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[Zoom In] 제자리걸음만 반복, 한국의 수소경제 전환 현실수소 생산 역량·기술력 등 선진국 대비 크게 뒤쳐져
김호준 기자  |  reporter@igasnet.com
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승인 2023.11.27  
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글로벌 수소 공급체인 하청업체로 전락 우려

 

전 세계 주요국들이 수소경제로의 전환에 속도를 내고 있는 가운데 자칫 한국이 경쟁에서 뒤처질 수 있다는 지적이 나왔다.

정부는 지난 2019년 1월 탄소경제에서 수소경제로의 전환을 위해 ‘수소경제 활성화 로드맵’을 발표했고 2021년 11월에는 관계부처 합동으로 ‘제1차 수소경제 이행 기본계획’을 공개하고 2030년까지 수소 버스·트럭 3만대 보급, 액화수소충전소 70곳을 구축하는 한편 수소 전문 기업도 600개 육성하겠다는 내용을 발표한 바 있다. 정부는 수소 경제 규모 확대를 통해 2030년까지 47조원이 넘는 경제적 파급 효과와 10만명에 이르는 고용 창출을 기대하고 있다.

   
 

이처럼 한국이 유럽 등 에너지 선진국과 비교해 선제적으로 수소경제 활성화 로드맵을 발표하는 등 수소경제 실현을 위해 노력하고 있지만 아직까지 관련 원천기술 확보조차 되지 않는 등 국내 수소 생산 역량과 기술력은 여전히 경쟁력이 떨어진다는 지적이다.

이와 관련 지난 국회 산업통상자원중소벤처기업위원회 국정감사에서 국민의 힘 최형두 의원은 “미국이나 독일 등 수소 선진국들 보다 빨리 수소경제 활성화 로드맵을 발표했지만 현재 국내 수소 관련 역량은 여전히 제자리걸음인 것으로 나타났다”며 “자칫하면 글로벌 그린수소 서플라이 체인의 하청업체로 전락할 수도 있는 상황”이라고 직격탄을 날리기도 했다.

 

세계 수소 생산시장 규모, 2025년 2,000억달러 규모

세계 각국, 수소경제 선점 위한 정책 ‘활발’

 

대한무역투자진흥공사(KOTRA)에 따르면 세계 수소 생산시장 규모는 3년 뒤인 2025년에 2,000억달러(약 268조원)에 이르고 세계 저장시장 규모는 2024년 200억달러(약 26조원)에 육박함은 물론 수전해 시스템 시장가치는 20억달러를 넘어설 것으로 예측된다. 또한 글로벌 컨설팅업체 맥킨지앤드컴퍼니 분석에 따르면 수소 수요는 2030년을 기점으로 가파르게 증가해 탄소 배출량을 0에 맞추는 넷제로(탄소중립) 원년인 2050년에는 1년 중 78일에 해당하는 에너지가 수소로 충당되고 총량은 6억톤이 넘을 것으로 전망되고 있다.

   
 

이에 세계 각국은 수소경제 선점과 육성을 위해 공격적인 정책을 펼치고 있다. 먼저 미국은 바이든 정부 출범 이후 2035년까지 전력 부문에서의 탄소 무배출(Carbon pollution-free) 달성을 거쳐 2050년까지 궁극적으로 ‘넷제로(Net-Zero)‘에 도달하는 목표를 수립하고 전방위적 지원에 앞장서고 있다. 특히 탄소배출이 없는 청정수소에 주목하며 2021년 6월 ‘수소 에너지 어스샷’을 통해 청정수소 생산비용을 10년 안에 1㎏당 1달러로 낮추는 ‘1·1·1’ 목표를 수립했다. 같은 해 통과된 인프라법(IIJA)에서는 지역수소허브 4개소 구축에 80억달러, 수전해 기술에 10억달러, 청정수소 개발·생산·운송·저장 프로젝트 연구 및 실증에 5억달러를 책정하며 수소경제 구축을 위한 대규모 정책 지원을 공식 선언했다. 뒤이은 2022년 인플레이션감축법(이하 IRA)을 통해서는 청정수소 생산, 투자에 대한 세액공제 및 인센티브 지원과 동시에 탄소포집·저장·활용기술(이하 CCUS)에 대한 혜택을 확대하며 수소 생태계 전반의 민간 참여를 적극 촉진하고 있다.

