출처 : https://www.jetro.go.jp/biz/areareports/special/2023/0503/2c438dcf7e9fc4e7.html

에너지 위기 때문에라도 화석 연료에 대한 의존에서 벗어나려는 경향이 높아지게 되어, 수소 에너지 이용에 대해 전에 없던 관심이 쏠리고 있다. 수소는 지구상에 풍부히 존재하며, 열에너지로서도 이용할 수 있다. 또한 이때 이산화탄소(CO2)를 배출하지 않는다는 이점이 있다. 전 세계가 탄소 중립을 위한 시책을 진행하는 상황에서, 에너지, 제조업, 모빌리티 등 여러 분야에서 연료 및 소재의 클린화라는 관점에서 수소 이용의 가능성에 기대를 걸고 있다.

여기에서는 주요 국가의 수소 전략 및 주요 프로젝트를 개관하고, 그중에서도 제조 시 CO2를 배출하지 않는 그린 수소에 대한 각국의 동향을 살핀다.

▣ 그린 수소와 블루 수소를 중심

각국의 수소 전략 및 수소 프로젝트를 소개하는데, 온실가스(GHG) 배출량 등에 따른 ‘수소’의 분류에 대한 정의는 각 국가마다 서로 다르다는 점을 지적하고자 한다. 애초에 수소 자체는 자연계에 거의 존재하지 않으며, 합성물로서 지구상에 대량으로 존재한다. 그러므로 수소를 에너지로 이용하려면 다양한 원료에서 수소를 꺼내는 형태로 제조해야 한다. 탄소 중립의 관점에서는 그 제조 방법 및 제조 과정의 GHG 배출량에 따라 수소의 종류를 색깔로 구분한다. 주요 분류로는 ‘그레이’, ‘블루’, ‘그린’ 수소가 있으며, 국가에 따라 ‘화이트’ ‘옐로우’ ‘핑크’ ‘터키오스(Turquoise)’ 등이 있다. 이를 ‘수소 무지개’라고 표현하기도 한다.

<표1> 수소의 주요 색깔과 정의

각국의 국가 수소 전략에서는 기본적으로 탄소 중립을 달성하기 위해서는 그린 수소가 가장 바람직하며, 그 밖의 수소는 전환기에 사용되는 수소라고 인식하고 있다. 하지만 ‘그린’ 수소의 정의는 국제적으로 정해진 바가 없다. 예를 들어, EU에서는 그린 수소의 정의를 둘러싸고 가맹국 간 및 유럽의회의 정당 그룹 간에 1년 이상 대립이 이어졌으며, 2023년 2월에 유럽위원회가 드디어 ‘재생에너지에서 유래한 수소의 정의에 관한 위임 규칙안’을 발표(2023년 2월 15일자 비즈니스 단신 참조)했고, 조만간 시행될 전망이다.

마찬가지로 그레이 수소, 클린(저탄소) 수소에 관해서도 의논이 이루어지고 있다. 국제 에너지기관(IEA)은 화석 연료에서 유래하는 경우라도 1kg의 수소를 제조하는 데 배출되는 CO2가 7kg 이하라면 CO2 배출량을 절감하는 데 공헌한다고 보지만, 이것이 곧 IEA가 ‘클린=저탄소’라고 정의한 것은 아니다. 미국의 에너지부는 수소 1kg을 제조할 때 2kg 이하의 CO2를 배출하는 수소를 클린 수소로 간주한다. 이러한 수소의 분류에 대한 정의ㆍ요건에 차이가 있음을 염두에 두고 각국의 수소 전략을 해석해야 한다.

▣ 잇따라 정해지는 수소 전략

세계 각국ㆍ지역은 수소를 2050년에 탄소 중립을 실현하는 비장의 카드로 생각하여, 2017년에 일본이 세계 최초로 국가 수준의 수소 전략을 정한 후로 선진국 및 수소 생산 잠재력을 가진 국가들이 잇따라 수소 전략을 책정하기 시작했다.

수소 전략의 포인트는 (1) 대상 수소의 종류(그린, 블루 등)와 제조 방법, (2) 수소 생산 규모 및 수출입 규모, (3) 수소의 국내외 운송ㆍ저장 방법, (4) 수소의 용도다. 예를 들어 호주는 수소 산업을 자원 수출 산업의 새로운 기둥으로 만들 생각이며, 수소 제조, 소비, 수출 거점을 한 곳에 집약시켜 비용을 절감한다. 또한 송전선 및 파이프라인, 저장 탱크, 보급 스테이션, 항만, 도로, 철도 등 수소 공급에 필요한 공급체인을 정비함으로써 수요와 공급을 동시에 만들어 낸다.

EU의 수소 전략에서는 역내 생산으로는 충분하지 않은 점을, 적극적인 수입을 통해 충당하려는 방침을 내놓고 있으며, 반대로 나미비아에서는 EU 및 일본에 대한 수출을 상정하여 수소 전략을 입안하였다.

독일은 국내 수소 수요가 2030년까지 90~110 TWh까지 증가할 것으로 예상하며, 그중 14TWh를 자국산 그린 수소로 충당한다. 대부분은 수입에 의존하려 하기 때문에 수소를 조달하기 위한 프로젝트 ‘H2 글로벌’ 아래 아프리카 등에서의 수소 생산 프로젝트를 위한 투자를 촉진하고 있다.

