[게임체인저, 수소]③80%수입? 계획이 없다.

2050년에도 에너지 수급, 수입에 의존

재생에너지 없어 ‘그린’ 수소 생산 요원

R&D 외면, ‘외국에서 사다쓰자’ 인식 문제

엘 고어 ‘한국, 태양광/풍력 비싼 몇 안되는 곳” 

블룸버그NEF, 재생E 최저수준 “희귀한 나라”’

✔. 2019년 1월 문재인 정부 [수소경제 활성화 로드맵]

- 수소차 누적 생산량 2018년 2000대—> 2040년 620만대(내수 290만대, 수출 330만대).

-수소차 충전소 2022년 310개, 2040년 1200개소 설치. 

-연간 수소공급량 2018년 그레이수소 13만톤 —> 2022년 그린수소 47만톤—> 2040년 해외생산 포함 그린수소 526만톤 공급 목표.

-(2021년 제1차 수소경제 이행 기본계획) 수소 공급량 2020년 22만톤—> 2030년 390만톤(그린 25만톤, 블루 75만톤 포함) —>2050년 2790만톤. 국내 생산 500만톤(그린 300만톤, 블루 200만톤) 및 나머지 2290만톤 해외에서 수입.

✔. 2022년 11월 윤석열 정부 [청정수소 생태계 조성방안 등 발표]

-2030년 수소상용차 3만대 보급

-액화수소충전소 2022년 0개소 —> 2030년 70개소 보급

-2036년 청정수소 발전 비중 2036년 7.1% 목표

-[수소기술 미래전략 ] “탄소중립 달성을 위해서는 무탄소 재생에너지로의 전환이 필요하나, 국내 생산여력이 부족하므로 해외 재생에너지 수입 필요. 국내 수소 사용은 ’50년 2,790만톤으로 증가, 이 중 2290만톤은 해외 도입 예정.

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정부는 2022년 11월 제5차 수소경제위원회를 열고 ‘청정수소 생태계 조성방안’, ’세계 1등 수소산업 육성 전략’ ‘수소기술 미래전략’ 을 통해 향후 수소 정책을 발표했다. “청정수소 선도국가로의 도약”을 비전으로 제시하며 ▲대규모 수소 수요 창출 ▲수소 유통 인프라 구축 ▲국내외 청정수소 공급망 구축 ▲수소 시장 제도적 기반 마련 등을 '추진 전략'으로 담았다. 

[1] ‘수입 80%?’, 계획이 없다.

“탄소중립 달성을 위해서는 무탄소 재생에너지로의 전환이 필요하나, 국내 생산여력이 부족하므로 해외 재생에너지 수입 필요. 국내 수소 사용은 2050년 2790만톤으로 증가하고 이 중 2290만톤은 해외 도입 예정.”(2022. 정부 ‘수소기술 미래전략’)

윤석열 정부는 이전 정부와 같이 향후 수소 공급량의 80% 이상을 수입에 의존하겠다는 계획이다. 화석연료 사용을 중단하고 재생에너지, 수소에너지 등을 통해 에너지 자립도를 높여야 하는 상황에서 과거 석유, 천연가스를 수입해왔듯 미래에도 수입에 의존하겠다는 ‘계획’을 세웠다. 이건 계획이라고 보기 힘들다.

앞서 문재인 정부도 2021년 수소 공급량을 2020년 22만톤—> 2030년 390만톤(그린수소 25만톤, 블루수소 75만톤 포함)—> 2050년 2790만톤으로 늘리겠다며 “국내에서 500만톤(그린수소 300만톤, 블루수소 200만톤)을 생산하고 나머지 2290만톤은 해외에서 수입”하겠다고 밝힌 바 있다.

전문가들은 해외에서 생산해서 이송하고 인수하는 모든 과정이 복잡하고 장기적으로 시간과 비용 문제를 고려해야 한다고 지적한다. 무엇보다 수입에 의존하는 경우 국제 에너지 가격에 그대로 노출될 수밖에 없다. 

