수소: 한국의 미래 동력

-더 많은 수소 연료 전지 자동차 운행
-가정과 산업 현장에 수소 연료전지 발전 도입
-수소의 유통, 저장, 그리고 생산을 위한 인프라 건설

로드맵에 기반하여 한국은 2040년까지 연간 526만 톤의 수소 생산을 목표로 하고 있습니다 (2018년 기준 13만톤 생산). 생산과 소비 확대를 통해 규모의 경제를 일으켜 킬로그램당 평균 수소 생산 비용을 3천원(미 달러 2.59) 수준으로 낮출 수 있다면 수소는 경제적인 친환경 대체 연료로 각광 받을 것입니다^1.

그림 1. 2040년 수소경제 로드맵 ²

그렇다면 수소 경제 로드맵 추진의 배경은 무엇일까요? 성공의 열쇠는 또 무엇일까요?  관련 투자 기회는 어디에 있을까요?

수소 저장과 생산 시설은 아직 잘 구비되어 있지 않고, 인프라 구축에는 상당한 규모의 투자가 예상됩니다. 이러한 점에서 수소 경제를 향한 계획에서 가장 어려운 부분은 바로 ‘안정적이고 지속적인 투자’입니다.

한국은 미세먼지와 황사 등 만성적인 공기 질 악화 문제에 직면해 있습니다. 2018년 환경 성과지표에 따르면 한국은 180개 국가 중 공기 질 부문 119위에 있습니다 (그림 2 참조). 상당한 양의 온실 가스 배출과 함께, 나쁜 공기의 질은 한국 사람들의 건강을 해치고 있습니다. 자동차와 트럭에서 배출하는 배기가스가 공기오염의 주된 원인 중 하나이고, 전력 생산과 산업 활동과정에서 발생하는 가스 역시 주요 오염 원인일 것입니다³. 정확한 오염원 구성을 밝히기 위해 한국 정부는 미국 항공 우주국 (NASA)과 협력하고 있습니다⁴. 2015년 파리기후협약에서 한국 정부가 제시한 온실가스 감축 목표를 달성하기 위해서는 대체 에너지원이 필수입니다.

각국 정부와 공동체를 이루어, 글로벌 온난화로 인한 온도 상승을 2도 밑으로 유지하는 것이 목표입니다.

그림 2: 2018년 한국 공기질 및 온실가스 배출 ⁵

미세먼지와 온실가스를 줄이는 것 외에도, 수소 경제로의 전환은 신규 산업을 창출하고 경쟁력을 보유한 국내 산업 성장을 도모할 수 있습니다. 맥킨지의 조사에 의하면, 수소 경제는 신규 고용 창출의 원동력이 될 것입니다. 수소 경제로의 전환으로 인해 자동차 산업 등 내수 시장에 필요한 인력만 2050년까지 60만명 수준이 될 것으로 예상됩니다. 또한 수소의 생산부터 유통, 수소차 판매 등 소비의 관점까지 아우르는 전체 밸류체인 측면에서는 2050년까지 유관산업 매출 70조원 수준을 기대하고 있습니다 (그림 3. 참조)

그림 3. 수소 경제는 한국에 고용 및 수익 창출⁶

수소는 지구상에서 가장 풍부한 물질 중 하나로써, 연료로 직접 사용되거나 연료 전지를 통해 열과 전기로 변환될 수 있습니다. 현대차 NEXO SUV에 장착된 것과 같은 비교적 작은 용량의 연료전지는 완충까지의 소요 시간이 적고, 건물에 전력을 공급할 수 있는 대형 연료전지의 경우 전력 공급선이 연결되지 않은 외딴 곳으로의 전력 공급이 가능케 합니다.

수소차의 경우, 내연기관차량 대비 50% 이상의 연료 소비 감축이 가능하며 이산화탄소 배출량이 내연기관 대비 현저히 낮아 한국의 이산화탄소 감축을 가속화 시킬 것으로 예상합니다

한국은 문재인 대통령의 수소경제 발전 로드맵에 의거하여, 수소경제를 활성화하고 환경오염 및 온실가스 배출을 줄이기 위한 첫 걸음으로 수소택시에 대한 보조금 지급과 수소로 운행하는 버스 2,000대, 경찰차 820대를 도입하는 것을 계획하고 있습니다⁷. 

2030년까지 180만대의 수소차를 운행한다면 미세먼지의 양이 약 10%가 줄어들며⁸ 2050년까지 전력 발전, 난방 시스템, 산업용 원료 등 수소의 사용처가 확대된다면 2050년에 발생될 것으로 예상되는 온실가스를 약 60% 정도 줄일 수 있습니다(그림 4 참조).

그림 4. 수소 보급은 온실가스 축소에 도움⁹

연료전지의 높은 가격이 수소 동력원 보급의 가장 큰 문제 입니다. 이러한 비용을 줄이기 위해서 한국 정부는 빠른 기간 내 규모의 경제 달성을 목표로 하고 있습니다. 2025년 연간 10만대 규모의 수소차가 생산된다면 단위당 연료전지 비용은 현재 가격 대비 77%가 하락한 3,160달러 수준이 될 것입니다¹⁰. 또한, 기술의 발전으로 백금 사용량이 줄어든다면 연료전지의 단위당 비용은 더욱 빠르게 하락할 것 입니다.

