새로운 에너지원으로서 수소의 활용이 주목받고 있다. 수소는 에너지로 사용할 때 이산화탄소(CO2)를 배출하지 않는다. 산업계에서는 이미 수소가 이용되고 있지만, 대부분은 천연가스 등 석탄 연료를 사용하여 생산한 수소이며, 수소 생산 시 CO2가 발생한다. 그래서 재생에너지를 이용하는 수소의 전기분해로 생산한, 생산부터 사용까지 CO2를 배출하지 않는 수소를 도입하기 위한 움직임이 발전하고 있다. 그러한 수소는 ‘저탄소 수소’ 및 ‘클린 수소’, ‘그린 수소’ 등으로 불리며, CO2 배출량이 많은 제철업이나 항공ㆍ해운업 등에서 제품의 저탄소화 또는 탈탄소화를 가능하게 하는 에너지로 기대 받고 있다.

이 글에서는 수소의 활용을 위해 실시되고 있는 실증 프로젝트 및 주요국가ㆍ지역의 수소 전략에 대해 전편, 후편으로 나누어 설명한다.

새로운 에너지원으로 주목받는 수소

수소는 연소(산소와 결합) 시 CO2를 발생시키지 않지만, 연소 시 CO2가 발생하지 않더라도 생산 방법에 따라서는 일부 CO2를 발생시키는 경우가 있다. 그러므로 수소는 생산 시 CO2를 배출하는지에 따라 주로 3종류로 나뉜다. 재생에너지를 사용하는 수소의 전기분해로 인해 CO2를 배출하지 않고 만들어지는 것을 그린 수소, 화석 연료에서 유래하지만 CO2를 회수ㆍ(효율적인) 이용ㆍ저장(CCUS)하는 것을 블루 수소, 화석 연료에서 유래하며 CCUS를 수행하지 않는 것을 그레이 수소라고 부른다. CCUS는 수소 생산 시 발생하는 CO2를 회수ㆍ저장함으로써 수소의 생산하고 소비하는 과정에서 생기는 CO2를 넷제로로 만드는 구조다.

가장 친환경적인 것은 그린 수소지만, 그린 수소의 가격은 그레이 수소에 비해 비싸다. 국제 재생에너지 기관(IRENA)은 그린 수소의 생산을 확대하지 못하는 이유는 경제성이며, 그린 수소의 생산 가격이 그레이 수소나 화석 연료와 비슷한 수준에 달해야 한다고 지적한다.

그린 수소의 가격은 전해조에 대한 투자 비용 및 가동 시간, 재생에너지에 의해 발전된 전력의 비용 등에 따라 좌우된다. IRENA에 따르면, 2020년 시점에는 태양광 또는 풍력에서 유래한 전기로 만들어진 그린 수소의 가격이 블루 수소의 가격보다 비쌌지만, 최근 10년 사이 그린 수소의 생산 비용을 1kg당 2~3달러로 낮출 수 있게 되었다고 한다.

EU 가맹국에서 잇달아 수소 전략을 수립

수소 중에서도 그린 수소와 블루 수소의 생산 및 이용에 대해, 각국에서 수소 전략을 책정하고 있다. 많은 국가에서 그린 수소의 생산ㆍ운송ㆍ활용을 주축으로 두고 있지만, 일부 전략에서는 화석 연료 및 그레이 수소에서 그린 수소 활용 사회로 전환되는 시기에, 블루 수소를 중단기적으로 활용하는 계획도 존재한다고 한다.

EU에서는 유럽위원회가 2020년 7월에 ‘유럽의 기후 중립을 위한 수소 전략’을 발표하여, 그린 수소의 추진을 명확히 하였다. 해당 전략에서는 수소의 전해조 설치 규모와 그린 수소 생산량을 2024년까지 적어도 각각 6기가와트(GW)와 100만 톤, 2030년까지 40GW와 1,000만 톤으로 인상할 것을 목표로 한다. 또한 중단기적인 추진 대상에는 기존의 수소 생산에 의한 GHG(온실 가스)를 절감하는 것 외에 미래의 그린 수소 도입을 뒷받침하기 위해 ‘저탄소 수소’(블루 수소)도 포함된다. 또한 유럽위원회는 해당 전략을 발표함과 동시에 전략의 추진 및 실시를 지원하며, 투자를 가속화하기 위한 ‘유럽 클린 수소 얼라이언스’를 발족했다.