=윤성권 녹색에너지전략연구소 선임연구원.
"현재 그린수소는 생산비용이 높고, 그 밖에 수소는 화석연료 기반이라서 친환경적이지 않다. 그래서 해외에서 생산한 수소 수입에 대한 논의가 있다. 독일 프라운호퍼 연구(Opportunities and challenges of importing green hydrogen and synthesis products)에 따르면 수소는 미래에 많은 잠재력이 있지만 수입하는 데 많은 한계가 따른다. 우선 수입하기 위해 생산 및 운송 능력을 구축하는 데 시간과 자본이 필요하다. 민주적, 정치적, 경제적으로 안정적인 국가들과 장기적인 파트너십이 없다면 수입 위험성을 초래할 수 있다."

=이한우 울산테크노파크 에너지기술지원단 단장(전 한국에너지공단 수소경제추진단장).
“ 미국의 IRA 법, EU의 Repower EU Plan 등이 수소 생산의 경제성을 조기에 확보하고 수소산업을 활성화하는데 초점이 맞추어진데 비해 우리 수소경제법은 전력 생산의 방식을 조기에 탈탄소화하고 수송에너지를 탈탄소화 하는 데 무게가 실려 있다. 결과적으로 호주, 중동 등 청정수소를 대량으로 생산하고자 하는 나라들은 한국을 대규모 수소 수요처로 인식하는 결과를 초래했다.” 

[ 자세한 인터뷰는 다음 기사 참조- 이한우 단장: https://alook.so/posts/8Wt7mYJ  ]

=윤여일 박사(한국에너지기술연구원)는 “현재 수소 협회에서는 향후 2050년이 넘어서도 블루 수소 30%, 그린 수소 70% 정도로 꾸준하게 사용할 것으로 예상하고 있다”며 “과학적으로 생각을 해 보면 투입한 전기가 100 이라고 했을 때 수전해를 하게 되면 수소와 더불어 산소가 생성되는데, 이는 에너지 전환율이 50%를 넘지 못한다는 뜻”이라고 설명했다. 재생에너지를 대폭 확대하고 동시에 수전해 기술을 향상시켜야 국내 그린 수소 생산을 기대할 수 있다는 뜻이다.

=국내 대기업 관계자.
"재생에너지가 풍부하고 또한 수전해 기술의 경제성이 확보되면 그린 수소 자체 공급이 가능하다. 그런데 우리나라 현실은 둘 다 아직이다. 천연가스를 이용한 블루 수소의 경우 천연가스를 사와서 만들어야 하기 때문에 역시 국제 원자재 가격 변동성에 그대로 노출될 수밖에 없다. 그나마 현 상황에서 가능한 건 가스전 자체를 확보해서 비용을 낮추는 방법이 있다. 기업들은 직접 투자를 통해 가격 변동성에 대한 민감도를 낮출 방안을 찾고 있다."

『시장주도형 수소경제 조기 정착을 위한 전략 연구』, 에너지경제연구원 기본연구보고서, 2022

[2] 그린 수소, 기반이 없다

“한국은 세계에서 태양광과 풍력 발전이 석탄과 가스 발전보다 비싼 몇 안되는 나라 중 하나다.” (앨 고어 전 미국 부통령, 2023.9)

"세계 발전 시장의 96%에서 재생에너지가 화석 연료보다 싸졌다. 그러니까 한국은 이런 세계적 추세를 따라가지 못하는 4%에 드는 희귀한 나라다.”(데이비드 강, 블룸버그NEF  한국·일본 리서치총괄, 2023.)

“전력 생산 중 신재생에너지 발전 비중은 7%(2021년 기준)로 경제협력개발기구(OECD) 국가 중 꼴찌 수준인데다, 스마트그리드는 아직 한 도시도 아닌 1만1000세대의 시범사업에 그치고 있다.”(김경식 고철연구소장·ESG네트워크 대표. 2023.3)

한국은 전력 생산 중 신재생에너지 발전 비중이 7%(2021년 기준)로 경제협력개발기구(OECD) 국가 중 꼴찌 수준이다. 그나마 문재인 정부가 신재생에너지 ‘보급 목표’로 정한 2030년 30.2%를, 윤석열 정부는 21. 6%로 대폭 하향 조정했다. (말잔치에 끝날지언정 목표치마저 낮추는 경우는 매우 드물다.) 재생에너지를 언급하는 이유는 재생에너지가 없으면 그린 수소 생산이 근본적으로 불가능하기 때문이다. 

