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탄력받는 수소 시대…"안정적 생산·공급 관건"

정부, 2040년 수소 526만톤 공급 및 kg당 3000원 이하 목표
석유화학 부생수소 생산량 한정적…장기적으로 그린수소 중심

최수진 기자 (csj890@ebn.co.kr)

등록 : 2019-05-09 16:23

▲ 현대자동차의 수소전기차 넥쏘. [사진=현대차]
차세대 에너지원으로 '수소'가 급격하게 부상하면서 정부와 기업들이 수소경제를 위한 투자를 지속하는 가운데 수소 생산의 중요성이 대두되고 있다.

수소시대가 빠르게 정착하기 위해서는 수소연료(전지)를 활용한 수소차·발전소, 수소충전소와 같은 인프라 등이 잘 갖춰지는 것도 중요하지만 연료가 되는 수소를 저렴하게 안정적으로 공급할 수 있어야만 한다는 것이다.

9일 에너지업계에 따르면 정부는 수소차와 연료전지를 양대축으로 수소 경제를 선도할 수 있는 산업 생태계 구축을 목표로 하고 있다.

특히 정부는 2040년 수소 526만톤 이상을 공급하고 가격은 kg당 3000원 이하를 목표로 하고 있다.

에너지업계에서는 공급량 526만톤을 달성하기 위해 대규모 수전해 시설을 구축하고 수소 수입이 필수적이며 한국 천연가스 수입량의 10% 이상을 수소 생산에 할애해야 할 것으로 보고 있다.

미래에셋대우의 '미래 에너지, 수소가 온다' 보고서에 따르면 수소 생산방법은 정유공정의 나프타 분해과정에서 부가적으로 생산되는 수소인 부생수소를 이용하는 방법, 천연가스를 개질해 수소를 생산하는 방법, 물을 전기분해해 수소를 생산하는 수전해법 등이 있다.

글로벌 기준으로 수소 생산 방법은 개질수소가 78%, 부생수소가 18%이며 수전해법은 4% 수준이다. 국내 기준으로는 수소 생산 인프라가 부족하고 석유화학공장이 많아 생산되는 수소의 90% 이상이 부생수소다.

2017년 기준 국내 부생수소 생산량은 164만톤이며, 이중 판매되는 수소 양은 약 23만톤으로 추정된다. 공정 내에서 재소모되는 부생수소 이외에 시장에 공급할 수 있는 유통여력은 연간 5만톤 정도다.

수소전기차 1대의 연간 수소 소비량이 200kg이라고 계산할 때 약 25만대의 수소차용 연료 수요를 감당할 수 있어 향후 4~5년간 운송용 수소수요를 충당할 수 있을 것으로 전망된다.

다만 석유화학 공정의 가동률과 연계되는 부생수소 특성상 향후 부생수소 생산량은 큰 변동이 없을 것이라는 분석이다.

보고서는 "생산단가 차원에서 부생수소가 가장 유리하지만 생산량에 한계가 있고 석유화학업체들이 직접 사용하고 있다"며 "안정적인 생산을 위해서는 LNG를 이용한 추출수소 생산이 필요하다"고 강조했다.

이어 "다만 LNG를 직접 소비하는 경우보다 온실가스 배출량이 많기 때문에 친환경적이지 않다"며 "추가 공정을 통해 저탄소 수소를 만들 수 있지만 수소 1kg당 0.26달러 정도가 추가될 것"이라고 덧붙였다.

▲ 효성의 700bar급 수소충전시스템이 구축된 양재동 현대차 수소충전소. [사진=효성]
해외에서 수소를 수입하는 방법도 제기되고 있지만 장거리 운송의 기술적 어려움과 비용 문제가 있어 수소 가격 상승으로 이어질 수 있는 것이다. 수소 액화 및 저장 기술력이 개선된다면 수입 비중을 늘릴 수 있다.

보고서는 장기적으로 수전해(그린수소)를 통한 수소 생산이 이뤄져야 한다고 보고 있다. 궁극적으로 이산화탄소를 발생시키지 않고 수소를 얻기 위해서는 신재생에너지를 이용해 물을 전기 분해해 수소를 얻는 방법이 유일하다. 하지만 재생에너지로 생산하는 전력의 비용이 비싸 수전해 기술의 수소생산 단가가 높아 연구 중이다.

보고서는 "수전해를 통한 수소 생산 비용을 낮추기 위해 재생에너지 균등화 발전비용을 태양광 기준 현재 MWh당 148.93달러를 2030년 47.29달러, 2050년 25.27달러 수준으로 낮춰야 한다"며 "현실적으로 비용, 속도 등을 고려하면 부생수소와 LNG 개질수소 공급 방식이 주를 이룰 것"이라고 설명했다.

이어 "수소생산을 위한 투자에는 수입보다 국내 설비 투자에 집중해 국내 생산을 통한 안정적인 공급이 필요하다"며 "2030년까지 부생수소와 LNG를 통한 개질수소로 국내 수요는 충분히 충당할 수 있을 것"이라고 전망했다.

에너지업계 관계자는 "전세계적으로 새로운 에너지원에 대한 필요성이 대두되고 있고, 다양한 연구개발이 진행되고 있다"며 "수소차, 수소연료 탱크 및 관련 소재 등의 분야에서 경쟁력 있는 기술력을 보유하고 있는 만큼 수소를 저렴하고 안정적으로 공급할 수 있다면 수소 경제가 빠른 시일 내에 자리잡을 수 있을 것"이라고 말했다.