수소 경제의 미래: 글로벌 시장 변화와 한국의 전략적 대응

1. 요약

• 현재 글로벌 수소 시장은 빠르게 변화하고 있으며, 수소의 중요성이 계속해서 부각되고 있습니다. 보고서에 따르면, 2020년 기준으로 수소의 전 세계 수요는 약 9, 000만 톤에 달하며, 이는 주로 화석 연료 기반의 생산 방식에서 기인하고 있습니다. 하지만 기후 변화와 탄소중립 목표 달성을 위한 필요성으로 인해 각국은 청정 에너지 전환에 주목하고 있으며, 특히 그린 수소와 블루 수소의 생산 비중이 상승할 것으로 전망됩니다. 청정 수소의 중요성은 2050년까지 수소 수요가 약 6억 1, 400만 톤에 이를 것으로 예측되면서 더욱 강조되고 있습니다.

• 한국은 이러한 글로벌 흐름에 발맞추어 수소 경제 활성화를 위한 다양한 정책적 접근을 나서고 있습니다. 이를 통해 청정 수소 생산 증가와 수소 유통, 활용 분야에서의 생태계 구축, 그리고 기술 개발을 촉진하고자 하는 노력이 잇따르고 있습니다. 또한, 수소 경제로의 전환은 기존 화석 연료 의존도를 감소시키는 동시에, 새로운 경제 기회를 창출할 수 있는 잠재력을 지니고 있습니다. IEA 보고서의 자료를 토대로 수소 경제의 전환 과정에서 나타날 수 있는 여러 장점을 제시하며, 이러한 전환이 단순한 에너지원의 변화를 넘어 지속 가능한 발전에 필수적인 요소임을 강조하였습니다.

• 이러한 배경 속에서 한국의 수소 정책은 지속 가능한 사회로 나아가는 길에 중대한 역할을 할 것으로 기대됩니다. 실제로 수소 기술 개발을 위한 연구개발 투자, 민관 협력을 통한 목표 달성이 이루어지며, 글로벌 수소 시장 내에서 한국의 경쟁력을 높이는 데 기여할 가능성이 큽니다. 따라서, 수소 경제에 대한 이해와 실제 배포는 지금보다 더욱 중요해질 것입니다.

2. 문제 제시: 수소 경제의 필요성 및 현재 상황

• 2-1. 글로벌 수소 수요 현황

• 전 세계의 수소 수요는 2020년 기준으로 9, 000만 톤에 달하며, 이는 대부분 화석연료 기반의 수소로 생산되었습니다. 수소의 주요 소비처로는 석유 정제 및 화학 산업이 있으며, 특히 화학 부문에서의 소비량은 약 4, 500만 톤에 달해 암모니아 생산 및 메탄올 제조에 사용됩니다. 수소의 이러한 중요한 역할은 앞으로도 지속될 전망이며, 이는 각국이 탄소중립 목표와 수소 경제로의 전환을 추진함에 따라 더욱 강조될 것입니다. IEA 보고서에 따르면, 수소 수요는 2050년까지 6억 1, 400만 톤에 이를 것으로 예상되며, 이 가운데 약 25%는 국가 간 교역을 통해 이루어질 것입니다.

• 또한, 2050년까지 수소 생산에서 그린수소의 비중이 커질 것으로 전망되며, 이는 기존의 그레이 수소 및 블루 수소와의 비교를 통해 더욱 명확해질 것입니다. 그린수소는 재생에너지를 활용하여 생산되기 때문에 온실가스 배출이 없고, 이는 탄소중립 및 지속 가능한 사회로의 이행에 필수적인 요소로 여겨집니다.

• 2-2. 수소 생산의 주요 방법과 환경적 문제

• 현재 수소 생산 방식은 크게 세 가지로 나눌 수 있습니다: 그레이 수소, 블루 수소, 그리고 그린 수소입니다. 그레이 수소는 천연가스를 고온에서 수증기와 반응시켜 생산하는 방식으로, 이 과정에서 많은 양의 CO2가 배출됩니다. 블루 수소는 동일한 방법으로 생산하되, 이산화탄소를 포집하여 배출을 최소화하는 방식입니다. 그러나 이러한 기술들은 여전히 환경 문제 해결에는 한계가 있으며, 청정 에너지로의 전환을 위해서는 재생 가능한 에너지원과 결합된 그린 수소 생산 방식이 필수적입니다.

• 한편, 그린 수소는 전해조를 통해 물을 전기 분해하여 생산됩니다. 이 과정에서 발생하는 CO2는 전혀 없기 때문에 환경적 접근에서 가장 유리합니다. 하지만, 그린 수소 생산 비용은 현재 블루 수소에 비해 높으며, 이를 낮추기 위한 기술 개발이 절실하게 요구됩니다. 특히 전력 가격이 그린 수소 생산 비용 절감에 중요한 요소로 작용할 것이며, 재생에너지원의 가격 하락이 기여할 것으로 기대됩니다.

