화 기반의 수소타운 기반시설 기술개발을 위한 실증지인 R&D 특화도시 1개 지역(강원도 삼척시)을 선정, 수소인프라를 구축하고 있다. 이어 올해 초에는 평택을 비롯해 남양주, 당진, 보령, 광양, 포항 등 6개 지자체를 수소도시로 조성하기로 했으며 9월에는 경기도 양주시와 전라북도 부안군, 광주광역시 동구에 2기 수소도시를 조성한다고 밝혔다.

최근 수소에너지 인프라 구축이 가속화되는 가운데 국토부가 선정한 수소도시는 기업들의 지원과 함께 본격적인 성과를 낼 것으로 기대를 모으고 있다. 이에 본지는 수소도시의 사업 진행사항과 계획을 구체적으로 살펴봤다.

울산, 수소 인프라 활용 통한 조성 본격화

지난 2019년에 시작한 수소시범도시들은 로드맵 수립을 시작으로 올해 시범사업의 마무리 단계로 접어들고 있는 상황이다.

이 가운데 울산은 현재 수소 인프라가 가장 많이 구축돼 있는 곳으로 전국 수소 생산량의 50%인 82만톤에 달하며 185㎞가 넘는 수소 배관망을 갖추고 있다. 또한 수소차는 2022년 기준 서울에 이어 두 번째로 많이 보급(2,700여대) 돼 있다. 울산의 대표적인 수소시범도시 조성사업은 총 3가지로 ▲남구 태화강역과 북구 양정동 일원에 위치하게 될 수소배관공사 ▲북구 율동 공공주택지구내 연료전지 열병합발전설비 ▲남구 태화강역 관광안내소에 위치할 통합안전운영관리센터 구축이다. 이 중 태화강역 수소복합허브는 수소전기차 충전 및 운영을 맡고, 율동수소타운은 수소연료전지 발전을 통해 전기·난방에너지를 공급한다.

수소배관공사의 경우는 산업단지에서 생산된 수소를 배관을 통해 공장과 주거지역의 에너지원으로 공급하는 것으로 울산시는 2020년 10월 실시설계 착수를 시작으로 남구 여천오거리에서 태화강역을 거쳐 북구 율동지구와 현대자동차 울산공장까지 이어지는 12.5㎞ 구간에 지름 20㎝의 수소 전용배관을 설치 최근 공사가 마무리 된 것으로 전해졌다. 또한 북구 율동 공공주택지구내 연료전지 열병합발전설비는 수소연료전지를 통해 전기와 열을 생산해 주거생활에 사용는 것으로 PAFC로 발전 1.3㎿이상, 열 0.6Gcal/h 이상의 주열원과 0.8Gcal/h의 온수보일러 비상열원을 공급한다. 국민임대주택 총 437세대와 경로당, 어린이집 등에 678,905kcal/h의 열을 공급한다. 전기의 경우 1회선 송수전 방식과 비상발전기 방식이며, 네트워크 보안장비 및 CCTV 구성을 통한 보안설비를 구축한다.

이와 함께 울산은 수소그린모빌리티 규제자유특구사업 진행으로 수소연료전지 선박제조, 선박충전 및 선박운항 실증을 통한 수소연료전지 선박의 조기 상용화를 꾀하고 있으며 수소전기트램 도입에도 국내 최초로 나서 눈길을 끌고 있다. 수소전기트램 실증사업은 트램 개발과 실증은 현대로템이 총괄하고 한국자동차연구원, 한국철도기술연구원, 울산테크노파크가 공동으로 참여하고 있다. 더불어 울산시는 올해 국내 첫 대형 화물차용 대용량 수소충전소를 개소해 기존 수소차량(튜브 트레일러)을 통해 수소를 공급하던 방식을 도심 내 수소 공급배관을 통해 충전소에 수소를 직접 공급하는 방식으로 개선, 수소 공급의 경제성과 안전성을 동시에 확보했다.

