[기고] 전세계적 화두 ‘친환경’ 수소시장은 지금 성장중
[기고] 전세계적 화두 ‘친환경’ 수소시장은 지금 성장중
  • 남궁윤 한국가스공사 경제경영연구소 책임연구원
  • 승인 2018.09.19 10:04
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글로벌 에너지기업들의 수소사업 트렌드는?

[에너지신문] 기상 이변이 확대되고 미세먼지 문제 등 갈수록 심각해지는 환경문제 해결을 위해 온실가스 감축 및 대기오염물질 저감 정책이 전 세계적 화두가 되고 있다. 주요 선진국들은 내연기관차 규제 강화와 친환경차량 보급 지원을 확대하고 기후변화 대응을 위한 에너지전환정책을 펼치고 있다.

글로벌 에너지 주요 대기업들도 에너지 시장의 불확실성이 증가하는 상황에서 기술혁신에 의한 수익을 창출할 수 있고 미래 전략 분야와도 부합하는 신성장사업에 대규모 투자를 확대해 나가고 있다. 특히 수소에너지는 온실가스 감축의무를 이행하게 해줄 뿐만 아니라 시장가치 유발효과도 큰 미래에너지의 대안으로 손꼽히고 있기 때문에 에너지기업들의 사업 참여가 증가하고 있다.

따라서 여기서는 해외 주요 에너지기업들이 글로벌 에너지전환정책이 요구하는 새로운 패러다임에 부합하면서 지속가능경영 차원에서 수소사업에 과감히 투자하고 있는 현황 및 비전을 살펴보고자 한다.

2017년 1월, 13개 기업으로 발족한 이후 현재 53개 기업으로 확대된 수소위원회(Hydrogen Council)의 일원인 쉘, 토탈, 엔지, 서던 캘리포니아 가스(SoCalGas) 등 4개사와 일본 최대 가스사인 도쿄가스가 수소사업을 확대하도록 유인하는 글로벌 수소시장 여건을 먼저 파악해보고자 한다.

또한 에너지기업들의 수소사업 현황과 비전을 살펴보고 시사점을 얻고자 한다.

▲ 수소전기차와 전기차 공존 예상.

◆ 글로벌 에너지기업들의 수소시장 참여 여건

1) 주요국 내연기관차 규제 강화에 따른 친환경차 확대 예상

세계 에너지 소비중 약 30%를 차지하는 수송부문은 발전부문과 더불어 대기오염을 유발하는 주요 용도로 이를 해결하기 위해 주요국들은 내연기관차 규제를 강화하고 친환경차 도입을 활성화하고 있다.

미국 캘리포니아주를 포함한 8개 주는 2025년까지 330만대의 무공해 자동차(ZEV, Zero Emission Vehicle) 보급 목표를 제시하였고 중국과 인도뿐만 아니라 유럽 주요국들은 내연기관차 판매를 2025년∼2040년까지 금지할 계획이다.

이와 같이 내연기관차 규제가 강화됨에 따라 친환경차 보급이 촉진될 것으로 예상된다. 일부 전문가들은 전기차에 비해 수소전기차는 고비용의 충전소 설치와 높은 자동차 가격 등으로 보급 속도가 더딜 것으로 예상하기도 한다. 전기차와 수소전기차는 주행거리와 차종에서 각각의 장점이 있고 상호보완적인 측면에서 함께 발전할 것이라는 전망이 우세하다. 특히 수소차는 단순히 미세먼지와 온실가스를 배출하지 않을 뿐만 아니라 외부 공기를 빨아들임으로써 공기를 정화하는 효과가 있다. 수소위원회 자료에 따르면 2050년에 수소에너지는 특히 수송용에서 타용도 대비 절반 이상인 연간 32억톤의 CO2 배출량을 감축시킬 것으로 추정하고 있다. 미세먼지를 줄이기 위해 향후 수송부문에서 수소의 역할이 더욱 증가할 것으로 예상된다.

2) 글로벌 에너지 믹스의 변화로 주요국들의 수소에너지에 대한 지원 강화

유럽, 미국 및 일본 등 주요국들은 수소에너지 이용 확대와 수소 인프라 구축을 위해 지원 제도를 강화하고 있다.

독일 연방교통부는 2019년까지 수소연료전지 기술개발 촉진을 위해 약 2억5,000만유로를 투자할 계획이다. 독일에서는 재생에너지의 잉여전력을 활용해 수소를 제조하고, 수소 운송비용의 합리화를 위해 재생에너지로 생산된 수소(그린수소)를 직접 또는 메탄가스화(Methanation)를 거쳐 천연가스 배관에 혼합해 사용하는 P2G(Power to Gas)에도 주력하고 있다.