독일 싱크탱크 한 관계자는 “결국 재생에너지 활용 잠재량이 관건”이라며 “독일의 경우 2035년까지 재생에너지 전력 100%를 향해 나아가는데, 한국은 자체 전력 생산을 위한 재생에너지 보급도 더딘 탓에 전기보다 효율이 낮고 경제성이 떨어지는 그린수소를 생산한다는 것은 매우 어려운 상황으로 보인다”고 밝혔다. (2021년 기준 독일의 재생에너지 발전량 비중은 43%.

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『청정수소 생태계 조성방안』(2022.11) 

✔ [그린 수소]  고효율·대량 생산 기술력 확보 및 공급망 구축
  ▲수전해 효율 개선, 설비 대형화 등 경제성을 갖춘 그린수소 국내 생산을 위한 핵심 원천기술 개발 지원 ▲ 대규모 실증을 통해 재생E의 간헐성‧변동성 극복방안 모색 ▲재생에너지+수전해를 활용한 수소생산기지 시범 구축
✔ [블루 수소] 블루수소 생산기반 구축 및 CO2 해외이송 지원
  ▲ 블루수소 대량 생산을 위한 탄소포집 기술 포함한 시스템 통합형 기술개발(2톤/일 규모) 지원 ▲LNG 인수기지 인근 대규모 블루수소 생산기지 구축 ▲ 포집된 CO2 해외 저장소로 이송 위한 국가간협정 체결 추진.
✔ [원자력 수소] 가동 중 원전과 연계한 수소 생산 실증·상용화추진
  ▲원자력 청정수소 기반연구를 통해 안전성, 인·허가 필요사항 등 검토 후 주민수용성 등을 고려하여 실증 사업 추진.

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국내 업계 관계자는 “국내는 재생에너지 발전량이 적어 그린 수소, 그린 암모니아를 생산할 여건이 안 된다”며 “결국 기업들은 주어진 환경(제도, 정책, 지원)에서 움직일 수 밖에 없기 때문에 수입을 통해 암모니아(CO2가 없는 수소 캐리어 물질)를 들여와서 이를 분해해 수소를 이용하는 생태계가 형성될 것”이라고 밝혔다. 일반적으로 재생에너지 자급률이 110%를 넘어야 잉여 에너지로 그린 수소를 만들 수 있다. 국내 재생에너지 생산 계획이 없는 한 결국 비용이 많이 드는 액화 수소나 암모니아, 메탄올(액상 수소운반체) 형태로 수입할 수 밖에 없다는 뜻이다. 

[3] R&D 외면, 미래가 없다.

한국은 수소 모빌리티와 충전 인프라 운용에서 세계적 수준이다. 문재인, 윤석열 정부 공히 ‘수소차·연료전지 세계시장 점유율 1위’를 강조하는 이유다. 현 정부가 지난해 11월 발표한 ‘세계 1등 수소산업 육성 전략’ 보고서 첫 줄에도 “수소차, 발전용 연료전지 등 활용 분야 보급 실적은 세계 1위”라고 적혀있다. 

하지만  산업 생태계를 만들려면 안정적인 수급(생산)-유통-활용이 원활하게 이뤄져야 하지만 현재 한국은 앞에 2단계(생산-유통)가 비어있다. 정부가 “생산, 저장·운송 분야는 선진국과 기술격차 존재(3~7년)”라고 설명한대로 핵심 기술에 대한 지원과 투자가 미흡하다.  미국 유럽 등 기술력에 비해 75% 수준이라는 평가도 나온다.  일례로 2021년 기준 전 세계 수소경제 관련 특허출원 중 한국의 비중은 8.4%에 그친 데 비해 일본의 경우 30%에 달한다.