이처럼 에너지 전환을 위한 미국의 실질적인 노력이 가속화되는 가운데 지난 6월 미국 에너지부(DOE, Department of Energy)는 ‘국가 청정수소 전략 및 로드맵’을 발표하며 본격적인 청정수소 생태계 구축을 위한 청사진을 발표한 바 있다.이 로드맵 계획이 실행되면 2030년에 미국이 배출하는 온실가스가 2005년 수준보다 50% 줄어든다. 로드맵은 청정 수소의 생산, 처리, 배송, 저장 및 사용을 가속화하기 위한 포괄적인 국가 수준의 프레임워크로 3년마다 업데이트된다.

2050년 탄소중립 달성을 위해 청정수소 생산, 공급망 전반의 비용 감축을 통한 생산량 증대와 수소 생산 지역 네트워크 강화를 주요 골자로 한 이번 로드맵에 따르면 미국 내 청정수소 생산 수요는 2030년까지 1,000만미터톤(MMT), 2040년까지 연간 2,000만미터톤, 2050년까지 연간 5,000만미터톤에 이를 것으로 보인다. 아울러 2030년까지 청정수소 인프라 및 엔지니어링, 생산, 원자재 공급망 등 가치사슬 전반에서 10만개의 직간접적 신규 일자리 창출을 목표로 하고 있다.

이와 함께 전 세계적으로 수소경제에 가장 활발한 투자를 하고 있는 유럽연합(EU)은 ‘지속가능한 산업 밸류체인’을 목표로 세계 수소산업 주도권을 확보한다는 수소전략을 세웠다. 특히 현재 에너지 비중의 2%에 불과한 그린수소를 오는 2050년까지 23% 이상으로 끌어 올린다는 방침을 정했다. 이에 오는 2024년까지 수전해 설비 용량을 6GW, 2030년까지 80GW(역내에 40GW, 역외에 40GW)를 확보하고 그린수소 제조단가를 현재의 2.5~5.5유로€/㎏에서 그레이수소와 같은 1.5유로까지 낮출 계획이다.

또한 버스, 택시, 트럭, 철도, 배 등 교통수단에서 정유, 화학, 철강 등 제조업까지 수소 활용을 확장한다는 목표를 세우고 2030년까지 수전해 설비 분야에 240~420억유로를, 수소 운송·충전 등 인프라 확충에 650억유로, 그린수소 제조를 위한 재생에너지 설비 건설에 2,200~3,400억유로(80~120GW 용량)를 투자할 예정이다. 더불어 청정수소 연구 및 혁신을 위한 자금의 2배인 13억유로에 달하는 투자도 이어질 예정이며 향후 10년 동안 공동자금 조달과 관련해 100억유로가 추가로 투자될 전망이다.

이밖에 EU는 유럽 내 회원국들이 지리상 모두 연결돼 있어 특별한 안보 불안이 없는 이상 유럽 대륙 전체를 연결하는 수소 파이프라인 개발도 함께 진행한다는 방침을 세웠으며 넷제로 Industry Act, TCTF 연장 등 IRA 대응을 위한 법도 준비 중에 있다.

한편 EU 회원국 중 수소경제에 가장 활발한 투자를 하고 있는 독일은 최근 보조금 지급과 사용 영역을 확대하는 수소 전략 강화 정책을 발표했다. 주요 내용은 ▲2030 년 수전해 설비 목표 5기GW에서 10GW로 확대 ▲2028년까지 수소전용 파이프라인 1,800㎞ 이상 확보 ▲2028년까지 매년 500㎿ 수전해 설비 국가 입찰 ▲수소차 충전소 위한 40㎿ 수전해 설비 펀딩 등이다. 특히 친환경 수소경제 전환을 위해 독일 연방 정부는 90억유로(약 12조7,000억원)를 투자해 5기GW의 수소 생산 능력을 구축한다는 계획이다. 투자금 중 70억유로(약 9조9,000억 원)는 독일 국내 생산시설에 투입되고 20억유로(약 2조9,000억원)는 해외 수소 생산기지를 확보하는 데 활용된다. 먼저 독일은 인근 국가들로부터 안정적으로 수소를 공급받기 위해 2028년까지 1,800㎞의 수소 파이프라인을 건설하고 2032년까지 주요 생산·수입·저장 시설들과 수요처간의 연결을 완료할 계획이다. EU는 IPCEI 펀딩을 통해 유럽 전역에 4,500㎞의 수소 파이프라인을 건설하고 유럽 수소 네트워크를 구축할 예정입니다. 이 중 3,000㎞는 기존의 천연가스 파이프라인을 활용하고, 1,500㎞는 신규로 건설될 예정이다. 독일은 지리상 서유럽 중심에 위치하고 있어 유럽 수소네트워크의 상당 부분이 독일을 지나가게 돼 독일은 독일 수소 파이프라인 대부분을 유럽 수소 네트워크에 포함시켜 IPCEI 펀딩을 통해 진행할 예정이다.

