산업통상자원부(장관 문승욱)는 9월28일 수소융합얼라이언스추진단(H2K, 회장 문재도), 한국에너지기술평가원과 공동으로 ‘탄소중립 실현을 위한 청정수소기술 포럼’을 개최했다.
국내 그린수소분야 산·학·연 전문가들은 이번 포럼에서 ‘그린수소 생산확대를 위한 발전방안’에 대해 심도깊은 논의를 진행했다.
이번 포럼은 주요 국가들이 탄소중립 실현 및 청정수소 경제로의 전환을 발표하고 대규모 그린수소 실증프로젝트를 활발히 추진하는 가운데 국내 관련기술력과 산업경쟁력을 점검하기 위해 마련됐다.
특히 물을 분해해 수소를 생산하는 수전해 장치, 해외 그린수소 생산·도입·운송관련 핵심 기술개발의 방향과 그린수소 생산시스템 실증 및 상용화 추진방안을 논의했다.
포럼은 △개회사 △축사 △ 기조발표: 국내 청정수소 활성화방안(박진호 한국에너지공대 부총장) △발표1: 청정수소산업의 발전방향(하형은 SK 부사장) △발표2: 청정수소 핵심소재 기술개발 동향(이무석 코오롱인더스트리 상무) △발표3: 그린수소 연구개발 동향(장종현 KIST 센터장) △청정수소 산업경쟁력 강화방안 토론(좌장: 소진영 에너지경제연구원 본부장) 등 순으로 진행됐다.
문재도 H2K 회장은 개회사에서 “현재 인류의 삶을 위협하는 기후위기에 대응하기 위해 온실가스, 미세먼지를 감축하고 전 산업부문에서 탄소중립을 실현해야 하는 사명을 안고 있다”라며 “우리나라도 2020년 10월 탄소중립을 선언하며 산업과 경제, 사회 모든 부문에서 탄소중립을 실현하는 한편 저탄소 산업생태계 조성에 역량을 집중하고 있다”고 밝혔다.
이어 “또한 우리정부는 수소에너지의 잠재력에 주목해 육성과 함께 기술혁신에 집중하기 위해 지난해 7월 수소경제위원회를 출범하고 세계에서 유일하게 수소경제에 대한 독립된 법적근거를 마련키도 했다”라며 “오늘 포럼에서는 청정수소 공급을 위한 미래 핵심기술력과 수소산업생태계 경쟁력 확보라는 주제를 함께 논의해 실천적 지혜를 모아 수소경제를 확산할 것으로 기대된다”고 덧붙였다.
강경성 산업부 에너지산업실장은 축사를 통해 “에너지전환과 탄소중립으로 글로벌 에너지시장, 기술, 산업이 빠르게 변화하고 있는 가운데 최근 수소에 대한 언급이 증가하고 있다”라며 “에너지전환과 탄소중립 실현수단 중 하나로 수소의 중요성이 높아지고 있으며 청정수소의 생산과 활용이 중요해지고 있다”고 밝혔다.
이어 “우리나라는 청정수소 생산에 필요한 기술과 투자가 절실하며 핵심소재·부품·기술개발과 생산시스템 실증·상용화·혁신생태계 구축이 필요한 시점”이라며 “오늘 포럼을 통해 청정수소의 미래를 기술과 산업생태계를 확보하기 위한 전략이 논의될 것으로 기대된다”고 덧붙였다.
그린수소, 2050년 1kg당 420원 예상
박진호 한국에너지공대 부총장은 ‘국내 청정수소 활성화방안’발표를 통해 세계 그린수소 생산시장, 가격·기술 동향 및 특징를 설명하고 국내 실정에 맞는 그린수소 생산체계에 대한 다양한 고려요인과 발전과제를 제시했다.
박진호 부총장은 “우리나라는 전체 이산화탄소 배출량 중 87%가 에너지생산 및 소비관련 온실가스 배출로 세계적인 평균보다 높아 탄소중립정책 이슈는 곧 에너지정책 이슈라고 볼 수 있다”라며 “탄소중립 구현을 위한 에너지소비 최적화, 전기화, 탄소포집, 탈탄소화 등 네가지 핵심 Pillar의 대응방안으로 가장 적합한 것이 수소”라고 밝혔다.
