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수백여 년을 이어왔던 에너지 패러다임이 변화하고 있다. 기존 석탄·석유·가스 등의 화석연료의 고갈 우려와 환경파괴 심각성 때문에 친환경·신재생 에너지가 각광받고 있다. 특히 친환경이긴 하지만 효율이 낮은 기존 태양광, 풍력 등에서 벗어나 저비용·고효율 에너지원이 주목을 받고 있다. 수소가 대표적이다. 수소는 무한정 생산이 가능하고 환경오염 우려가 제로에 가깝다는 점에서 궁극의 친환경 미래에너지로 평가되고 있다. 세계 각 국은 수소에너지 관련 기술 개발과 인프라 확대에 박차를 가하고 있다. 이러한 기조에 발맞춰 문재인정부도 ‘수소경제 활성화 로드맵’을 발표하며 수소자동차 개발과 수소충전소 구축, 수소 생산시설 및 수소연료전지 개발 등의 지원과 인프라 확대에 나섰다. 민간 기업들 역시 저마다의 독자적인 기술을 이용한 시설과 연료전지 개발에 착수했다. 현대자동차 등 대기업은 운송수단에 수소자원을 접목하며 수소차의 상용화를 도모하고 있다. 스카이데일리가 금주 이슈포커스 주제로 ‘수소경제 현장을 가다’를 선정하고 수소경제에 대비한 국내 기업들의 준비 상황과 앞으로의 시장 전망 등에 대한 내용을 세 편에 걸쳐 보도한다. 
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[특별취재팀=김진강 부장|이한빛·배태용 기자]전 지구적인 환경오염과 에너지 자원고갈, 지구온난화 문제 해결 등을 위한 수단으로 친환경·신재생 에너지원인 수소가 급부상하고 있다. 지난 1973년 1차 석유위기를 계기로 논의되기 시작한 수소는 기존의 석유와 석탄을 대체할 가장 이상적인 미래 에너지원으로 평가돼 왔다.
현재 세계 각국은 자동차산업을 중심으로 기술개발과 인프라 확장에 본격 나서고 있다. 수소는 무한정·무공해·무소음의 특징을 가진다. 수소를 산화시켜 발생한 에너지를 전기로 변환시킨 수소연료전지는 자동차 등 운송수단과 가정이나 공장에 필요한 에너지로 활용 가능하다.
환경오염·자원고갈 동시 해결 가능한 차세대 에너지 수소, 2400조대 황금알 부상
현대자동차를 비롯해 토요타, BMW 등 전 세계 주요 완성차·에너지 등 13개 기업으로 구성된 수소위원회(Hydrogen Council)가 지난 2017년 발표한 보고서에 따르면 2050년까지 수소경제는 전 세계적으로 연간 2조5000억 달러(한화 약 2400조) 시장가치와 3000만명 이상의 일자리를 창출 할 것으로 전망된다.
수소에너지는 4억대 이상의 자동차, 1500만~2000만대의 트럭, 500만대의 버스 등에 적용돼 각 운송부문의 평균 20~25%를 담당할 것으로 내다봤다. 자동차 부문의 경우 수소 자동차는 소형차의 약 10%, 대형차와 트럭의 약 20~25%, 밴의 약 35% 등을 각각 차지할 전망이다.
전 세계 디젤 열차의 약 20% 가량이 수소로 움직이는 열차로 대체될 것으로 보여진다. 항공과 선박화물 운송 수단의 5%도 수소에너지를 적용한 기기로 대체될 것으로 분석된다. 전체적으로 2050년까지 전 세계에서 소비되는 에너지의 5분의 1이 수소로 대체될 것으로 예상된다.
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| ▲크게 보기=이미지 클릭 [그래픽=정의섭] ⓒ스카이데일리 |
남궁윤 한국가스공사 경제경영연구소 책임연구원은 “수소에너지는 생산부터 이용까지 완전 무공해 에너지다”며 “현재 전 세계가 겪고 있는 에너지의 지역적 편중으로 인한 수급의 불안정과 자원고갈 해결, 지구의 환경문제를 동시에 해결할 수 있는 하나의 대안으로 부각되고 있다”고 설명했다.
또한 “수소산업은 수소전기차와 수소발전을 시작으로 선순환과 다양한 비지니스를 통해 시너지 효과를 창출해 낼 수 있다”며 “전 세계 수소 수요는 2050년에 현재의 약 10배 이상 증가할 것으로 예측된다”고 설명했다.