• 2-3. 청정 에너지로의 전환 필요성

• 기후 변화 문제 해결을 위해 많은 국가들이 탄소중립 정책을 추진하고 있으며, 수소는 이러한 목표를 달성하기 위한 주요 수단으로 부각되고 있습니다. 수소 경제는 기존 화석 연료 기반의 에너지 시스템에서 벗어나, 재생 가능하고 지속 가능한 에너지로의 전환을 다짐하는 과정으로 정의됩니다. 이는 온실가스 감축과 공존하며, 청정 에너지의 중요한 자원으로 자리잡을 것입니다.

• 또한, 수소는 저장과 이송의 용이성 덕분에 대규모 에너지 저장 시스템으로 작용할 수 있습니다. 특히 변동성이 큰 재생에너지와의 융합을 통해 수요와 공급의 불균형 문제를 해결할 수 있는 핵심 요소로 작용할 수 있습니다. 따라서 수소 경제로의 전환은 단순한 에너지원의 변화를 넘어서, 전 세계적인 지속 가능한 발전의 중요한 동력으로 작용할 것입니다.

3. 글로벌 수소 시장 현황과 전망

• 3-1. 전 세계 수소 시장 트렌드

• 2020년 기준 전 세계 수소 수요는 약 9, 000만 톤이며, 이 중 7, 200만 톤(79%)은 화석연료 기반 수소로 생산되었습니다. 이러한 수치는 수소 전용 생산시설에서의 생산이 대부분을 차지하고 있음을 나타내고 있습니다. 하지만 수소 생산 과정에서의 CO2 배출량이 90억 톤에 달하는 현실을 감안할 때, 청정 에너지로의 전환 필요성이 더욱 강조되고 있습니다. 특히 2015년 파리협정 체결 이후 전 세계 여러 국가가 2050년 탄소중립 목표를 설정하며 수소를 중요한 정책 수단으로 삼고 있습니다. 이러한 환경에서 수소의 시장 전망은 긍정적일 수밖에 없으며, IRENA에 따르면 2050년까지 전 세계 수소 수요는 최대 6억 1, 400만 톤에 이를 것으로 예상됩니다.

• 3-2. 화석연료 기반 수소와 청정 수소의 비교

• 현재 전 세계적으로 화석연료 기반 수소(그레이 수소)와 청정 수소(그린 및 블루 수소) 간의 대조는 시장의 중요한 이슈로 대두되고 있습니다. 화석연료 기반 수소는 생산 비용이 낮고 기존 인프라를 활용할 수 있지만, 환경적인 측면에서 문제가 있습니다. 반면, 청정 수소는 환경친화적이며 지속 가능한 에너지로 주목받고 있지만 현재 생산 비용이 높고 초기 투자에 대한 부담이 있습니다. 그린 수소는 재생에너지를 통해 생산되며, 2030년에는 이 생산 비용이 블루 수소보다 낮아질 것으로 예측되고 있습니다. 따라서 청정 수소가 장기적인 수소 시장의 주류가 될 것으로 보입니다.

• 3-3. 국제적 협력과 경쟁 현황

• 글로벌 수소 시장에서 국제적 협력은 필수적입니다. 많은 국가들이 수소 수출을 통해 에너지 자립을 이루기 위한 노력을 하고 있으며, 특히 호주, UAE, 캐나다, 사우디아라비아는 청정 수소의 생산 및 수출을 위해 광범위한 프로젝트를 진행하고 있습니다. 호주는 재생 가능 에너지를 이용한 그린 수소 생산에 유리한 지리적 조건을 갖추고 있으며, 국제 시장에서의 주요 플레이어가 되기 위해 지속적인 투자와 정책을 추진하고 있습니다. 반면, 한국과 일본은 화석 연료 수입에 의존하고 있는 상황에서 기술 개발과 해외 협력을 통해 자국의 수소 산업을 발전시키기 위한 전략을 모색하고 있습니다.

4. 수소 경제 전환의 필요성과 장점

• 4-1. 수소 경제의 정의

• 수소 경제란 수소를 주요 에너지원으로 사용하여 경제 활동을 전개하는 새로운 경제 구조를 의미합니다. 이는 수소를 생산하고 저장하며 활용하는 전체 과정에서 탄소 배출을 최소화하여 지속 가능한 발전을 도모합니다. 수소는 다양한 재생 에너지 원에서 생산될 수 있으며, 이를 통해 전 세계적으로 증가하고 있는 에너지 수요를 충족시키고, 기후 변화 문제를 해결할 수 있는 해결책이 됩니다. 수소 경제는 화석 연료에 대한 의존도를 감소시키고, 청정 에너지 전환을 가속화함으로써 환경 보호에 기여하는 동시에 새로운 경제 분야로 나아가는 중요한 흐름입니다.

