수소 경제: 새로운 에너지 혁명 도래

1. 요약

• 이번 리포트는 수소 경제의 현재 상태와 미래 가능성을 심도 있게 분석합니다. 수소의 다양한 종류와 생산 방법에 대해 소개하며, 그린 수소와 화이트 수소의 친환경적 장점에 대해 집중적으로 설명합니다. 또한, 블루 수소 생산에 필수적인 CCS(탄소 포집 및 저장) 기술과 더불어 DAC(직접 공기 포집) 기술의 발전이 수소 경제의 지속 가능성을 강화하는 방법으로 작용함을 발견했습니다. 국제 시장에서 수소 산업의 성장 동향을 살펴보며, 특히 한국 내 수소 개발 현황과 이를 지원하는 정책적 노력을 강조합니다. 리포트의 핵심은 수소가 미래 에너지 시스템에서 어떻게 중요한 역할을 할 수 있는지를 조망하는 데 있으며, 탄소 배출 감소와 에너지 자립을 위한 수소의 긍정적 영향력에 주목합니다. 이를 통해 읽는 이에게 수소 경제가 제시하는 기회와 도전 과제에 대한 총체적인 이해를 제공합니다.

2. 수소의 종류와 생산 방법

• 2-1. 그레이 수소의 정의 및 생산 과정

• 그레이 수소는 천연가스를 수증기 개질 과정을 통해 주로 생산됩니다. 이는 현재 수소 생산의 대부분을 차지하고 있으며, 이 과정에서 상당량의 이산화탄소가 배출되므로 환경적으로 바람직하지 않은 방법으로 평가됩니다.

• 2-2. 블루 수소의 특징과 탄소 포집 기술

• 블루 수소는 그레이 수소 생산 과정에서 발생하는 이산화탄소를 포집하고 저장하여, 이산화탄소 배출을 줄이는 데 기여합니다. 이 과정에서 탄소 포집 및 저장(CCS) 기술이 사용됩니다.

• 2-3. 그린 수소의 생산 과정과 장점

• 그린 수소는 태양광, 풍력 등 재생 가능한 에너지원으로 물을 전기분해하여 생산됩니다. 이 과정에서 이산화탄소가 배출되지 않으며, 가장 친환경적인 수소 생산 방법으로 평가됩니다. 그러나 생산 효율과 비용은 국가별로 차이가 있을 수 있습니다.

• 2-4. 청록 수소 및 기타 수소의 분류

• 청록 수소는 메탄 파이롤리시스 과정을 통해 생산되며, 이 과정은 이산화탄소의 직접 배출이 없습니다. 그 외에도 레드, 퍼플, 핑크, 엘로우 등 다양한 수소의 생산 방식이 존재합니다.

• 2-5. 화이트 수소의 정의 및 특징

• 화이트 수소는 자연 상태에서 발견되는 수소로, 채굴을 통해 얻습니다. 현재 상업적으로 활용되지는 않지만, 지속 가능한 에너지원으로서 큰 잠재력을 가지고 있으며 연구와 기술 발전이 진행되고 있습니다.

3. 수소 생산 단가 및 경제성

• 3-1. 수소 생산 방식별 단가 비교

• 현재 수소 생산 방식에 따른 단가는 다음과 같습니다. 2021년 수소 1kg당 생산 가격은 그린 수소가 최소 2.03달러에서 최대 11.81달러, 블루 수소는 최소 1.29달러에서 최대 2.85달러, 그레이 수소는 최소 0.86달러에서 최대 2.26달러입니다. 블룸버그NEF의 자료에 따르면, 이 대 지속적으로 변동이 예상됩니다.

• 3-2. 수소 단가 변화 추세

• 수소 생산 방식별 단가 변화는 기술 발전 및 재생 에너지 비용 하락의 영향을 받고 있습니다. 블룸버그NEF의 자료에 의하면, 2030년부터 그린 수소의 최소 비용이 가장 저렴해질 것으로 전망되며, 특히 미국 정부의 ‘에너지 어스샷 이니셔티브’는 2030년까지 청정 수소 생산비용을 1kg당 1달러 이하로 낮추는 것을 목표로 하고 있습니다.

• 3-3. 수소 생산의 경제적 이점과 도전 과제

• 수소 생산의 경제적 이점으로는 재생 가능 에너지와의 통합으로 인한 탄소 배출 감소 및 에너지 자립도 향상이 있습니다. 그러나 가격 경쟁력 부족과 기술적 과제가 도전 과제로 지적됩니다. 특히 그레이 수소와 블루 수소의 가격 변동 및 재생 에너지 공급의 불규칙성을 고려해야 합니다.