한편 세계적인 산업용가스 기업인 독일의 린데와 국내 기업인 효성은 2023년까지 액화수소 생산, 운송, 충전 시설 등을 망라하는 밸류체인을 구축하겠다는 계획을 발표하고 울산시 효성화학 용연공장 부지에 합작법인인 린데수소에너지 액화수소 플랜트를 건설하고 있다. 린데수소에너지 액화수소 플랜트는 1만3,000톤 규모로 건설될 예정으로 단일 세계 최대 규모로 알려졌다. 뿐만 아니라 롯데케미칼이 SK가스, 에어리퀴드코리아와 함께 설립한 수소사업 합작사 롯데SK에너루트는 2025년 울산공장 내 부생수소 연료전지 발전소를 가동할 계획이다.

이밖에도 울산은 최근 전국 최초로 수소전기차 검사센터를 열고수소·천연가스 내압용기검사, 가스차량 제작사 장착검사, 자동차 안전도 검사 등의 업무를 수행하고 있다.

전주·완주, 기초 수소 인프라 조성 박차

40여 대의 수소버스가 두 도시를 오가며 충전소 등 기초 인프라 조성에 박차를 가하고 있전주·완주는 지역 간 수소 생산(완주), 활용(전주) 인프라를 협업해 수소도시 사업을 추진하고 있다.

수소의 생산과 공급을 담당하는 완주는 지난해 12월 수소주거 모델을 기반으로 우석대학교 생활관에 50㎾급 수소연료전지 시스템을 설치해 수소미니타운을 구축했다. 인프라 분야로는 수소 공급기지 구축, 통합 안전관리센터 구축 사업이 있고 교통 분야에서는 수소 튜브트레일러를 세우고 수소 시내버스와 셔틀버스를 운행하는 사업이 진행되고 있다. 이어 완주 수소특화 국가산단은 봉동읍 구암리 일원에 50만평 규모로 연매출 10조원 달성, 수소기업 100개 유치, 일자리 1만 창출을 목표로 하고 있다.

이와 함께 전주의 시범도시사업 중 핵심은 수소공급기지 구축이다. 전주시 내에 있는 수소충전소에 수소를 공급하고 가격의 안정화를 위해 추진하고 있는 이 사업은 하루 1.2톤 용량의 수소추출시설을 설치하고 압축기, 버퍼탱크, 튜브트레일러 충전 및 출하시설 구축 등 완주수소충전소 공간에 증설하고 있다. 더불어 전주는 자연생태관에 15㎾급 연료전지를 설치해 전기 공급과 온수를 활용한 소규모 광장 조경시설을 구축했으며 완산수영장에 40㎾급 연료전지를 설치해 비용절감효과를 실증했다. 이밖에도 전주는 수소와 놀이를 결합한 다양한 콘텐츠와 체험 공간을 제공해 수소에 대한 사회적 수용성을 향상시키기 위한 수소놀이체험관(수소홍보관)을 한옥마을 인근에 내년 6월 건립한다. 또한, 수소드론 현장운용센터를 구축해 수소드론을 이용한 산불감시 시스템을 도입했다.

안산, 수소차·수소충전소 보급 중점 추진

‘글로벌 수소도시 ECO 안산’의 슬로건을 통해 친환경에너지로 탈바꿈하고 있는 안산은 2020~2022년 3년 동안 총 400억원을 들여 수소도시 시범사업을 추진했다. 울산광역시처럼 기존 배관 인프라를 기반으로 수소배관을 확장해 온 안산시는 현재 단원, 안산도시개발, 상록구를 잇는 총 10.5㎞의 수소배관을 건설 중에 있다.

특히 수소추출기(1,800㎏/day) 1기, 파이프라인 16.3㎞, 연료전지발전(440㎾) 1개소, 수소통합운영센터 1개소, 수소충전소 보급에 박차를 가하고 있으며 수전해설비 1기, 그린수소충전소 1개소 등도 설치하고 풍력, 태양광 등 재생에너지를 활용한 수전해 수소생산도 추진하고 있다.

이와 함께 안산시는 안산스마트허브, 경기행복주택, 안산공공하수2처리장, 안산스포츠파크(주) 등에 연료전지를 설치할 예정이며 연간 552.7GWh의 전력에너지를 생산하는 시화호조력발전소의 잉여전력으로 수소를 만들어 대부도에너지타운 등에 공급할 계획이다. 아울러 600여대에 달하는 시내버스를 2030년까지 친환경 수소버스나 전기버스로 100% 교체하겠다는 계획도 진행 중에 있다.