프랑스 정부는 올해 6월에 수소전기차량의 구매를 보조하고 수소 제조를 장려하기 위해 2023년까지 1억 유로를 투자할 계획이라고 발표했다. 이 정책은 ‘플랜 수소 프로젝트’로 2019년부터 개시되며 수송부문에서 프랑스의 탄소 배출량을 5년 내에 10% 줄이는 것과 수소전기차량을 20배 이상 증가시키는 것을 목표로 하고 있다.

미국 에너지부(DOE)는 올해 4월 17일, 수소 및 연료전지 신규 기술 개발에 3900만달러를 지원할 것이라고 발표하였다. 미국 50개주에서 가장 활발하게 수소정책을 펼치고 있는 곳은 캘리포니아주이다. 2017년 기준 자료에 의하면 글로벌 수소전기차 총 판매량은 6364대로 이 중 50% 이상이 캘리포니아 주에서 판매되었다.

일본정부는 작년 말에 발표된 수소기본전략과 지난 7월에 발표된 제5차 에너지기본계획에 기초해 수소전기차를 중심으로 한 모빌리티 분야에서 수소수요를 확대하고, 해외에서 액화수소를 수입하기 위한 국제적인 수소 공급망 구축 및 수소의 대량 소비를 위한 수소 발전을 도입할 계획이다.

▲ 수소전기차량에 의해 연간 CO2 배출량 32억톤 감축전망(2050년)

3) 세계 에너지시장의 에너지전환정책 확대 추세

국가별로 다소간의 차이가 있기는 하나 주요국들은 태양광과 풍력을 중심으로 한 재생에너지의 비중을 확대하는 반면 온실가스 배출량 저감과 원전사고 우려 등으로 석탄이나 원자력 발전의 비중을 줄여 나가고 있는 추세이다.

재생에너지가 확대됨에 따라 에너지 저장의 문제는 필수적으로 해결해야만 하는 사항으로 배터리를 이용한 에너지저장 기술보다 수소를 이용한 에너지저장 기술이 저장용량 및 가격 부분에서 장점을 가지고 있다. 글로벌 기업들도 수소가 재생에너지의 잉여전력을 저장하기 위한 해결책으로 생각해 국내외 잉여전력을 활용한 수소생산과 운송 및 이용 사업에 적극 투자하고 있다.

또한 재생에너지의 잉여전력을 활용해 생산한 수소를 천연가스 배관망에 저장해 다양한 용도로 수소를 이용하기 방법을 강구 중이다.

수소, CO2 32억톤까지 감축 추정

재생에너지 인해 수소사업 투자 확대

▲ 산업통상자원부, 재생에너지 3020 이행계획(안). 2017, 12

◆ 주요 해외에너지기업들의 수소에너지 관련 비즈니스 트렌드

1) 로열더치쉘

글로벌 석유메이저인 로열더치쉘은 2020년까지 재생에너지와 친환경 수송 연료에 연간 약 10억달러를 투자하겠다고 밝히고 있다. 쉘은 2011년, 첫 번째 수소충전소를 독일에서 개설한 이래 유럽 및 미국 등 여러 시장에서 수소사업 및 계획에 참여하고 있다.

수소충전사업 현황 및 계획은 △독일 H2 모빌리티 일원으로 독일 6개소의 수소충전소에 타기업들과 협업해 구축 및 운영 △영국 2개소에 타기업과 공동으로 수소충전소 구축 △미국 LA 2개소와 캘리포니아 북부 7개소에 수소충전소 건설 및 운영 계획이다.

또한 세계 최대 규모의 수소 전기분해 시설을 통해 수소 생산 계획도 있다.

2) 토탈(Total)

프랑스 최대 에너지기업 토탈은 2002년 베를린에 수소버스에 주입하기 위한 수소충전소를 개장한 이후 15년 넘게 대부분 독일에서 수소충전소 구축에 참여해오고 있다.

수소충전사업 현황은 △쉘과 마찬가지로 독일 H2 모빌리티의 일원임 △15개소 수소충전소 구축 및 운영한다.

3) 엔지(Engie)

프랑스에서 두 번째로 큰 유틸리티기업인 엔지는 작년 12월, 2050년까지 모든 가스 사업을 바이오가스와 재생에너지에 의한 수소로 전환해 100% 친환경가스를 공급할 계획이라고 발표했다.

엔지는 수소전기차 및 수소충전사업과 재생에너지에 의한 P2G 사업, 천연가스 공급망에 수소 주입 실증실험 등 다양한 사업 및 기술개발을 추진중이다.

또한 엔지는 칠레의 아타카마 사막과 같은 곳에 태양광발전에 의해 대규모로 수소를 생산하고 경쟁력 있는 가격으로 해외로 운송할 사업을 구상중이다. 이미 칠레에서 전력망 운영과, LNG 시설 및 재생에너지 사업자산을 운영하고 있고 수소 기술, 특히 수전해 분야의 신생 업체를 인수할 계획이다.