• 4-2. 수소의 다양한 활용 가능성

• 수소는 에너지원으로서 매우 다양한 분야에 활용될 수 있습니다. 첫째로, 수소는 연료전지를 통해 전기와 열을 생산하는 데 사용되어 건물의 전력 공급 및 운송 수단에서의 활용이 가능합니다. 방대한 양의 수소가 필요한 수송 부문에서는 수소 연료전지 차량, 선박, 기차 등 다양한 운송 수단에서 채택할 수 있습니다. 둘째로, 수소는 산업 분야에서의 원료로서 암모니아, 메탄올 등 다양한 화학 제품의 생산에 필수적입니다. 셋째로, 수소는 재생 가능한 에너지를 저장하는 매개체로서, 태양광이나 풍력 등 에너지원의 변동성을 보완하는 역할도 수행할 수 있습니다. 이러한 다양한 활용 가능성은 수소 경제가 여러 산업에 걸쳐 혁신을 가져올 수 있는 잠재력을 지닙니다.

• 4-3. 기후 변화 대응에 미치는 긍정적 영향

• 수소 경제는 기후 변화 대응에 있어 매우 긍정적인 영향을 미칩니다. 수소를 청정 에너지원으로 활용함으로써 온실가스 배출을 줄일 수 있으며, 이는 지구의 평균 기온 상승을 억제하는데 기여합니다. 국제 에너지 기구(IEA)의 보고서에 따르면, 2050년까지 수소 산업의 연간 부가 가치는 약 2.5조 달러에 이를 것으로 예상되며, 이 과정에서 새로운 일자리도 창출될 것입니다. 특히, 수소는 대기 중에서 생성되는 온실가스가 아닌, 물을 부산물로 생산하기 때문에 환경적으로 안전한 에너지원으로 자리 잡을 수 있습니다. 수소를 활용하는 산업들은 탄소중립을 목표로 혁신적인 변화에 나설 것으로 기대되며, 이는 국가 경제의 지속 가능성을 높이는 데 중요한 요소입니다.

5. 정책적 접근: 해결책 및 제안

• 5-1. 한국 정부의 수소 경제 정책 분석

• 한국 정부는 수소 경제의 중요성을 인식하고 다양한 정책적 노력을 기울여 왔습니다. 2020년에는 한국의 수소 경제 비전과 정책 방향을 담은 '수소 경제 활성화 로드맵'을 발표하였으며, 이 로드맵은 청정 수소 생산, 수소 유통, 활용, 기술 개발 등 다양한 분야에서의 세부 목표를 설정하고 있습니다. 특히, 정부의 목표는 2040년까지 6백만 톤의 수소를 생산하고, 이를 통해 국가의 탈탄소화를 달성하는 것입니다. 이 과정에서, 수소의 생산 및 활용을 위한 인프라를 구축하고, 민관 협력을 통한 생태계 조성을 추진하고 있습니다.

• 또한, 한국은 '청정 수소 생산 표준 지침(CHPS)'을 통해 청정 수소 생산에 필요한 기준을 마련하였으며, 지속적으로 연구개발을 지원하고 있습니다. 예를 들어, 정부는 수출을 위해 수소 생산 기술과 관련된 연구개발에 연 평균 800만 달러 이상을 투자하고 있습니다. 이는 수소의 생산 단가를 낮추고, 수소의 경쟁력을 높이기 위한 목적입니다.

• 5-2. 공급망 안정화를 위한 전략

• 공급망 안정화는 한국 수소 경제의 성공에 필수적입니다. 한국은 수소 생산에 필요한 원료를 대부분 수입에 의존하고 있으며, 이는 공급망의 취약성을 의미합니다. 따라서, 한국 정부는 해외 수소 공급망을 다각화하기 위한 전략을 마련하고 있습니다. 이는 호주, 중동 등 해외 국가와의 협력 관계를 강화하여, 수소 수입의 안정성을 확보하려는 노력을 포함합니다.

• 특히, 최근에는 호주와의 '수소 협력 공동 선언'을 통해 양국 간의 수소 생산 및 유통 체계를 구축하기 위해 공동으로 노력하고 있습니다. 이를 통해, 한국은 안정적이고 경제적인 수소 공급망을 확보하고, 동시에 해외에서의 수소 생산 기술 개발에도 참여하기 위한 기반을 마련하고 있습니다.