이어 영국은 오는 2050년까지 넷제로를 달성하기 위한 수소전략에서 강력한 보조금 정책을 넣어 주목을 받고 있다. 이는 아직까지는 비싼 수소 가격을 낮추기 위한 전략으로 영국 정부는 국민이나 기업이 감당해야 할 경제적 부담을 줄이기 위해 수소 생산부터 수소 생산 과정에서 발생하는 이산화탄소 포집 및 저장(CCUS), 수소 사용에 들어가는 보조금 정책을 마련했다. 수소 생산을 지원하기 위한 ‘넷제로 수소펀드(약 3,962억원)’와 수소 생산 기술 혁신을 위한 ‘넷제로 혁신 포트폴리오(1조6,507억원)’가 보조금 정책의 큰 줄기이다.

   
 

영국의 보조금 정책은 ‘수소’ 자체에 지급한다는 것이 특징이다. 언제든지 저장했다 전기로 변환할 수 있는 수소 자체의 가격을 낮추는 것이 수소 사회 전환에 도움이 되기 때문이다. 수소가격 자체를 낮추면 수소 생산부터 보조금을 받은 수소로 전기를 만들어 사용하는 수소 사업이 확산하는 데 도움을 줄 수 있다. 수소 생산비용을 낮추는 것은 물론 다양한 사용자를 보유한 엔드-투-엔드(End-to-End) 시스템 구축이 목표인 것이다. 수소 생태계의 마지막 단계인 수소차에 보조금을 지급하는 한국과 가장 큰 차이점이라 할 수 있다.

세계 최대의 수소 생산국(2022년 기준 4,004만톤, 전년대비 32% 증가)인 중국 또한 중앙정부 차원의 탄중화(碳中和, 탄소배출제로) 정책을 구심점으로 수소에너지 산업을 집중적으로 육성하고 있다. 현재 중국 수소 수요 구조를 볼 때 수소에너지 약 38%는 암모니아 합성, 19%는 메탄올 합성, 약 16%는 직접 연소, 9%는 정유에 사용되며 에너지로서의 응용도가 높지 않아 아직까지 화학공업 분야에 대부분의 수요가 집중돼 있다.

중국은 2025년까지 밸류체인 형성 기간으로 5만대의 수소차 공급, 연간 10~20만톤의 그린·저탄소수소의 생산 체제를 만들 계획이다. 또한 고성능·긴수명의 고분자전해질 연료전지(PEMFC) 개발, 고체산화물 연료전지(SOFC) 및 용융탄산염 연료전지(MCFC) 스택 기술개발 등의 구체적 계획도 제시했다. 이를 뒷받침하기 위해 지난해 중국의 각 부처와 위원회는 50여개가 넘는 수소 관련 정책을 발표했으며 지역별로는 300개가 넘는 수소 정책이 발표됐다. 지난해 9월 기준 중국에 설치된 수소충전소는 270개를 넘어서며 세계 최대 규모를 기록했다. 최근에는 중국의 수도권인 징진지(베이징·톈진·허베이)가 수소연료전지 자동차 핵심부품 기술 산업화 및 시범 응용 도시를 공동으로 구축하기로 했다. 이를 통해 2025년까지 징진지 일대의 수소 산업 규모를 1,000억위안(약 18조원) 이상으로 확대하고 수소를 통해 CO2 배출량을 200만톤 감축하기로 했다. 현재 중국은 다수 부품과 소재는 자급 중이지만 일부 핵심소재는 수입에 의존하고 있다. 이에 중국 정부는 기술개발을 위한 산학연 협력 및 외국기업과의 협업 강화, 취약한 고리인 저장·운송 개선을 위한 대규모 인프라 투자를 지원할 방침이다.

   
 

끝으로 수소 강대국인 일본은 지난 6월에 ‘수소 기본전략 개정안’을 발표, 기존에 수립된 제6차 에너지기본계획 정책 등을 반영해 수소와 암모니아 정책을 대폭 강화했다. 또한 지난해 수립한 ‘GX 실현 기본 방침’에 따라 향후 10년간 150조원 대규모 투자를 통해 탄소제로 계획이 수립돼 수소·암모니아 정책을 추진 중이다. 일본의 수소산업 밸류체인 구성은 수소 활용을 위한 전략을 다방면으로 추진하고 있는 것이 특징이다.

