[기획:정부의 에너지 정책]재생에너지 및 수소산업 육성

최근 대한민국 정부는 에너지 정책에서 중요한 변화를 발표했다. 윤석열 정부는 기후변화 대응과 에너지 안보 강화를 목표로 여러 가지 에너지 정책 방향을 제시했다. 정부의 에너지 정책 주요변화 부분은 크게 다섯가지로 ①원자력 에너지 확대 ②에너지 수요 효율화 및 시장구조 확립 ③재생에너지 및 수소산업 육성 ④에너지 신산업의 수출산업화 ⑤수입선 다변화 및 자원개발로 압축된다. AI타임스는 이 같은 정부정책에 대해 알아본다. [편집자 주]

재생에너지 기반 그린 수소 생산

정부는 태양광, 풍력 등의 재생에너지 산업생태계를 강화할 계획이다. 태양광 탄소검증제를 도입하고, 차세대 기술을 조기 상용화하여 산업경쟁력 강화를 위해, 수소 분야에서는 수소펀드를 조성하여 혁신기업에 대한 투자를 확대하고, 수소 연구개발(R&D)과 시설투자 세액공제를 강화할 계획이다​.

지난 7월 17일 과학기술정보통신부가 출범한 '국가수소중점 연구실'의 주관 연구기관으로 선정된 한국에너지기술연구원은 '과기정통부의 2030 수소기술 국산화율 100% 달성' 이라는 비전을 바탕으로, 개별 과제 단위로 추진되던 수소기술 개발을 통합·집중 연구하는 것을 목표로 한다. 

지난해 한국에너지기술연구원 박정호 에너지AI·계산과학실 책임연구원 연구진이 데이터만으로 그린수소 생산시설의 최적 규모를 예측하는 모델을 개발했다고 밝혔다. 연구모델을 활용해 그린수소 생산의 경제성을 확보할 수 있게 된 것이다.

국제에너지기구(IEA)는 세계 수소생산 시장규모가 2020년 1296억달러에서 2025년 2014억 달러까지 커질 것으로 전망했다. 특히 수전해 설비 규모가 2030년까지 연평균 86% 증가하는 등 재생에너지 기반 그린수소를 중심으로 생산량이 대폭 확대될 것으로 예측하고 있다.

그린수소는 태양광, 풍력 등 재생에너지 전력으로 물을 전기분해해 생산한 수소다. 생산된 그린수소의 경제성은 전해조 설치비와 전해조 설비에 사용되는 전력의 가격에 따라 좌우된다.  

이에 연구진은 태양광 기반 그린수소 생산시스템 관련 투자와 운영 관련 의사 결정에 도움이 될 다목적 최적화 방법론을 개발했다. 다목적 최적화는 경제성, 생산량과 같이 시스템에서 중요한 다양한 성능을 동시에 개선하고자 할 때 활용되는 방법론이다.

수전해 기술의 발전

국내외 여러 연구에서는 수전해 기술의 발전에 주목하고 있다. 특히 Siemens Energy와 ITM Power와 같은 기업들은 대규모 PEM 수전해 장치 개발과 실증 프로젝트를 통해 기술 성숙도를 높이고 있다. 예를 들어, Siemens의 Silyzer 300 모델은 17.5 MW까지 통합 가능한 모듈을 개발하였고, ITM Power는 100 MW급 장치를 양산할 계획을 가지고 있다​​.

국제적인 사례로 Siemens Energy의 Silyzer 300 모델은 17.5 MW까지 통합 가능한 모듈을 개발하였고, Energiepark Mainz는 12개의 모듈을 연계하여 6.0 MW 규모의 H2Future 프로그램을 실증 중이다. ITM Power는 Shell과 Linde와 협력하여 100 MW 대용량급 PEM 수전해 장치를 개발 중이며, 2024년까지 매년 5.0GW 규모로 양산할 계획이다.

국내 사례에선 Cummins는 Air Liquide와 협력하여 2.5MW 단일 스택을 개발하고, 이를 활용한 5.0MW 통합 시스템을 캐나다 퀘백 지역의 수력 발전과 연계하여 P2G 실증 사업을 진행 중이다. 이를 통해 매년 27 kton의 온실가스를 감축할 것으로 예상된다.

수소산업의 성장 가능성과 발전 과제

KIET 산업연구원에서는 수소산업의 성장 가능성을 높이 평가하고 있으며, 이를 위해 정부의 적극적인 정책 지원과 산업경쟁력 강화 방안을 제시하고 있다. 주요 과제로는 수소생산, 저장, 운송, 충전 단계의 인프라 확충과 기술 개발이 포함된다​.

수소생산 기술 발전의 국내외 사례를 살펴보면, Siemens Energy, ITM Power, Cummins 등의 기업들이 대규모 PEM 수전해 장치 개발과 P2G 실증 프로젝트를 통해 기술 성숙도를 높이고 있다. 예를 들어, Siemens의 Silyzer 300 모델은 17.5 MW까지 통합 가능한 모듈을 개발하였고, ITM Power는 100 MW급 장치를 양산할 계획을 가지고 있다.