해외 각국들은 시장형성 초기단계에 있는 수소산업 또는 수소경제 분야에서 우위를 확보하기 위해 수소의 가치사슬 구축과 기술개발에 뛰어들고 있다. 수소산업 시장 선점과 확대를 위한 선결 과제인 수소전기차 보급 확대와 수소충전소 등 인프라 구축, 연료전지 기술개발 등에 박차를 가하고 있다.
수소전기차는 전기차에 비해 주행거리가 길고 충전시간이 짧을 뿐 아니라 배기가스를 배출하지 않는 장점이 있다. 미세먼지 제거 효과 등까지 갖춰 차세대 친환경 자동차로 주목받고 있다.
수소전기차 양산에 성공한 일본은 지난 2018년 2월 기준 수소충전소 100곳, 수소전기차 보급 2300여대·수출 7000여대, 가정용 연료전지 22만대 보급 등을 달성했다. 오는 2030년까지 충전소 900곳, 수소전기차 80만대, 가정용 연료전지 530대 보급, 대규모 수소발전소 건설 등을 목표로 하고 있다. 수소가 국가의 주요 에너지로 사용되는 이른바 수소사회 진입을 목적에 두고 있다.
액화수소 원천기술을 확보하고 있는 독일은 5000억원 가량을 투자해 수소인프라 확충과 수소버스·전기차 생산·운행에 나서고 있다. 수소에너지를 사용해 시속 140km 운행할 수 있는 열차 제작에 성공해 기존의 디젤 열차를 수소연료 열차로 대체한다는 계획이다.
미국은 캘리포니아를 중심으로 수소연료전지 사용 확산을 위한 기술개발에 매년 수천 달러에서 수십만 달러의 예산을 투자하고 있다. 천연가스에서 수소를 추출해 활용하는 연구개발에도 적극 나서고 있다. 캘리포니아주는 2023년까지 수소전기차 3만대, 수소충전소 123곳 건설을 계획하고 있다. 세계 최대 자동차 시장으로 불리는 중국은 2020년 수소전기차 5000대·충전소 100곳, 2025년 5만대·300곳 등을 각각 목표로 하고 있다.
수소차 생산·연료전기 세계최고 기술력 갖춘 한국…충전소 확대 시급
세계 최초로 수소전기차를 양산한 우리나라에서도 지난 1월 정부가 ‘수소경제 활성화 로드맵’을 발표한 이후 관련 기업의 주가가 상승하는 등 수소 산업에 대한 관심이 점차 높아지고 있다.
정부의 ‘수소경제 활성화 로드맵’에 따르면 △수소차 누적 생산량 2018년 2000대에서 2040년 620만대(내수 290만대, 수출 330만대)로 확대 △2018년 기준 14곳인 수소충전소를 2022년 310곳, 2040년 1200곳 확충 △2040년 수소택시 8만대, 수소버스 4만대, 수소트럭 3만대 보급 등 수소 대중교통 확대 △가정․건물용 연료전지 2040년까지 2.1GW(약 94만 가구) 보급 △수소선박·수소열차·수소건설기계 육성 등이 주된 내용이다.
전 세계에서 수소전기차 판매 기업은 우리나라의 현대자동차와 일본의 도요타·혼다, 독일의 벤츠 등 4곳이다. 우리나라는 일본과 수소연료전지 개발기술은 물론 수소전기차 양산 능력에서 세계 1위를 다투고 있다. 우리나라의 강점인 수소차와 연료전지를 양대 축으로 수소경제 생태계를 구축하겠다는 게 정부의 계획이다.
부생수소 등 수소 생산과 산업기반 경험 보유하고 있는 점, 세계 에너지저장시스템(ESS, Energy Storage System) 시장에서 국내 기업인 삼성SDI와 LG화학이 80%의 점유율을 보이고 있다는 점 등도 세계 수소산업 분야에서 우리나라가 경쟁우위를 점할 수 있는 요인으로 꼽힌다.
현재는 부생수소를 사용하고 있지만 수소산업 시장 확대로 인해 천연가스 개질 사용량 증가가 불가피한 만큼 LNG(액화천연가스) 망을 통한 원활한 수소 공급도 우리나라의 강점으로 꼽힌다. 천연액화가스 운송수단인 LNG선의 세계 최고수준의 기술을 보유한 국내 조선업 역시 함께 성장이 가능할 것으로 전망된다.
이승훈 수소융합얼라이언스 추진단 사무총장은 “수소에너지 분야에서 가장 중요한 기술은 에너지를 수소로 전환하는 전기분해 기술과 수소를 전기로 전환하는 연료전지 기술이다”며 “현대자동차에서 장기간 투자해 확보한 연료전지 기술은 세계적 수준이고 자동차에 들어가 있는 기술 역시 경제성이 많이 확보돼 있어 우리나라는 초기시장 형성과 국제기술경쟁력 확보에 유리한 조건을 갖고 있다”고 설명했다.