세부 계획은 △수소전기차량 50대 운영 △수소충전소 구축 및 운영 △재생에너지를 활용한 수소제조와 이산화탄소 포집·저장 기술 실증사업 △싱가포르 Semakau섬에 태양광, 배터리 저장장치, 수소저장시스템 등을 연계해 마이크로그리드 구축 실증실험 △천연가스배관망을 이용한 수소 저장 및 운송 실증실험 - Hythane(수소 20%, 천연가스 80%를 혼합한 신규 가스)을 난방용 및 가정용 온 수 공급과 CNG 버스충전소에 공급 등 이다.

▲ 도쿄올림픽 선수촌의 수소타운 구상도.

4) 서던 캘리포니아 가스(SoCalGas)

미국 최대 천연가스 회사(Natural Gas Distribution Utility)인 SoCalGas는 최근 수소위원회의 신규 멤버가 되었으며 수소충전사업과 수소타운을 계획하고 있고 미국 내에서 수소제조 기술 분야를 선도하고 있다. 올해 7월 2일에는 캐나다 천연가스사인 Energir, 프랑스 유틸리티기업인 GRDF, 프랑스 엔지 자회사인 GRTgaz와 재생천연가스(RNG), 연료전지, P2G 등의 기술 개발을 목표로 협약을 체결했다.

세부 내용은 △캘리포니아 수소사업 협의회 및 캘리포니아 연료전지 파트너쉽 일원으로 공영수소충전사업 △첨단에너지커뮤니티(Advanced Energy Comm

unity) 계획 발표 - 헌팅톤 비치에 재생에너지에 의한 P2G 프로젝트 및 가스배관망 저장 기술 활용 계획 △P2G 수소제조 실증사업 등이다.

5) 도쿄가스

일본 최대 도시가스사인 도쿄가스는 수소사업 관련해서 천연가스 개질에 의한 수소충전소 구축 및 운영사업을 추진하고 있고 연료전지 판매와 기술개발에 힘쓰고 있다. 또한 수소타운 건설을 위한 실증사업을 추진중이다.

사업내용은 △수소충전소 3개소 운영 △수소충전소 구축을 위한 일본수소스테이션 네트워크 합동회사(JHyM) 참여 △연료전지 시스템 판매 사업 및 기술개발 △2020년 도쿄올림픽까지 자사 업무용차량 중 수소전기차 100대 보유 계획 △2020년 도쿄올림픽 선수촌 수소타운 실증사업

수소에너지, 미래에너지 믹스의 필수요소

국내기업도 수소관련 기술개발 추진해야

▲ 수소의 미래(자료: www.shell.com)

◆ 맺음말

전 세계가 미래 에너지에 대해 비상한 관심을 갖고 있는 상황에서 글로벌 에너지기업들은 경제성뿐만 아니라 환경을 고려한 지속가능성에도 그 무게를 더해가는 양상을 보이고 있다. 해외 에너지기업들은 수소에너지를 에너지전환을 가속화하는 핵심으로 보고 미래 에너지 믹스의 필수요소로 간주하고 있다. 또한 석유중심의 수익구조에서 재생에너지 사업 추진을 통한 미래 수익원 개발에 주력하고 있다.

최근 우리나라도 수소에너지 관련 굵직한 정부 정책이 여러 건 발표되면서 수소산업에 대한 우호적인 분위기가 확산되고 있다. 그러나 무엇보다도 중요한 것은 이와 같은 정책이 일관성 있게 추진되어야 한다는 것이다. 정부의 강력한 환경규제와 신사업지원 정책이 기업의 참여를 유도하고 인프라의 초기 시장 구축 및 기술개발 방향을 제시한다는 차원에서 정부의 의지가 매우 중요하기 때문이다. 이에 올해 말 수립 예정인 제3차 에너지기본계획에 수소에너지 관련 내용을 명시하고 중장기적인 관점에서 체계적으로 수소사회를 구축해 나가야 할 것이다.

또한 앞에서 살펴보았듯이 주요국들은 정부의 수소에너지 전담기관이 기술개발 및 실증 프로젝트 운영과 재정을 지원하고 민관협의체 등 컨소시엄을 구성해서 사업을 추진하고 있다. 한 기업이 단독으로 투자해 기술개발을 하기가 쉽지 않기 때문에 정부의 재정적 지원과 관련기업들의 공동 연구가 필요하다. 일례로 우리나라도 재생에너지 3020 정책을 추진하고 있는데 재생에너지 분야가 성장함에 따라 대규모 에너지 저장 시설의 필요성이 대두될 것이다. 이를 위해 재생에너지의 잉여전력을 수소 형태로 저장하고 필요에 따라 사용할 수 있는 P2G 기술개발이 필요하다. 현재는 수소전기차 보급 및 수소충전소 구축이 활성화되고 있으나 이와 더불어 향후 수소가 다양한 용도로 활용되는 것을 대비해 국내 에너지기업들도 관련기업들과 연계해 수소에너지 관련 사업 및 기술개발을 다각적으로 추진할 필요가 있다고 판단된다.


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