또 현재 수도권 최초로 수소 배관망을 통해 수소를 공급받는 수소e로움충전소를 건립해 운영중인 안산시는 코하이젠의 본오동 상용차용 수소충전소를 비롯해 안산 스마트허브 내 경원여객 차고지 인근 신길공원 주차장에 액화수소충전소(시간당 100㎏ 충전)를 구축할 예정이다. 여기에 필요한 액체수소는 SK가 인천에 구축 중인 연 3만톤급 액화수소 플랜트에서 공급된다. 아울러 대부도 그린수소충전소 등 미래지향적인 요소를 갖춘 설비가 구축될 예정이며 올해 11월 안산에 구축될 수소교통 복합기지는 수소충전소(디스펜서 2기)를 포함해 대형차 주차장(차고지), 편의점과 카페가 포함된 휴게시설이 복합적으로 운영된다.

한편 안산 수소시범도시 통합운영센터 구축사업자는 한전KDN이 맡고 있으며 수소생산·유통, 충전 인프라, 주거, 교통 등 수소시범도시 조성사업으로 구축한 수소 인프라의 운영데이터를 수집해 수소도시의 안전성 제고와 효율적 운영을 지원한다.

평택, 평택항 중심 탄소중립 수소복합지구 추진

2019년 선정된 3개 시범도시에 이어 올해 선정된 수소도시는 6곳이다. 이번에 선정된 경기 평택·남양주와 충남 당진·보령, 전남 광양, 경북 포항에는 4년간 400억원(국비 200억원·지방비 200억원)이 투입된다. 내년에는 국비 52억5,000만원에 같은 규모의 지방비를 더해 105억원을 투입한다.

먼저 평택시는 민간 부문에서 처음으로 수소 화물차 운행이 시작된 도시로 대한민국 수소경제벨트의 중심이라는 비전을 목표로 평택항 중심의 탄소중립 수소복합지구 추진을 위해 수소항만, 블루수소 생산특화단지, 수소모빌리티 특구 등을 조성할 계획이다. 수소특화단지에서 생산된 수소를 활용, 경제자유구역 내 공동주택과 상업시설 등에 수소연료전지를 설치하고 연계사업으로 수소교통복합기지 수소충전시설 등을 구축할 계획이다. 특히 최근 평택도시공사는 수소 관련 사업을 추진할 전담 부서로 수소도시사업단을 신설했으며 2025년까지 경기경제자유구역 포승지구 약 8,950㎡에 수소도시 기술지원센터(수소도시 확장 위한 기술 개발 및 수소 관련 스타트업 육성 등)와 통합안전센터를 건립하기로 했다.

또한 평택시는 약 15㎞의 수소배관 매설을 통해 수소생산시설부터 교통복합기지, 항만, 수소연료전지를 연결하고 향후 안중역세권, 현덕지구, 평택항 배후단지 등으로 수소배관을 연장하는 등 수소도시 확장에 박차를 가할 예정이다. 아울러 지역특화사업으로 스마트팜 테마파크 수소연료전지 등도 설치할 예정이다.

남양주, ‘수소경제 자족도시’ 조성 목표

남양주시는 수소생산을 통한 기후변화 대응에 초점을 맞춘 ‘수소경제 자족도시’를 목표로 한다. 이에 3기 신도시 남양주 왕숙지구에는 수소 에너지원을 활용한 수소도시 모델로 공공주택, 공공청사 연료전지, 수소충전소, 수소청소차, 수소배관 5㎞ 구축, 통합안전운영센터 등이 수소에너지원을 활용해 조성된다.

또한 도심형 바이오매스 기반의 그린수소 생산기지도 짓는다. 특히 남양주 자원순환종합단지의 바이오가스 기반의 그린수소를 생산하고 이를 주요 연료전지발전소와 3곳의 수소충전소로 공급한다. 공급된 수소는 일반 수소차, 수소버스, 수소청소차 등의 원료로 사용된다. 특히 440㎾급 연료전지 3기를 설치해 공공주택 1,200세대에 열과 전기를 공급하며 100㎾급 규묘 2기를 설치, 남양주시청 2청사와 체육문화센터 등에 열과 전력을 공급할 계획이다.