이번 ‘수소기본전략 개정안’에 따르면 일본 정부는 먼저 ‘수소사회실현 가속화전략’을 통해 연간 수소 도입량을 2030년 300만톤에서 2040년 1,200만톤으로 늘리며 수소발전 비용을 낮추는 것을 목표로 하고 있으며 수소와 암모니아를 활용해 2030년 전체 에너지원의 1%를 저탄소 에너지로 대체할 계획이다. 또한 ‘수소산업전략’을 통해 탈(脫)탄소, 안정적인 에너지 공급, 경제성장을 목표로 5개 핵심 전략 분야를 중점적으로 발전시킨다는 전략이다. 아울러 ‘수소안전전략’은 경제적이고 합리적인 수소 활용 환경을 만들기 위해 과학적 데이터와 근거를 기반으로 한 안전 대응과 수소 관련 법 제도의 최적화 등이 포함돼 있다.

특히 이번에 개정된 수소 기본 전략을 보면 연료전지, 수전해 등 9개의 수소기술이 전략 분야로 자리매김할 예정으로 이 기술들은 향후 15년간 약 15조엔(약 140조원) 이상의 공공·민간 투자를 받게 될 전망이다. 9개 기술 중 연료전지와 수전해는 일본이 경쟁 우위를 갖고 있는 것으로 간주되는 분야로 일본은 2030년까지 15GW 가량의 수전해 수소생산설비를 도입한다는 목표를 설정했다. 또한 2030년까지 수소가격을 현재의 3분의 1정도까지 낮출 계획이다. 일본 정부는 다양한 수소 정책을 통해 2040년에 수소 사용량이 약 1,200만톤으로 6배 가량 증가할 것으로 내다보고 있다.

 

수소생산 능력 없이 수소경제 추진?

그린수소 생산 원천기술 확보 최우선

 

이처럼 세계 각국이 정부 차원의 수소 전략으로 수소경제 활성화에 총력을 기울이고 있지만 한국은 기본계획 발표 후 아직까지 눈에 띄는 정책과 전략 변화가 없는 것으로 나타났다.

한국은 수소연료전지차(FCEV) 생산 및 보급에서 세계 1위를 유지하고 있지만 이것만으로는 수소경제 강국으로 가기에는 턱없이 부족하다. 실제로 국내 수소산업 현황을 살펴보면 개질수소 생산량은 개질수소 생산량은 2019~2021년도에는 없었고 2022년 42톤, 2023년 9월 기준 464톤에 불과했다. 또한 핵심 생산 설비인 개질기는 독일에서 수입해 원천기술도 사실상 부재한 상황이다. 이 때문에 생산 과정에서 불량수소가 나오더라도 신속한 검출 및 원인 규명이 어려워 최종 사용 단계인 수소연료전지차가 고장이 나고서야 파악이 되는 실정이다.

   
 

더욱 심각한 문제는 미래 핵심 에너지원인 그린수소 생산의 바탕이 되는 수전해 기술에서 한국은 선진국과의 기술격차를 좀처럼 좁히지 못하고 있는 것으로 나타났다. 지난 2021년 11월 관계부처 합동으로 발표한 ‘제1차 수소경제 이행 기본계획’에 따르면 국내는 2020년 6월에야 ㎿급 수전해 시스템 실증이 완료됐고 2030년을 목표로 10㎿급 수전해 시스템 상용화를 추진하는 실정이다. 국제에너지기구(IEA) 국가별 수전해 설비 설치용량 분석을 보면 그린수소 생산을 위한 수전해 설비 관련 통계에서 한국의 순위는 보이지도 않을 정도로 낮은 상황이다.

또 기본계획은 7대 전략 분야(수전해, 액화수소 운송선, 트레일러, 충전소, 연료전지(모빌리티·발전, 수소터빈) 기술 수준을 2030년 선진국의 100%까지 끌어올리겠다는 목표를 세웠지만 수소경제에서 핵심인 수소 생산-저장-운송 분야에서 선진국과 3~7년 이상 벌어진 기술격차를 어떻게 좁힐지 구체적인 방안은 제시되지 않고 있다. 아울러 기본계획은 2030년 생산단가 3,500원/㎏ 수준의 25만톤급 그린수소 생산 기반, 2050년 생산단가 2,500원/㎏ 수준의 200만톤급 그린수소 생산 기반을 구축하겠다는 목표를 내걸었지만 2030년 한국의 수소 수요량 390만톤(발전 353만톤, 수송 37만톤)에도 못 미치는 숫자다.