세계 수소시장은 2050년까지 약 2억~4억톤 규모 수소수요가 발생할 전망이다. 또한 2030년까지 전세계에서 수소생산·수송·활용분야 약 359개의 대형 수소프로젝트가 진행되고 600조 이상 투자가 이뤄질 것으로 예상되고 있다.
박진호 부총장은 “2030년까지 수소생산의 70%가 그린수소, 30%가 블루수소로 구성될 전망으로 향후 수소생산단가는 규모의 경제를 통해 태양광발전과 비슷한 양상으로 하락할 것으로 기대된다”라며 “2050년까지 17TW규모 태양광 기반 수전해설비 누적설치가 이뤄진다는 조건으로 2050년 1kg당 수소단가를 예상한다면 420원에서 1,250원 이하, 즉 1달러 이하로 형성될 것으로 예상된다”고 밝혔다.
이어 “정부에서는 거대한 수소산업이 움직이기 위한 생태계를 형성하고 기술개발 지원, 국제협력을 통한 표준리딩 등을 적극 추진해야 한다”고 강조했다.
블루수소 시장 바탕 그린수소 확대
하형은 SK 부사장은 ‘청정수소 산업의 발전방향’을 주제로 발표했다. 하형은 부사장은 발표를 통해 SK 수소산업의 추진계획, 수소산업의 특징, 청정수소산업의 발전 방향성에 대해 설명했다.
SK는 그룹의 석유 및 LNG사업 개발 노하우, 운영역량을 바탕으로 국내 청정수소 생태계 조기 구축을 추진하고 있다. 수소 생산·공급·유통 등 전 밸류체인을 통합운영해 사업안정성을 제고하고 LNG인프라 및 CCUS기술을 활용해 CO₂ Free 친환경 블루수소기반 국내 수소생태계를 확대할 계획이다.
또한 관련기술기업에 대한 투자 및 파트너십 체결을 통해 선두기술을 확보하고 글로벌 시장에 진출한다.
하형은 부사장은 “SK는 SK인천석유화학에서 생산되는 부생수소 액화를 통해 국내 수소시장에 조기진입하는 한편 경쟁력 있는 CCUS기술을 확보해 차별화된 블루수소를 생산할 계획”이라며 “향후 2030년 이후부터는 블루수소를 확대하고 신재생에너지 기반 그린수소생산을 추진할해 수소생태계 완성에 기여할 것”이라고 밝혔다.
이어 “그린수소 상용화에는 장기간의 기술개발 기간이 소요될 것으로 예상되며 CCUS기술 비용하락 추세로 블루수소에 대한 경제성이 개선되고 있어 블루수소를 통한 친환경 수소인프라 구축을 먼저 이루는 것이 바람직하다”라며 “블루수소, 그린수소 상용화되기 위해서는 핵심기술인 CCUS 및 액화수소 운송관련 기술개발이 필요하다”고 덧붙였다.
수소경제 핵심 수전해기술 국산화 중요
이무석 코오롱인더스트리 상무는 ‘청정수소 핵심소재 기술개발 동향’ 발표를 진행했다. 이무석 사무는 이번 발표를 통해 코오롱 소재부품 기술을 중심으로 기술개발 동향을 설명했다.
수소는 신재생에너지의 시간적, 공간적 불균현을 해소하기 위한 에너지캐리어 역할로 주목받고 있으며 출력제한의 새로운 대안이 될 전망이다. 특히 신재생에너지 잉여전력을 통해 수소를 생산하는 방식 중 가장 많이 활용되고 있는 방식은 고분자전해질(PEM)수전해다.
PEM수전해는 직접도가 높으며 신재생에너지의 부하변동에 대한 추종성이 우수한 것이 특징이다.
