수소경제 실현을 위한 수소·연료전지 관련 핵심기술 개발동향과 시장·사업화 전망 보고서 표지

산업조사 전문업체인 IRS글로벌은 ‘수소경제 실현을 위한, 수소·연료전지 관련 핵심기술 개발동향과 시장·사업화 전망’ 보고서를 발간했다.

각국의 정부와 글로벌 기업들이 수소 분야에 막대한 투자를 본격적으로 시작하는 2021년은 ‘수소시대의 원년’이 될 것으로 예측된다.

수소경제 실현을 위해 수소가 가진 가능성에 대한 관심과 기대가 다시금 전 세계적으로 높아지고 있다.

수소 에너지 활용 기술의 적용 가능성은 폭넓게 연료전지자동차나 이미 실용화되고 있는 가정용 연료전지 시스템뿐만 아니라, 선박 및 철도 등 다른 운송 분야, 수소 발전 등 많은 에너지 소비 분야에 대응할 수 있는 가능성을 가지고 있다.

현재 연간 약 1억2000만 톤의 수소가 제조되고 있으며, 그 중 3분의 2는 순수 수소, 나머지 3분의 1은 다른 가스와의 혼합 형태이다. 국제에너지기구(IEA)의 통계에 따르면, 14.4엑사줄(EJ), 즉 세계의 에너지 및 非에너지 최종 소비의 약 4%에 상응한다. 모든 수소의 약 95%는 천연가스와 화석을 통해 제조되고 있으며, 약 5%는 전기분해를 통한 염소 제조의 부산물로서 생성된다.

한편 재생에너지에서 유래한 그린 수소는 탄소를 거의 발생하지 않는 제조 루트로 주목받고 있다. 미국에서는 로스앤젤레스 수력발전부가 유타주 소재 석탄화력 발전소를 천연가스와 풍력·태양광으로 생산된 수소를 활용하는 발전소로 전환을 추진 중이며, 풍력발전으로 생산한 수소를 천연가스 수송관을 활용해 공급하는 ‘Wind2H2’ 프로젝트도 진행 중이다.

현재 대부분의 수소는 산업 부문 현장에서 제조 및 이용되고 있다. 암모니아 제조와 석유 정제가 주요 용도이며, 수소 이용의 3분의 2를 차지하고 있다. 암모니아는 질소 비료로서, 또한 그 밖의 화학품 제조에 이용되고 있다. 정유소에서는 운송용 연료를 제조하기 위해 수소를 중유에 첨가한다.

그 외에도 광섬유와 석영유리 등의 유리 분야뿐만 아니라, 몸에 익숙한 제품으로는 마가린이나 샐러드 오일 등의 유지 경화제, 화장품, 세제, 향료, 비타민 등의 원료의 일부로 사용되고 있고, 휴대폰이나 PC에 사용되는 반도체 제조 시에도 재료 가스는 고순도의 수소 가스가 이용되고 있다. 게다가 우주 왕복선과 로켓에도 액화 수소와 액화 산소의 혼합 연료를 탑재해 추진력을 만들고 있다.

이러한 수소 경제를 선도하기 위해 주요 선진국들은 생산, 운송 및 저장, 활용 등 수소 밸류체인 전 단계에서 기술적, 산업적 완성도를 높이기 위해 전력을 다하고 있다.

유럽에서는 신·재생에너지 분야에서 가장 발전한 국가 중 하나인 독일은 정부 차원에서 수소를 미래 주력 에너지원으로 보고 있으며 장기 로드맵 수립 및 예산 편성을 통해 수소에너지에 대한 경제성 확보에 주력하고 있다.

영국 역시 수소연료전지에 대한 연구와 확산에 관한 파트너십을 통해 2030년까지 160만대 보급 로드맵을 내놓으며 보급 활성화를 위해 전력을 다하고 있다.

가까운 일본은 수소차 상용화에 대비해 도쿄, 오사카, 나고야, 후쿠오카 등 4개 대도시를 중심으로 수소스테이션 100기를 건설하는 계획을 추진하고, 수소연료전지차는 2025년까지 200만대까지 확대시킨다는 전략이다.

미국의 경우 캘리포니아를 중심으로 수소전기차 실증 및 수소인프라 구축사업으로 CaFCP(California Fuel Cell Partnership)이 운용됐으며, DOE 주관의 National Hydrogen Light Duty Program 등 수소전기차와 인프라 실증 사업 역시 추진되고 있다.

우리나라도 수소 사용을 산업, 가정용, 교통 분야 전반으로 확대하는 것을 목표로 설정하고, 국내 수소 생산과 수입 수소를 활용해 수소를 보다 적극적으로 공급한다는 계획을 추진하고 있다.

한편 연료전지 시장은 점차 주요국별 보급정책의 범위와 지원 내용이 강화되면서 성장하고 있다. 특히 국내에서는 수소경제 활성화 로드맵 발표로 새로운 전환기를 맞이하고 있다. 정부가 에너지전환정책의 일환으로 수소경제 정책을 펼치고 있는 가운데 수소경제 내에서 친환경 분산발전원 역할을 수행할 것으로 기대되고 있다. 발전용 연료전지는 도심에 위치하는 분산전원에서 대규모 전원으로도 활용이 가능하기 때문에 저공해, 고효율 측면에서 활용도가 높아질 것이다.

2030년 연료전지 시장은 2018년 대비 22.6배나 커질 것으로 전망되고 있으며, 최근 시장은 산업·업무용 시장의 확대가 견인하고 양대 시장인 미국과 한국에서 도입 인센티브 제도가 기여했다고 분석되고 있다.

2020년 7월에 정부에서 발표한 한국판 그린뉴딜 정책은 저탄소 경제로의 전환과 지속 가능한 성장을 도모하는 것을 목표로 내세우고 있기에, 국내에서도 수소연료전지를 기반으로 한 연료전지 발전과 연료전지자동차 등 수소관련 산업과 기술이 주목받고 있다.

이에 IRS글로벌은 수소와 연료전지에 관한 최근 기술 동향과 사업화 전망뿐만 아니라, 주요 수요처로 예상되는 수소발전, 수소연료전지차, ESS 분야와 분산형전원, P2G, CCS 등 연관 기술개발 동향까지 종합적으로 분석 정리해 관련 분야에 관심을 갖고 계신 분들께 미력하나마 도움을 드리고자 본서를 기획, 출간하게 됐으며, 부디 기관 및 기업의 관계자들께 비즈니스 전략 수립에 유용한 참고 자료가 돼, 수소·연료전지 산업의 경쟁력 강화에 기여할 수 있기를 기대해본다고 밝혔다.