이어 그는 “우리나라는 천연가스인 도시가스를 사용하고 있기 때문에 전국에 배관망이 깔려있다고 볼 수 있다”며 “천연가스를 이용해서 수소를 생산하는 데는 현실적으로 큰 장애가 없기 때문에 어느 정도 인프라가 잘 갖춰져 있는 것으로 평가된다”고 덧붙였다.
우리나라가 해외국가들 보다 발 빠르게 수소사회·경제 시장에 진입하기 위해서는 수소충전소 확대 등 인프라 구축이 가장 시급한 과제로 지적되고 있다. 이 총장은 “정부의 로드맵이 순조롭게 진행되기 위해서는 기업들이 진입할 수 있는 초기시장 형성이 중요하다”며 “수소충전소 확대 등 인프라 구축이 가장 시급한 과제다”고 밝혔다.
이어 “현재 지자체가 주도하는 충전소 건설 방식을 전문성과 기술력을 보유한 민간이 주도하도록 해야 한다”며 “민간 기업들이 참여하는 SPC(특수목적법인) 설립이 추진되고 있는 만큼 충전소를 빨리 지을 수 있는 방안을 찾아야 한다”며 “민간위주의 수소충전소 보급이 이뤄지면 인프라 구축 속도가 빨라질 것으로 예상된다”고 피력했다.
이 총장에 따르면 일본과 독일은 현재 민간 기업들이 참여하는 SPC를 통해 수소전기차와 수소충전소 보급에 속도를 내고 있다. 우리나라 역시 지난해 11월 한국가스공사, 현대자동차, SPG케미칼 등 13개 회사가 참여한 수소충전소 민간 특수목적법인 ‘하이넷(HyNet)’이 출범했지만 일본에 비해 늦은 감이 있어 보다 속도감 있는 사업추진이 필요하다.
울산·대전·광주 등 수소사회 준비에 잰걸음 나선 지자체들
각 지방자치단체들도 머지않아 찾아 올 수소사회 대응에 총력을 기울이고 있다. 한국수소산업협회에 따르면 울산(울산국가산업단지)의 지난 2016년 기준 수소생산량은 120만6170 N㎥/hr, 81만6167 ton/년 등으로 국내 총 생산량의 절반을 차지하고 있다. 올 하반기 완료되는 ‘친환경 전지융합 실증화단지’를 통해 △연료전지 스택평가 및 시스템 실증 △ISO 수소품질 분석 △기술사업화 지원 △연료전지 보급지원 등의 사업을 진행할 예정이다.
△지역 내 부생수소 연료전지 발전소 유치 △지역 내 중견·중소기업 대상 연료전지소재 수소전기차 부품분야 사업 확대 △수소충전소 핵심기술인 압축패키지·디스펜서 국산화 △수소 전기차·충전소 보급 확대 등을 통해 울산을 수소 생산·저장·공급의 거점지역으로 성장시킨다는 계획이다.
대전시 역시 화석연료도시에서 수소사회 전환을 목표로 2022년까지 △수소차 1000대·충전소 10곳 보급 △연료전지 발전 100MW △수소연료전지·ESS·ICT융복합에너지 기업 50곳 육성 등을 계획하고 있다. 이를 위해 산업단지, LH서남부발전소, 과학벨트 신동·둔곡지구 등 총 61MW급 연료전지 발전소를 건설과 동시에 과학비지니스벨트 친환경 에너지 시범단지 조성에도 나서기로 했다.
가정용·공동주택용 연료전지를 개발해 보급하고 수영장과 대형빌딩에도 연료전지 보급에 나선다는 계획이다. 블록체인 기술을 반영해 그리드 내 잉여전력 거래시스템 개발 계획도 갖고 있다.
광주시는 현대자동차와 연계해 수소자동차 산업을 미래먹거리 사업으로 집중 육성한다는 계획이다. 2024년까지 수소차 1만대, 충전소 24곳 등을 보급하고 수소관련 업체 25곳을 유치해 1만개 일자리 창출을 목표로 하고 있다.
수소 자동차·연료전지 관련 벤처기업에 대해 기술과 자금은 물론 스마트 팩토리 시스템을 구축할 수 있도록 지원한다는 계획이다. 2021년 내에 수소차·전기차 융합스테이션의 국산기술 개발 목표도 세워놓고 있다. LPG/CNG 개질, 수전해, 신재생에너지 등 수소생산방식과 공급방식을 다양화 해 수소 가격경쟁력 확보에 나선다는 계획이다.
[김진강 기자 / 행동이 빠른 신문 ⓒ스카이데일리]
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