기술 발전이 이루어지기 전까지, 정부는 수소차에 대한 보조금을 제공하고 있습니다. 예를 들어, 현재 6천만 원대인 현대 NEXO SUV는 정부 보조금을 받으면 3천만 원대에 구입할 수 있습니다. 수소차 평균 판매 가격이 보조금 없이 3천만원 대정도까지 떨어질 수 있다면, 자동차 산업의 주류로써 자리매김 할 수 있는 수준의 가격 경쟁력을 갖출 수 있을 것으로 예상하고 있습니다. 

수소차 상용화의 성공 가능성은 기반 시설 확보에 달려 있습니다. 2018년 현재 한국에는 약 2천대의 수소차가 운행 중이나 충전소는 고작 14곳에 불과합니다. 반면 일본은 독일과 미국이 보유한 수소충전소 보다 많은 100개 이상의 충전소를 보유하고 있습니다¹¹. 인프라를 확대하기 위해, 한국 정부는 정부, 한국가스공사 등 공기업, 현대차그룹 등 민간기업이 공동으로 참여하는 ‘수소 에너지 네트워크(Hynet)’라는 특수목적 회사를 설립하여 전국에 수소충전소를 1,200개까지 확대할 계획입니다¹².

추가로 중요한 성공 요소는 수소의 생산과 저장 관련된 원천기술의 개발입니다. 그림 5에서 볼 수 있듯이, 한국은 난방 시스템과 수소차 기술에 있어서는 경쟁력을 보유하고 있으나 수소생산, 유통 인프라, 수소생산장비 등 업스트림 부문에 대한 역량은 타 국가 대비 열위인 것으로 나타납니다.

그림 5. 한국의 업스트림 수소 기술은 아직 미비¹³

한국은 세계 최고 수준의 수소 활용 기술을 보유한 자동차, 조선, 화학, 철강 업체를 보유하고 있습니다. 해당 기반 시설을 바탕으로 인프라 및 상위 산업 기술의 개발이라는 중장기 과제를 달성한다면 수소 관련 산업에서 글로벌 최고 수준의 경쟁력을 갖출 수 있는 환경입니다(그림 6. 참조). 

이러한 강점을 기반으로, 한국은 내수 시장을 넘어 해외 시장을 개척하여 지속적인 산업 성장을 이끌 수 있습니다. 예를 들어, 현대차 그룹은 수소차와 연료전지 스택의 국내 및 해외 판매를 통해 2050년까지 약 25조원의 매출을 창출할 것으로 예상하고 있습니다. 현대차는 최근 스위스에 기반을 둔 H2 Energy사와 JV를 설립하여 미래 성장 동력을 위한 투자에 나서고 있습니다. 2019년부터 2025 년까지 현대차가 1,600 대의 수소 트럭을 공급하면¹⁶, H2 Mobility Switzerland사는 이 트럭을 임대하여 사용할 예정입니다(그림 7 참조)¹⁷.

그림 7. 수소 연료 트럭은 배터리 트럭 대비 더 효율적¹⁸

수소의 저장, 유통 및 생산 기술 개발을 통해 중화학공업 기업들은 새로운 사업기회를 포착할 수 있는 잠재력이 있습니다. 해당 기업들에게는 다음과 같은 과제들이 있습니다.

철강 및 석유화학 기업
향후 추가적인 수요에 필요한 부생수소 생산설비 확대

조선/플랜트 기업
-LNG(액화천연가스) 및 수소 운반 체계에서 추가적인 사업기회
-LNG를 활용한 수소 생산 시설 건립
-향후 디젤 선박을 대체할 수소 동력 선박 건조

정유기업
기존 저장 및 배급망을 활용하여 수소 연료 충전소 인프라 개발

수소 경제 활성화를 위해 민간 기업의 참여를 장려하려면 명확한 정부 정책과 자금 조달 메커니즘, 체계적인 연구 개발이 함께 이루어져야 합니다. 국가가 자금을 제공하는 싱크탱크인 H2Korea는 수소 기술에 대한 정부와 민간 부문 사이의 격차를 줄이기 위해 설립되었습니다.

또한 산업통상자원부(MOTIE)는 민간 기업과의 합작 투자로 수소 에너지 인프라 개발 속도를 높이기 위해 2 조 6천억 원 (22억 3천만 달러)의 투자 예산을 책정했습니다. 정부와 기업 간의 파트너십을 통해 자금조달의 규모를 늘릴 수 있고 더 나은 미래 프로젝트를 설계, 선정할 수 있습니다.

일관된 로드맵을 통해 진행되고 있는 한국의 수소 산업 전망은 긍정적이고 잠재력이 발현할 때까지 좋은 투자처가 될 것입니다. 에너지 분야의 추세변화와 그 영향을 정확히 이해하고 새로운 선도 기업들을 선별하는 역량을 가진 투자자만이 한국의 새로운 수소 에너지 산업의 잠재력을 충분히 활용할 수 있을 것입니다.