4. 전세계 수소 산업 동향

• 4-1. 국제 수소 시장 성장 전망

• 2036년까지 수소 에너지 저장 시장의 규모는 예측 기간(2024~2036년) 동안 7.5%의 CAGR을 기록할 것으로 예상됩니다. 세계 수소 생산량은 2030년까지 1100만 톤에 이를 것으로 보이며, 이 중 그린 수소는 70%, 블루 수소는 30%로 예상됩니다. 이러한 추세는 수소 에너지가 지속 가능하고 청정한 에너지원으로서의 중요성이 높아지고 있음을 시사합니다.

• 4-2. 주요 국가별 수소 정책 및 투자 현황

• 미국 정부는 ‘에너지 어스샷 이니셔티브’를 발표하였으며, 2030년까지 청정 수소의 생산비용을 1kg당 1달러 이하로 낮출 것을 목표로 하고 있습니다. 유럽연합(EU)은 원자력 및 가스를 녹색 분류체계에 포함시켜 수소 생산에 대한 정책적 지원을 강화하고 있습니다.

• 4-3. 대표 기업 및 산업 동향

• 주요 기업으로는 두산퓨얼셀, 블룸에너지, Nel ASA, Air Liquide SA가 있습니다. 이들 기업은 수소 연료전지 및 연료전지차 기술 개발에 집중하고 있으며, 두산퓨얼셀은 매출 및 사업 현황을 통해 수소 연료전지 시장에서의 주요 플레이어로 자리잡고 있습니다. 블룸에너지는 미국 내에서의 성장을 지속하고 있으며, 해외 진출도 활발하게 진행하고 있습니다.

5. 수소 전력 생산에의 기여

• 5-1. 수소 연료전지 기술

• 수소 연료전지는 수소와 산소의 화학 반응을 통해 전기를 생성하는 기술입니다. 이 과정에서 발생하는 에너지는 전력 생산에 사용되며, 온실가스를 배출하지 않아 환경 친화적인 전력 생산 방식으로 주목받고 있습니다. 특히 다양한 분야에 적용 가능하여 교통수단, 건물의 전력 및 열 생산 등에서 활용되고 있는 점이 특징입니다.

• 5-2. 수소를 활용한 전력 생산 공정

• 수소를 활용한 전력 생산 공정은 주로 수소 연료전지를 통해 이루어집니다. 최근 수소의 생산 방식은 재생에너지 기반으로 변화하고 있으며, 그린수소와 화이트수소의 생산 확산이 이루어지고 있습니다. 예를 들어, 그린수소는 재생 가능한 자원을 통해 생산되어 탄소 배출이 없으며, 국내외적으로 수소 에너지 저장 시스템과 결합하여 백업 전력 공급 등을 위한 시스템 구축이 이루어지고 있습니다. 수소 에너지 저장 시장은 예측 기간(2024~2036년) 동안 7.5%의 CAGR을 기록할 것으로 예측되고 있습니다.

6. 탄소 포집 기술과 수소 생산

• 6-1. CCS 기술의 필요성과 효과

• CCS(탄소 포집 및 저장) 기술은 대기 중의 탄소를 포집하여 안전하게 저장하는 방법으로, 수소 생산 과정에서 발생하는 CO₂의 배출을 줄이는 데 필요합니다. 수소 생산에 있어 CCS 기술은 탄소 중립 목표 달성을 위한 중요한 수단으로 인식되고 있으며, 수소 생산의 지속 가능성을 높이는 데 기여하고 있습니다.

• 6-2. DAC 기술의 현황과 전망

• DAC(직접 공기 포집) 기술은 대기 중의 이산화탄소를 직접 포집하는 혁신적인 방법입니다. 이 기술은 수소 생산과 정제 과정에서의 이산화탄소 배출 감소에 기여할 수 있는 가능성을 지니고 있습니다. 현재 여러 국가에서 DAC 기술 개발이 진행 중이며, 향후 상용화에 대한 기대가 커지고 있습니다.

• 6-3. 탄소 중립을 위한 수소 생산 방식

• 탄소 중립을 달성하기 위한 수소 생산 방식으로는 그린 수소와 블루 수소가 있습니다. 그린 수소는 재생 가능한 에너지를 사용하여 생산되며, 블루 수소는 천연가스를 이용하되 발생하는 CO₂를 CCS 기술로 포집하여 저장합니다. 이러한 방식들은 탄소 배출을 최소화하며 지속 가능한 에너지 시스템으로의 전환을 촉진하고 있습니다.