독일은 EU의 수소 전략보다 한 달 정도 빠른 2020년 6월에 국가 수소 전략을 채택했다. 해당 전략에서는 카본 뉴트럴의 달성, 파리협정의 목표 달성을 내걸고 있으며, 예산 규모는 90억 유로이다. 해당 전략에서는 2023년까지의 1단계를 ‘수소 시장의 설립과 기회 활용’, 다음으로 2030년까지의 2단계를 ‘국내ㆍ국제적인 수소 시장의 형성 강화’로 보고 있으며, 2023년까지 실시할 38가지 시책을 책정하였다. 38가지 시책은 수소 생산, 수소 이용, 인프라와 공급, 연구ㆍ교육ㆍ이노베이션, 유럽 수준에서 필요한 행동, 국제 수소 시장과 국외의 경제적 연계 등 9종류로 분류된다. 예를 들어, 수소 생산에 관한 시책에서는, 그린 수소를 생산하는 데 필요한 전력에 대한 조세공과의 대폭 면제 검토 및 전해 설비의 운전 사업자와 전력 계통 사업자ㆍ가스 파이프라인 사업자에 의한 새로운 비즈니스 모델 및 협력 모델의 가능성 검토, 전해 시설에 대한 지원 등을 들 수 있다. 수소 이용에 관한 시책에서는 교통, 산업 이용, 건물ㆍ주택에 대한 열공급 분야로 세분화하고, 각 분야에서 인프라 구축 및 에너지 전환을 위한 지원 등의 시책을 정하고 있다. 현재 독일에서 이용되는 수소는 연간 약 55테라와트시(TWh)인데, 그 대부분이 그레이 수소이며, 일단은 2030년까지 14TWh의 그린 수소를 공급하는 것을 목표로 하고 있다. 또한 해당 전략에서는 장기적으로 지속 가능한 에너지는 그린 수소라고 보고 있지만, 시장 형성 과정에서 블루 수소를 이용하게 될 가능성도 배제하지는 않고 있다.

프랑스는 2020년 9월에 국가 수소 전략을 책정하고, 2030년까지 6.5GW의 ‘탈탄소 수소’(그린 수소) 생산 시설을 설치하고 600만 톤의 CO2 배출량을 절감하는 것을 목표로 한다. 프랑스에서는 석유 및 화학 산업에서 수소가 이용되어 왔지만 대부분은 그레이 수소이며, 연간 900만 톤의 CO2가 배출된다. 해당 전략에서는 (1) 수전해로 인한 클린 수소 생산 섹터의 창출과 제조업의 탈탄소화, (2) 클린 수소를 연료로 삼는 대형 모빌리티 개발, (3) 수소 에너지 분야의 연구ㆍ이노베이션ㆍ인재 육성 지원을 큰 기둥으로 삼아, 친환경 사회로의 전환과 수소 관련 섹터의 창출을 촉진한다.

스페인은 2020년 10월에 ‘수소 로드맵’을 발표했다. 수소 공급 면에서는 국내의 수소 전해 능력을 2024년까지 300~600메가와트(MW)로, 2030년까지 4GW로 증가시킬 계획이다. 이용 면에서는 2030년까지 운수 분야에서 수소 스테이션 100~150개를 설치, 연료전지 버스 및 소형 상용차ㆍ트럭, 수소 철도의 도입을 목표로 한다. 또한 산업 분야에서는 수소 소비 중 25%를 그린 수소로 전환할 전망이다. 이미 대형 전력회사를 중심으로 다수의 기업이 수소 관련 프로젝트를 발표하였다.

이탈리아는 2020년 11월에 ‘수소 국가 전략 예비 가이드라인’을 책정하고, 2030년까지 최종 에너지 수요 중 2%를 수소로 충당하는 것, 수소 이용을 통해 2030년까지 최대 8메가톤(이산화탄소 상당)을 절감하는 것 등의 수치 목표를 내걸었다. 해당 가이드라인은 어디까지나 예비이며, 국가 수소 전략과 그 자세한 내용에 대해서는 2021년 내에 다시 발표될 예정이다. 하지만 산업계에서는 이미 수소의 활용 기회가 확대될 것으로 기대하고 있으며, 산업계와 대학ㆍ연구기관 등에 의한 공동 프로젝트 및 기업 간 연계의 움직임을 보이고 있다(2021년 6월 4일자 지역ㆍ분석 보고서 참조).

체코는 EU의 ‘유럽의 기후 중립을 위한 수소 전략’을 기반으로 하는 국가 수소 전략을 2021년 7월에 승인했다. 경제적으로 이용 가능한 수소 기술의 발전을 가속화하고 실장하는 것을 목표로 하고 있으며, (1) 저탄소 수소 생산, (2) 저탄소 수소 이용, (3) 수소 운송과 저장, (4) 수소 관련 기술 개발이라는 4가지를 주축으로 삼고 있다.

이밖에도 신종 코로나 바이러스에 대응하느라 미뤄지기는 했지만, 오스트리아에서도 수소 전략을 책정하고 있다.