또한 싱가포르는 수소를 국내에서 제조할 계획이 없으며, 100% 수입에 의존한다. 주로 발전소 및 산업의 연료로 이용할 계획이며, 2026년에는 수소를 연료로 사용하는 자국내 최초의 발전소가 완성될 전망이다.

미국은 드래프트 단계에 있는 수소 전략과 로드맵에 있어 클린 수소의 연간 생산 목표를 2030년까지 1,000만 톤, 2050년까지 5,000만 톤으로 확대할 것이라고 말한다. 또한 이미 ‘인프라 투자 고용법(IIJA)’에서 클린 수소 생산자와 소비자를 연결하는 운송 및 저장 등의 인프라망을 정비하는 지역 클린 수소 허브(H2Hub)의 거점을 정비하는 데 총 80억 달러를 충당하였다.

캐나다는 2030년까지 국내 수소 공급량을 연간 2,000만 톤으로 확대하여, 세계 클린 수소 제조국 중 3위 안에 드는 것을 목표로 하고 있다. 예상되는 용도는 운송용 연료, 발전용 연료, 산업용 원료 등 다양하다.

영국은 수소 제조를 에너지 안전보장 전략의 일환으로 보고 있으며, 수소 생산 설비 투자에 약 400억 엔을 갹출하였다. 주요 용도로는 화학 및 석유 정제에서의 공업용 원료를 비롯하여 산업용 열원, 운수 등에서의 이용을 전망하고 있다.

<표2> 주요 국가의 수소 전략과 수소의 용도

수소의 주요 용도는 수출을 염두에 두는 경우를 제외하고 CO2 배출량이 많은 부문에서의 에너지를 우선적으로 생각하고 있다. 각국마다 산업 섹터에서는 에너지 집약형 철강 화학 공업의 환원제 및 첨가제로서, 운수 섹터에서는 승용차ㆍ상용차, 선박, 항공기의 연료로 활용할 예정이다. 한편 칠레와 오만 등 재생에너지의 잠재력이 높은 한편 국내 산업의 연료로서 수소를 활용할 수 있는 인프라가 정비되어 있지 않은 국가에서는 가격 경쟁력을 가진 그린 수소를 유럽, 미국, 일본과 같은 에너지 소비가 많은 국가들에 수출할 계획이다.

▣ 움직이기 시작하는 그린ㆍ블루 수소 제조

각국의 주요 수소 관련 프로젝트는 ‘재생에너지’+‘수전해조’의 전해법을 통한 그린 수소 제조 프로젝트거나 ‘화석 연료’+‘CCS/CCUS’의 개질법(주1)을 통한 블루 수소 프로젝트이다. 그린 수소, 블루 수소 제조 프로젝트는 실증 실험 단계인 것이 많지만, 이미 가동되고 있는 안건도 나오고 있다(표3 참조).

<표3> 전 세계 수소 프로젝트

여기에서 소개하는 각국의 프로젝트를 보면, 각국의 수소 전략이 그리고 있는 수소 공급체인의 현재 위치를 확인할 수 있다. 수소 사회, 수소 공급체인을 생각할 때는 ‘만들고’ ‘저장하고’ ‘운반하고’ ‘사용하는’ 4가지 관점이 중요하며, 이러한 요소들이 확실하게, 그리고 경제적으로 기능하도록 설계해야 한다.

예를 들어, 영국의 H2H 솔트엔드 프로젝트는 수소 제조 거점과 저장 거점, 이용 거점의 물리적 접근성이 뛰어나기 때문에, 운송 비용을 낮춰 수소 이용의 경제성을 확보한다. 대규모 수소 생산, 대규모 수소 수요가 만들어지지 않은 단계에서는 수소의 비용적인 장점이 생겨나지 않는다. H2H 솔트엔드 프로젝트는 작은 지리적 단위에서 수소 공급체인을 구축하여 비교적 경제성까지 고려한 좋은 예다.

또한 국경을 뛰어넘는 수소 공급체인 틀도 엿볼 수 있다. EU 국가들은 아프리카에서 그린 수소를 제조하는 프로젝트에 투자하여 그린 수소를 수입한다.

예를 들어 독일은 앞서 말한 것처럼 ‘H2 글로벌’ 프로젝트를 통해 외국에서 수소를 조달한다. 동시에 일정한 수소 수요를 유지하기 위해 그린 수소의 제조ㆍ이용 등을 추진하는 단체 ‘H2 글로벌 재단’의 자회사인 ‘HINT.CO’가 10년의 장기 계약으로 수소 파생 제품을 구입한다. 수요가정에 재판매하는 구입 가격과의 차액을 독일 경제ㆍ기후보호부가 보충하기로 되어 있어, 정부에서 9억 유로를 확보할 예정이다.

일본은 일단 호주에서 생산된 수소를 수입할 계획이다. 스미토모상사는 2024년부터 현지에서 수소를 생산하기 시작하여, 2030년에는 연간 20만 톤으로 확대할 계획이다.

주) ‘개질법’이란 화석 연료를 연소시켜 가스로 만들고, 그 가스 안에서 수소를 꺼내는 제조 방법이다. 이미 공업 분야에서 사용되고 있다. ‘전해법’은 물을 전기로 분해하여 수소를 꺼내는 제조 방법이다. 이때 재생에너지 전기를 사용하면 온실가스를 배출하지 않고 수소를 제조할 수 있지만, 대량의 전기가 필요하기 때문에 사용되는 재생에너지 전력의 생산 비용에 따라 다르긴 해도 개질법으로 제조되는 수소에 비해 아직까지는 경제적으로 불리하다.

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