7. 우리나라의 수소 개발 현황

• 7-1. 국내 수소 경제 활성화 정책

• 우리나라의 수소 경제 활성화 정책은 3개년 계획으로 수립되었습니다. 2030년까지 수소의 생산, 저장, 활용에 대한 전문성을 높이기 위해 지속적인 연구개발과 인프라 구축을 추진하고 있습니다. 이러한 정책은 반복적인 탄소 감축 목표와 함께 진행되며, 전 세계 탄소 배출량을 저감하는 데 기여할 것으로 기대됩니다.

• 7-2. 한국의 수소 생산 및 활용 전략

• 한국은 수소 생산 방식으로 주로 천연가스 개질과 수전해를 활용하고 있으며, 2030년까지 약 194만 톤의 수소 생산 목표를 세우고 있습니다. 특히, 그린 수소 생산을 확대하기 위한 기술 개발이 활발히 진행되고 있으며 재생 에너지원 활용을 통한 다양한 수소 생산 방법들이 연구되고 있습니다.

• 7-3. 수소 인프라 구축 현황

• 국내 수소 인프라 구축은 급속도로 진행되고 있으며, 수소 충전소와 수소 생산 시설이 주요 도시와 산업 단지에 확산되고 있습니다. 2024년까지 310개의 수소 충전소 구축 목표를 설정하고, 이를 위해 정부의 지원과 민간 투자가 활발히 이루어지고 있습니다. 현재 한국의 수소 생산량은 연간 약 5만 톤 수준이며, 이는 소규모 파일럿 단계에 머물러 있으나 향후 지속적인 확장 계획이 갖춰져 있습니다.

결론

• 리포트는 수소가 국제적 에너지 전환에서 핵심적인 역할을 할 것임을 지적하며, 그린 수소와 화이트 수소의 발전이 이러한 전환을 주도할 것이라 예측합니다. 그린 수소는 재생 에너지 기반의 생산으로 탄소 배출 없는 청정 에너지 원으로 인정받고 있으며, 화이트 수소는 채굴을 통해 지속 가능한 자원으로서의 잠재력을 지닙니다. 그러나 그린 수소의 경제성과 효율성이 현안 과제로 남아있고, 이를 해결하기 위한 혁신적 기술 발전과 정책적 지원이 필요합니다. 더 나아가, CCS 및 DAC와 같은 탄소 포집 기술이 수소 생산의 환경적 지속 가능성을 높이는 데 중추적 역할을 할 것입니다. 이러한 측면에서, 수소 경제 활성화를 위해 각국의 정부와 민간 부문의 협력이 절실하며, 수소가 글로벌 탄소 중립 목표 달성과 에너지 저장 문제 해결에 실질적 기여를 할 수 있도록 지속적인 연구와 투자가 필수적입니다. 수소 경제의 발전은 탄소 중립을 향한 중요한 발걸음이며, 앞으로의 정책 방향과 시장 개발을 위한 명확한 비전 제시가 필요합니다.

용어집

• 그린 수소 [수소 종류]: 재생 가능한 에너지를 활용하여 물을 전기분해하여 생산되는 수소로, 이산화탄소를 배출하지 않는 가장 청정한 수소 생산 방식입니다.

• 화이트 수소 [수소 종류]: 자연 상태에서 발견되는 수소로, 채굴을 통해 얻을 수 있는 잠재력이 있는 수소입니다.

• CCS [기술]: 탄소 포집 및 저장 기술로, 수소 생산 과정에서 발생하는 이산화탄소를 포집하고 저장하는 방법입니다.

• DAC [기술]: 직접 공기 포집 기술로, 대기 중의 이산화탄소를 직접 포집하여 탄소 중립을 달성하는 혁신적인 방법입니다.

출처 문서

• 수소 경제의 미래: 가능성 탐구go-public-report-ko-fd4f8ce9-9177-439f-9a4f-e24a7626e152-0-0
• ① 세계 수소생산기술 현황과 전망2030년 세계 수소생산량 1100만톤…그린수소가 70% 차지https://www.gasnews.com/news/articleView.html?idxno=108984
• 수소 혁신: 인도와 세계의 미래go-public-report-ko-f38a6987-12ff-4771-b263-4e0f34ef5443-0-0