영국도 그린 산업 혁명의 일환으로 수소 전략을 발표

영국은 2021년 8월에 수소 전략을 발표했다(2021년 8월 23일자 비즈니스 단신 참조). GHG 배출 넷제로를 달성하기 위해 2020년에 발표된 ‘그린 산업 혁명을 위한 10가지 계획’에 근거한 전략으로서, 그린 수소와 블루 수소를 대량 생산할 것이라는 계획이 제시되어 있다. 수소 전략에서는 2030년까지 5GW 규모의 수소 생산 능력을 개발하는 것, 철강 및 전력 시스템, 대형 선박 및 항공기 등을 포함한 폭넓은 분야에서 수소를 이용할 수 있도록 하기 위한 로드맵을 제시한다. 또한 ‘넷제로 수소 기금’을 통해 2억 4,000만 파운드(약 3,857억 7,800만 원)를 투자하여 관련 분야의 성장을 촉구함과 동시에 민간 투자를 불러들이려 하고 있다. 또한 수소와 함께 CCUS도 개발하고 있다. 2030년까지 국내 4곳에서 CCUS를 도입하여, 연간 1,000만 톤의 CO2를 회수할 계획이며, 이미 유럽의 에너지 관견 기업에 의해 개발되고 있다.

유럽 주요국가ㆍ지역의 수소 전략

EU(유럽위원회)
유럽의 기후 중립을 위한 수소 전략(2020년 7월)
수소 전해조의 설치 규모와 그린 수소 생산량을, 2024년까지 적어도 각각 6GW와 100만 톤, 2030년까지 40GW와 1,000만 톤으로 인상한다.

독일
국가 수소 전략(2020년 6월)
카본 뉴트럴 달성, 파리협정 목표 달성. 2023년까지의 1단계에서 38가지 시책을 실시할 예정. 2030년까지의 2단계에서는 그린 수소 14TWh를 공급할 계획이다.

북부 5개주(주)
북독일 수소 전략(2019년 11월)
이용 수소의 거의 100%를 그린 수소로 만드는 것이 목표이며, 2035년까지 북부 독일에서 그린 수소 경제를 확립한다.

바이에른주
바이에른 수소 전략(2020년 5월)
주 수준에서 전략적으로 연구ㆍ개발, 인프라ㆍ네트워크 구축 등을 진행할 계획이다.

노르트라인베스트팔렌주
수소 로드맵(2020년 11월)
각종 시험 프로젝트를 실시하여 수소 경제를 구축하기 위한 기반을 조성한다.

바덴-뷔르템베르크주
수소 로드맵(2020년 12월)
산업, 교통, 에너지 부문에서 사용되는 화석 연료를 억제하여, 온실가스의 절감을 기대한다. 주를 수소ㆍ연료전지 기술의 선구지로 삼기 위해, 주내의 수소 경제를 구축ㆍ확대한다.

프랑스
국가 수소 전략(2020년 9월)
2030년까지 6.5GW의 그린 수소 제조 시설을 설치하고 600만 톤의 CO2 배출량을 줄인다.

스페인
수소 로드맵(2020년 10월)
수소 전해 능력을 2024년까지 300~600MW, 2030년까지 4GW로 향상한다. 연료전지차 및 수소 철도 도입, 산업 분야에서는 수소 소비 중 25%를 그린 수소로 전환하는 것을 목표로 한다.

이탈리아
수소 국가 전략 예비 가이드라인(2020년 11월)
2030년까지 최종 에너지 수요 중 2%를 수소로 충당하는 것, 수소를 이용함으로써 2030년까지 최대 8메가톤을 절감하는 것을 목표로 한다. 2021년 중에 국가 수소 전략과 자세한 내용을 발표할 예정이다.

체코
국가 수소 전략(2021년 7월)
경제적으로 이용 가능한 수소 기술의 발전을 가속화하고 실장하는 것을 목표로 한다. 저탄소 수소 제조, 저탄소 수소 이용, 수소 운송과 저장, 수소 관련 기술 개발을 주축으로 한다.

영국
수소 전략(2021년 8월)
2020년 11월에 발표한 ‘그린 산업 혁명을 위한 10가지 계획’ 중 하나. 2030년까지 5GW 규모의 저탄소 수소 제조 능력을 개발하기 위한 로드맵을 제시한다.

수소의 수급을 강화하는 유럽의 수소 전략

유럽에서는 EU의 ‘유럽의 기후 중립을 위한 수소 전략’이 발표된 후, EU 가맹국 및 영국에서 잇달아 수소 전략을 책정하였다. 그린 수소를 활용하기 위해서는 인프라를 정비하고 비용을 절감하는 등 넘어야 하는 장벽이 많기 때문에, 그레이 수소를 병용하는 단계적인 수소 보급도 이루어지고 있다. 또한 각국의 시책을 보면, 전해조 능력의 확대와 같은 공급 면과 연료전지차 및 폭넓은 산업에서의 수소 도입 등 활용 면 양쪽에 관한 내용이 포함되어 있다. 수소 공급 능력을 확대하는 것에 더해 수요와 이를 뒷받침하는 인프라의 정비를 병행하고 있음을 알 수 있다.