한양대 김진수 교수

“우리나라는 정부와 기업 모두 수소 자동차와 연료전지 등 활용 분야에 많은 연구개발 투자를 해왔다. 그러나 수소 생산이나 저장 및 운송, 즉 수소 경제 가치사슬의 상류 및 중류 부문에 대한 기술 경쟁력은 미국이나 일본에 비해 미흡하다.” (『2050수소에너지』 라온북, 2021)

이한우 단장

“기업들마다 투자의 기본 전제가 다르다. 국내에서 개발부터 생산까지 모든 과정을 해결하려는 기업이 있는 반면, 해외에서 기술을 도입하여 생산하려는 기업도 있다. 어떤 기업은 해외에서 생산된 제품을 국내에서 조립하는 수준으로 참여하는 기업도 있다. 
PAFC, PEMFC 등 원천기술을 매입하였거나 국내에서 개발된 연료전지를 제외하면 SOFC, 천연가스 개질기, 수소충전기, 액화설비, 고압저장설비, 알칼라인 전해조 등의 핵심기술은 대부분 외국에 의존하고 있는 상태다. 수소 생산에서 저장, 충전, 활용에 이르기까지 대부분이 이렇다 보니 수소경제 활성화의 열매가 과연 국내에 어느 정도나 이익으로 남을 것인지 우려되는 심정이다.”

윤여일 박사

“SOFC, 리포머, 수소 충전기, 수소 액화기, 수소 고압저장설비, 알카라인 전해조 등 모든 기술이 해외 라이선스에 의존적입니다. 이런 핵심기술을 반드시 확보해야 기술 식민지가 되지 않는데, 이런 기술을 개발하려면 국내 R&D 체계와 엔지니어링사의 태도 자체를 모두 바꿔야 합니다. 

해당 기술들의 특징을 보면 기술성숙도가 모두 TRL(Technology Readiness Level) 9 급의 상용화 수준입니다. 그런데 국내 연구소 중에 TRL 9 까지 연구를 할 수 있는 곳은 전무합니다. 그나마 정부 출연연이 TRL 6 (파일럿) 단계까지 연구를 할 수 있는데, 그 다음 단계엔 기업들의 참여가 필수적입니다. 그러나 국내 대기업들은 굳이 한국기술이 아닌 해외 기술을 사서 쓰면 되지 굳이 한국 기술을 살 이유가 없다는 생각으로 국내 기술들을 외면합니다. 또한, 국내 연구자들 역시 TRL 6 단계까지 가는 것이 매우 힘들기에 TRL4 (소형 벤치급) 단계에서 논문, 특허만 만들어내고 테마를 바꿔버립니다. TRL 숫자가 올라갈수록 연구하기가 매우 까다로와서 연구자의 열정이 아주 중요하거든요. 그래서 정부에서도 이 부분을 감안해서 많은 인센티브로 출연연과 기업들에게 개발 투자로 갈 수 있도록 유도해야 합니다.”

수소 생태계를 위해서는 수입 의존도를 낮추고 궁극적으로 그린 수소를 자체 생산할 수 있는 환경을 만들어야 한다. 무엇보다 국내 연구진들의 연구개발을 '중도에 포기하게 만드는’ 잘못된 관행과 인식을 바꾸지 않으면 에너지 자립은 또다시 요원해진다.

국내 대기업 한 관계자는 다음과 같이 말한다.
"수소산업은 태동기이기 때문에 산업기반이 갖춰지지 않은 상황이다.  생산부터 유통 활용에 이르는 전주기가 일괄 구축돼야 산업이 작동할 수 있다. 생산자 입장에서는 국내 인프라 기반과 활용처가 없이는 생산 분야에 대한 과감한 투자를 하기가 어렵고, 활용처 입장에서는 수소가 없기 때문에 투자 의사 결정을 하기 어려운 것이다. 즉 닭이 먼저냐, 달걀이 먼저냐 이슈다. 

결국, 정부가 명확한 정책 방향을 수립하고 적극적으로 수요를 창출해야 한다. 이를 기반으로 기업은 생산-유통-활용 전 분야에 대한 대규모 투자를 집행 할 수 있게 되고, 이렇게 돼야 우리나라에도 수소 생태계가 구축 될 것이다."