• 5-3. 국제 협력을 통한 수소 거래 시장 참여 방안

• 한국이 수소 경제에서 성과를 이루기 위해서는 국제 협력이 매우 중요합니다. 주요 국가들과의 협력을 통해 수소 기술 및 인프라 개선에 필요한 경험과 자원을 공유하고, 시장 접근성을 높여야 합니다. 이를 위해 한국 정부는 적극적으로 국제 기구 및 다른 국가들과 파트너십을 체결하고 있으며, 예를 들어, 미국, 일본 및 유럽연합과의 수소 기술 협력을 통한 연구개발 공동 추진과 지속적인 네트워킹을 강화하고 있습니다.

• 또한, 국제 무역에 있어서 수소의 경쟁력을 높이기 위해 무역 정책을 개선하고, 다양한 관세 혜택 및 지원 프로그램을 운영하는 것이 필요합니다. 이러한 정책은 한국이 글로벌 수소 시장에서의 입지를 강화하고, 수소 기술과 관련한 혁신을 촉진하는 데 기여할 것입니다.

결론

• 수소 경제에 대한 발전은 기후 변화 문제 해결 뿐만 아니라 경제 성장을 동시에 이룰 수 있는 기회를 제공하는 중요한 요소로 자리 잡고 있습니다. 이를 위해서는 한국이 글로벌 수소 시장에 효과적으로 참여하고, 안정적인 수소 공급망을 구축하는 것이 필수적입니다. 화석 연료 의존에서 벗어나 지속 가능한 발전에 기여할 수 있는 수소의 역할은 더없이 중요하며, 이는 기후 문제 해결을 위한 전략적 접근에서도 핵심이 되어야 합니다.

• 한국 정부는 보다 심도 있는 정책과 투자를 통해 청정 수소 생산을 위한 인프라를 강화하고, 기술 혁신을 선도하는 방향으로 나아가야 합니다. 국제적 협력을 통한 경험의 공유는 물론, 수소 산업을 육성하는 정책 또한 필요하며, 이러한 요소들이 잘 결합될 경우 한국은 글로벌 수소 시장의 리더로 성장할 가능성이 매우 높습니다. 결국 한국이 수소 경제로의 전환을 성공적으로 이끌 수 있는 기반이 마련될 것이며, 이는 국내 경제의 지속 가능성을 보장하는 필수 조건이 될 것입니다.

용어집

• 그린 수소 [수소 생산 방식]: 재생 에너지를 이용하여 물을 전기 분해해 생산한 수소로, 온실가스 배출이 없어 청정 에너지로 여겨진다.

• 블루 수소 [수소 생산 방식]: 천연가스를 고온에서 수분과 반응시켜 생산하되, 발생하는 CO2를 포집하여 배출을 최소화한 수소다.

• 그레이 수소 [수소 생산 방식]: 주로 천연가스를 통한 화학적 반응으로 생산되며, 이 과정에서 많은 양의 CO2가 배출된다.

• 청정 에너지 [에너지 종류]: 온실가스를 거의 배출하지 않는 에너지로, 수소 경제에서는 그린 수소와 블루 수소가 이에 해당된다.

• 수소 경제 [경제 구조]: 수소를 주요 에너지원으로 사용하여 경제 활동을 전개하고, 탄소 배출을 최소화하는 경제 시스템을 의미한다.

• IEA [기관]: 국제 에너지 기구(International Energy Agency)로, 에너지 관련 통계와 정책을 연구하고 발표하는 역할을 맡고 있다.

• PARIS Agreement [국제 협약]: 기후 변화 대응을 위한 국제 협약으로, 각국이 탄소중립 목표를 설정하도록 유도하고 있다.

• 수소 연료전지 [기술]: 수소와 산소의 화학 반응을 통해 전기와 열을 생산하는 기술로, 다양한 운송 수단 및 건물 전력 공급에 사용된다.

• 탄소중립 [환경 목표]: 온실가스의 순 배출량을 0으로 만드는 목표로, 수소 경제의 주요한 추진 배경 중 하나이다.

• 청정 수소 생산 표준 지침(CHPS) [정책]: 청정 수소 생산을 위한 생산 기준을 마련하고 지속적인 연구개발을 지원하기 위해 설정된 지침이다.

출처 문서

• 해외 수소 도입에 대비한 글로벌 수소 거래시장 전망http://www.keaj.kr/news/articleView.html?idxno=4831
• 수소 경제를 이끌 리더가 되어라https://renewableenergyfollowers.org/4505
• 수소 경제를 이끌 리더가 되어라https://renewableenergyfollowers.org/4505
• 한국수소및신에너지학회 학술지영문홈페이지https://journal.hydrogen.or.kr/_common/do.php?a=current&b=11&bidx=3511&aidx=38999