이무석 상무는 “수소경제의 핵심기술은 연료전지와 수전해를 통한 화학에너지와 전기에너지의 가역적 전환”이라며 “코오롱은 멤브레인에 대한 기술력을 확보하고 있어 2006년 BOP 핵심부품과 PEM, 막전극 접합체(MEA)를 상용화했다”고 밝혔다.
이어 “수전해 장치 중 스택의 비중은 45%로 이중 MEA가 24%를 차지하고 있으며 코오롱은 수전해 기술을 국산화할 것”이라며 “현재 우리나라 수전해기술은 해외기술에 의존하고 있으며 이에 대한 준비를 하지 않을 경우 국가경쟁력 저하로 이어질 것으로 국가적으로 관심을 가지고 투자를 해야 한다”고 덧붙였다.
재생E 특성별 수전해믹스 적용 중요
장종현 KIST 센터장은 ‘그린수소 연구개발 동향’ 발표를 통해 그린수소에 대한 지향점과 의미 등에 대해 설명했다.
그린수소는 화석연료 대체방안으로 주목받고 있으며 자동차, 선박, 비행기 등 수송분야, 발전분야, 철강, 화학 등 산업분야에서 활용될 전망이다.
장종현 센터장은 “다양한 수소활용기술이 도입되는 시기는 각각 다를 것으로 예상되며 적극적인 노력을 통해 이시기를 앞당길 수 있다”라며 “탄소중립을 달성하기 위해서는 특정분야에 집중하기보다 모든 분야에 대한 전략적 접근이 필요하다”고 밝혔다.
이어 “2050년 탄소중립을 달성하기 위해서는 전체 에너지사용량 중 50%가 전기가 차지할 것으로 보이며 이중 재생에너지 기반 전력이 절반 이상으로 공급될 것”이라며 “재생에너지 중 태양광, 풍력 등 가변성 재생에너지를 보완하기 위해 수소를 확대해야 한다”고 덧붙였다.
수전해기술은 △알칼라인 △PEM △SOEC 등이 있다. 알칼라인 수전해는 가장 많이 상업화가 진행돼 가격이 저렴한 편이다. 다만 변동부하에 대한 대응기술 개선이 필요하다.
PEM수전해는 출력밀도가 높고 부하변동에 대한 대응성이 우수하다. 상업화가 미진한 상황이며 백금, 이리듐 등 귀금속을 촉매로 사용하기 때문에 가격경쟁력을 확보하는 것이 중요하다.
SOEC수전해는 효율이 가장 높은 기술로 아직 실용화에 대한 연구가 필요한 상황이다. 태양광 등 간헐적 전력으로 수전해를 진행하기 불리한 특성을 가지고 있어 보완방안이 필요하다.
장종현 센터장은 “세가지 수전해기술 중 특정 기술만을 적용, 확대하는 것이 아니라 에너지믹스와 같이 수전해믹스라는 개념으로 접근해 가격, 응답특성, 효율 등을 고려하는 것이 중요하다”라며 “블루수소를 이용하면서 수소활용·공급·저장기술을 확립하는 것이 중요하며 이를 바탕으로 재생에너지와 그린수소가 연계된 에너지전환이 이뤄야 한다”고 밝혔다.
이어 “그린수소는 전 세계적으로 산업화 초기단계로 연구역량 및 관련산업 기반을 결집해 빠르게 추격해야 한다”라며 “이를 위해 정부의 적극적인 지원과 산·학·연간 융합 기술개발과제 도출이 필요하다”고 덧붙였다.
수소경제 확대, 재정·제도적 지원 ‘기본전제’
모든 발표가 마무리된 후 진행된 토론은 소진영 에너지경제연구원 본부장이 좌장을 맡았다. 토론에는 △양태현 한국에너지기술연구원 본부장 △이해원 두산 부사장 △김태형 포스코 그룹장 △이태의 에경연 연구위원 등이 참여했다.
양태현 본부장은 “청정수소 경쟁력을 강화하기 위해 일정규모 이상으로 시장을 형성하는 것이 중요하며 정부의 정책시장에 의해 주도될 것으로 예상된다”라며 “또한 가시적인 목표가 제시돼야 하는데 현재 연도별 수소 생산·공급·가격 등에 대한 목표제시가 부족한 상황”이라고 지적했다.