당진, ‘클린 수소도시’ 비전 통한 인프라 구축 박차

국내 최대 석탄화력발전단지, 제철소, LNG기지(예정)와 당진항 등이 입지해 수소생산과 활용 여건이 양호한 당진시는 ‘사람 살기 좋은 클린 수소도시’를 비전으로 공동주택, 대학교 기숙사, 공공시설 등에 수소연료전지를 설치하고, 연계사업으로 수소버스(8대), 수소트럭, 수소청소차(2대) 등을 도입하기로 했다. 인근 수소 생산 공장부터 수소연료전지와 수소충전소를 연결하는 7.5㎞의 수소배관과 통합안전운영센터 등 수소도시 인프라도 구축한다.

또한 가축분뇨 등 유기성 폐자원을 활용한 그린수소 생산실증에 나서며 수소에너지 홍보관 구축을 통해 수소에 대한 인식 개선과 중요성 이해를 위한 교육도 진행해 나갈 예정이다.

보령, 세계 최대 블루수소 밸류체인 구축사업 추진

보령시는 2030 글로벌 수소경제 선도도시를 비전으로 충청남도, 관련 기업 등과 5조원을 투자해 보령LNG터미널과 연계한 세계 최대 블루수소 밸류체인 구축사업을 추진하고 있다.

이에 보령시는 세계 최대 블루수소 플랜트 구축을 비롯해 수소가스터빈 시험평가센터 구축, 액화수소 전문 연구소 신설 등 산업기반을 마련해 수소경제를 선도할 계획이다. 또한 실버타운(440㎾), 대학기숙사(100㎾), 수소·냉열 특화단지(1㎿) 등에 연료전지를 설치하고 공영버스 차고지 내 수소충전소, 수소차, 수소버스(45대), 수소트레일러(100대) 등을 도입할 예정이다. 특히 수소생산시설과 수소연료전지, 수소트레일러·버스차고지 충전소 등을 연결하는 약 8㎞의 수소배관과 통합안전운영센터 등 수소도시 인프라도 구축할 방침이다.

광양, ‘수소경제 중심도시’ 비전, 수소항만 구축사업 추진

광양시는 인근 제철소에서 생산되는 부생수소를 사용할 수 있어 수소공급 여건이 우수한 지역으로 지역 내 기업과 협력해 수소전용 항만터미널을 구축하는 등 ‘수소경제 중심도시’를 비전으로 제시하고 있다.

최근 수소산업 육성과 지원 조례를 제정하고 자문단을 구성한 광양시는 2026년까지 ▲수소 배관망 등 인프라 구축(약 19㎞) ▲건물용 수소연료전지 발전설비 도입 ▲수소버스(6대)와 수소청소차(2대), 수소드론(3대) 보급사업 ▲통합관제센터와 수소홍보관 구축 등을 추진한다는 방침이다. 뿐만 아니라 지역특화사업으로 광향항 내 수소트랙터, 수소드론 등을 실증하는 수소모빌리티 특화사업도 추진할 계획이다.

포항, 블루밸리산단 내 수소연료전지산업 기반구축 박차

포항시도 광양시와 마찬가지로 인근 제철소를 통한 부생수소 공급 여건이 우수한 지역이다. 이에 ‘친환경 수소경제 허브도시로의 전환’을 비전으로 블루밸리산단 내 수소연료전지산업을 위한 기반구축사업 예타를 추진 중에 있다.

포항시는 현재 포스코 포항제철소에서 나오는 부생수소(연 1만톤)를 활용하기 위해 남구 블루밸리 국가산업 단지 수소연료전지 발전 클러스터까지 15.4㎞ 구간에 수소 배관을 설치하고 있다. 또한 블루밸리 국가산단 내 LH행복주택 408세대(440㎾)와 다가구주택 60세대(1㎾ 60기), 공공복합시설(440㎾) 등에 연료전지를 활용한 공용시설 온수를 공급하는 방안도 추진한다. 이밖에도 지역특화사업으로 블루밸리산단 내 그린수소 생산을 위한 수전해 수소생산시설 실증을 진행하고 수소충전소(3개소)와 수소버스(4대) 도입과 함께 통합운영 안전관리센터, 수소도시 정보관, 청정 스마트팜 등도 만들 방침이다.