현재 한국가스공사가 구축 및 운영 중인 수소생산기지는 예상보다 수요가 한참 적어 운영에 위기를 맞고 있다. 가스공사는 예산 총 670억원을 들여 광주광역시와 경남 창원시에 ‘거점형 수소생산기지’를 만들었지만 생산 물량은 적고 그나마 수요처도 없는 것으로 전해졌다.

   
 

국회 산업통상자원중소벤처기업위원회 노용호 의원에 따르면 각 기지의 생산능력은 1,460톤(2,000Nm3/h), 창원기지 3,650톤(5,000Nm3/h)이지만 실 생산물량은 광주 361톤, 창원 601톤에 불과하다. 정상가동을 위해 최소 가동률 35%를 유지해야 하지만 생산한 물량마저 수요처를 찾지 못해 매년 광주기지는 13억원, 창원기지는 16억원씩 손실을 내고 있다.

이러한 상황을 볼 때 사실상 현재 정책과 전략으로는 수소 자립은 어려운 것이 사실이다. 물론 우리나라는 태양광 일조량, 풍력 등 신재생에너지 자원이 부족하고 땅이 좁아 대단위 신재생에너지 발전단지 건설이 힘든 조건을 갖고 있다. 이처럼 그린수소 생산에 치명적인 약점을 안고 있는 조건 때문에 정부는 해외 생산기지 확보에 눈을 돌리고 2025년 해외생산, 2027년 해외 도입 개시 예정이라는 일정을 제시한 바 있다. 하지만 가장 중요한 수전해 기반 원천기술 조차 없는 상태에서 해외 생산기지 확보가 가능할지는 물음표로 남는다.

 

더뎌지는 충전소 인프라 확보

수소차 확대도 주춤

 

이와 함께 수소모빌리티 확대의 핵심인 충전소 인프라 확보 속도도 여전히 더딘 것으로 나타났다. 특히 수소충전소 설치 인·허가에만 최대 150일 이상 소요되는 것으로 확인되면서 개선이 시급하다는 목소리다.

   
 

이와 관련 국회 환경노동위원회 소속 국민의 힘 박대수 의원이 환경부로부터 받은 ‘최근 3년간 수소충전기 설치 현황’에 따르면 정부의 수소충전기 설치 목표는 당초 ▲2021년 110기 ▲2022년 80기 ▲2023년 91기였다. 그러나 실제 설치는 ▲2021년 100기(91%) ▲2022년 59기(73.5%) ▲2023년 8월 말 기준 37대(40.7%)에 그쳤다.

박 의원은 이와 관련해 “수소충전소를 설치하기 위해서는 지자체장에게 인·허가를 받아야 하므로 지자체별로 인·허가에 소요되는 기간이 상이한 것이 수소충전소 구축 확대의 걸림돌로 작용했다”며 “지자체별로 통일되지 않은 인·허가 기간의 최소 기준을 규정하고 구매 지원금 상향 등의 공격적인 정책이 뒤따라야 한다”고 강조했다.

이처럼 인프라 확충이 속도를 내지 못하면서 수소차 확대도 주춤하고 있다. 수소경제 활성화 로드맵에 따르면 2022년까지 수소차 8만1,000대 보급을 목표로 삼았지만 지난 9월 기준으로 국내에 등록된 수소차는 3만3,213대로 목표치에 절반도 미치지 못한 상황이다.

이 같은 상황에서 전문가들은 수소 관련 R&D 효과를 볼 수 있도록 정부가 보다 체계적이고 신속한 정책과 전략 수립이 필요하다고 보고 있다. 또한 전문적으로 수소기술을 진단하고 연구를 수행할 수 있는 전문기관의 설립도 고려해봐야 한다는 주장이다.

   
 

국내 한 수소관련 전문가는 “가장 중요한 수전해 원천기술 확보가 되지 않으면 수소 해외생산기지 확보에도 어려움을 겪게 될 수 있어 원천기술 확보가 가장 우선순위가 돼야 한다”며 “수소 관련 R&D 효과를 톡톡히 보여줘야 정부가 제시한 세계1등 산업국가”로 갈 수 있다고 말했다.

 

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