이어 “현재 기업투자, 연구계획 등이 발표되고 있어 단품위주 기술개발은 가능하지만 인프라에 대한 투자 및 확보계획은 부족한 상황”이라며 “배관망, 액화수소 인수기지 등 핵심기술에 대한 확보가 필요하다”고 덧붙였다.
이해원 부사장은 “탄소중립을 실현기 위해서는 우리나라가 가진 모든 역량을 결집해야 하며 재생에너지에 수소를 더하는 것에서 나아가 더 큰 범위로 확장해야 한다”라며 “우리나라는 재생에너지 자원이 부족한 상황으로 수소를 수입하더라도 유통단가가 생산단가보다 상승할 것 전망으로 국내에서 사용할 수 있는 자원을 모두 사용해야 한다”고 밝혔다.
이어 “산업폐열을 활용한 수전해기술 등 산업부문 섹터커플링을 형성하는 것이 중요하며 이를 통해 탄소중립의 일정부분을 달성할 수 있을 것”이라고 덧붙였다.
김태형 그룹장 “현재 수소경제에 대한 국민의 인식은 수소차, 도시가스와 같은 수소공급 등을 떠올릴 수 있으나 생활부문 수소활용량은 극히 일부”라며 “2050년 수소소비량 전망치인 2,500톤 중 500톤은 전기화가 어려운 제철산업에서 사용될 것으로 전망된다”고 밝혔다.
이어 “현재 제철산업 경쟁국은 청정수소를 저렴하게 생산할 수 있는 중국, 미국, 유럽 등으로 우리나라 저렴한 수소를 수입하더라도 단가경쟁력에서 밀릴 수 밖에 없다”라며 “원전을 활용해 청정수소를 생산하는 등 국내 청정수소 생산량을 확보하는 방안을 고려해야 한다”고 덧붙였다.
이태의 연구의원 “청정에너지의 시작은 재생에너지로 재생에너지가 확대될수록 그린수소가 필요하며 통제불가능한 재생에너지의 전력계통 안정성 측면에서 접근해야 한다”라며 “수소를 통해 재생에너지 수용성을 높여 에너지안보를 확보해야 하며 수소생산기술과 함께 수소수요를 증가하는 것이 중요하다”고 밝혔다.
이어 “수소경제 초기에는 수소차, 연료전지 등이 주요수요처지만 중장기적으로는 제철 등 산업부문 수요를 창출하는 것이 필요하기 때문에 수요기술에 대한 투자가 이뤄져야 한다”라며 “또한 국내 수소를 소비하기 위한 의무화가 필요하며 다양한 그린수소에 대한 인증제도, 제도 제·개정을 통한 발전사업자의 수소생산 겸업 등으로 국내 수소산업 경쟁력을 확보해야 한다”고 덧붙였다.
한편 정부는 포럼에서 논의된 내용을 바탕으로 ‘수소경제 이행 기본계획’을 발표하고 오는 12월에는 ‘그린수소 발전전략’을 마련해 발표할 계획이다.
문재도 H2K 회장은 개회사에서 “현재 인류의 삶을 위협하는 기후위기에 대응하기 위해 온실가스, 미세먼지를 감축하고 전 산업부문에서 탄소중립을 실현해야 하는 사명을 안고 있다”라며 “우리나라도 2020년 10월 탄소중립을 선언하며 산업과 경제, 사회 모든 부문에서 탄소중립을 실현하는 한편 저탄소 산업생태계 조성에 역량을 집중하고 있다”고 밝혔다. 
강경성 산업부 에너지산업실장은 축사를 통해 “에너지전환과 탄소중립으로 글로벌 에너지시장, 기술, 산업이 빠르게 변화하고 있는 가운데 최근 수소에 대한 언급이 증가하고 있다”라며 “에너지전환과 탄소중립 실현수단 중 하나로 수소의 중요성이 높아지고 있으며 청정수소의 생산과 활용이 중요해지고 있다”고 밝혔다. 
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