한국에너지기술연구원에 있을 때 물을 전기분해해 최대 84%의 효율로 시간당 2Nm³(노르말 세제곱미터·1Nm³는 0℃·1기압에서 1m³)의 그린수소를 생산할 수 있는 '10kW급 알칼라인 수전해 스택' 개발을 이끌었던 김창희 교수.

김창희 교수(한국에너지공과대학)는 "수소가 화석연료를 대체할 수 있는 중요한 에너지원"이라고 강조하면서 "태양광과 풍력은 전기 생산에 국한되지만, 수소는 발전뿐만 아니라 가스 형태로 다양한 산업 공정과 운송수단에 활용될 수 있어 화석연료 전체를 대체할 수 있다"고 말했다.

그는 "재생에너지 잉여전력의 저장 매체로서 수소의 경제성을 강조하며, 장기간 저장이 필요할 때 배터리보다 수소가 더 경제적"이라고 언급하며 "특히 계절 간 저장에서는 배터리가 감당할 수 없는 부분을 수소가 해결할 수 있다"고 설명했다.

실제 수소생산 시스템의 경제성 분석에 따르면, 재생에너지를 활용한 수소 생산 비용은 전해조의 효율과 운영률에 따라 크게 변동할 수 있으며, 최적화된 시스템에서는 단가를 크게 낮출 수 있는 것으로 나타났다.

다만 수소생산, 저장, 운송, 충전단계의 인프라 확충이 필수적이다. 이를 위해 정부와 민간의 협력, 기술개발 지원, 대규모 실증 프로젝트가 필요하다​. 여기에 정부의 정책 지원은 수소산업의 성장을 가속화하는 데 중요한 역할을 한다. 예를 들어, 수소 생산 기술 개발에 대한 보조금, 수소 연료전지 차량에 대한 인센티브 등이 포함될 수 있다.

수소는 가정용 연료전지, 발전용 연료전지, 수송용 연료전지 자동차(FCEV) 등 다양한 분야에서 사용될 수 있다. 특히, 교통 분야에서 FCEV의 도입을 촉진하기 위한 충전 인프라 확충이 필요하다​.

정책 제안과 지원

기후솔루션 등 환경단체와 연구소들은 2023년 재생에너지 정책 제안서를 통해 재생에너지 확대와 수소산업 육성을 위한 다양한 정책 제안을 하고 있다. 주요 내용으로는 재생에너지 비중 확대, 기술개발 지원, 인프라 구축 등이 포함된다​.

재생에너지 비중을 확대하기 위한 목표를 설정하고 이를 달성하기 위한 구체적인 계획을 수립해야 한다. 예를 들어, 특정 연도까지 재생에너지 비중을 몇 퍼센트로 확대할지에 대한 목표 설정이 필요하다.

또한 재생에너지 기술개발을 위한 연구개발(R&D) 투자를 확대하여 기술혁신을 촉진해야 한다. 이는 태양광, 풍력, 수소생산 기술 등 다양한 분야에 적용될 수 있다​. 그리고 재생에너지의 안정적인 공급을 위해 전력망을 강화하고, 스마트 그리드 기술을 도입하여 효율적인 에너지 관리가 가능하도록 인프라 구축도 강화해야 한다. ​

나아가 재생에너지 프로젝트에 대한 보조금 지급, 세제 혜택 부여 등을 통해 초기 투자 비용을 줄이고, 민간 투자를 촉진 필요성이 강조되고 있다.

윤석열 대통령이 지난 7월 18일 전북에서 열린 민생토론회를 통해 완주군에 수소특화 국가산단 조성과 수소산업을 적극 지원하겠다고 밝히면서 완주군 수소산업이 한층 탄력을 받게 됐다.

윤 대통령은 당시 완주군 수소산업과 관련해 많은 시간을 할애해 수소산업 육성 의지를 피력했다. 윤 대통령이 지원을 약속한 완주군 수소산업은 크게 완주 수소상용차 신뢰성 검증센터 등 미래차 전환 지원과, 수소특화 국가산단 신속 조성이다.

윤 대통령은 완주군에 2026년까지 240억 원을 투입해 부품업계의 기술개발 역량을 높이고, 시제품 제작 등을 통해 기업 지원을 강화할 계획을 밝혔다. 수소상용차 신뢰성 검증센터는 국내 최대 규모의 차대동력계 시험장비 등 수소상용차 개발에 필요한 시험평가 장비를 갖춘 시설이다.

완주군은 윤 대통령이 언급한 수소상용차 신뢰성 검증센터와 함께 사용 후 연료전지 기반구축, 수소차 폐연료전지 자원순환 시험인증 특화센터를 추진하고 있다. 수소용품검사지원센터도 올해 준공돼 본격적인 가동을 앞두고 있다.

양준석 기자 kailas21@aitimes.com