경기 양주·전북 부안·광주 동구 2기 수소도시 선정

국토부는 올해 초 1기 수소도시(평택·남양주·당진·보령·광양·포항)에 이어 지난 9월에 경기 양주시와 전북 부안군, 광주광역시 동구를 2기 수소도시 조성사업 대상지로 선정했다.

세 지역 가운데 경기도 양주시는 ‘내륙 거점형 친환경 수소 도시’를 테마로 조성된다. 이를 위해 액화천연가스(LNG)에서 추출해 생산한 수소(일 0.6톤)가 공동주택 781세대와 공공 청사, 충전소(기구축) 등에 공급된다. 시내 하수처리장 부지에는 수소 생산 시설이 조성되고 1㎞ 길이의 수소 배관도 설치될 계획이다. 또한 수소 관련 통합안전 운영센터 건설과 100㎾급 수소연료전지 2기와 수소버스 7대, 수소청소차 2대가 구축된다.

이어 전북 부안은 ‘그린수소 생산기지와 연계한 에너지 자립 수소도시’를 테마로 조성된다. 이에 수전해(물을 전기로 분해하는 것) 수소생산기지에서 생산한 수소(일 1톤)가 기숙사 40세대와 경로당, 공공 시설, 수소저장용기 충전소 등에 공급된다. 아울러 그린수소 생산시설이 준공되고 5㎞ 길이의 수소 배관도 구축된다. 수소저장용기 충전소와 통합안전 운영센터를 건립하고 100∙20㎾급 수소연료전지와 수소버스 2대도 마련된다.

광주 동구는 ‘위생 매립장 부지를 활용한 수소도시’로 조성된다. 이 곳에는 9,830세대 집과 수소 테마 공원이 들어서며 지역 내 체육 시설과 충전소 등에 수소를 공급할 계획이다. 이를 위해 광주 동구는 세 지역 중 가장 큰 규모(일 1.1톤)의 수소생산시설이 건설되고 연료전지도 세 지역 중 가장 많은 440㎾급 12기(민자 포함)가 구축되며 통합안전 운영센터와 수소청소차, 수소버스도 도입될 예정이다.

1·2기 수소도시 조성 통한 세계시장 선점

한편 정부는 1·2기 ‘수소도시 조성’으로 2027년까지 총 100㎞ 길이의 수소배관망과 수소충전소 28기, 14㎿급 수소연료전지를 구축할 방침이다. 이를 위해 현재 4개의 관련 연구 개발 과제(수소도시용 수소배관망 국산화 등)를 수행하고 있다. 또한 수소도시 거버넌스를 강화하기 위해 건설 설계∙시공 엔지니어링 업체, 수소 기업, 공공기관, 지자체 등 130개사가 회원사로 가입된 관련 포럼도 운영 중에 있다.

이후 정부는 2033년까지 ‘수소도시 확산’을 목표로 수소충전소 800기, 1.2기GW급 수소연료전지를 구축할 예정이며 3개 도시를 연결하는 수소배관망을 구축해 총 길이를 200㎞로 확대한다.

이어 2040년엔 ‘수소도시 고도화’를 위해 수소배관망을 400㎞로 확충(4개 도시 연결)하고 수소충전소 1,200기, 2.1GW급 수소연료전지를 구축한다. 이 기간 수소와 관련한 해외시장을 개척하고 수출용 기술 개발, 협업 확대를 추진할 방침계획이다.

이와 함께 통합안전 운영센터는 2027년 10개소, 2033년 15개소, 2040년 30개소 등 단계별로 확충한다. 아울러 산업통상자원부가 지난 5월 발표한 ‘수소 안전관리 로드맵 2.0’을 연계해 안전 관리를 강화한다. 세부적으로는 ▲수소모빌리티 충전, 수소발전소용 설비 안전기준 개발 ▲청정수소 생산설비 안전기준 마련 ▲액화수소(기체수소와 달리 수소를 액화한 것) 전 주기 제품 설비 안전기준 개발 ▲암모니아 운송저장 설비 안전기준 마련 ▲수소 활용 다양화에 따른 맞춤형 안전관리 ▲수소 안전관리 역량강화 등이다.