2015년 12월 채택된 파리협정으로 세계 각국은 적극적인 온실가스 감축을 목표로 세웠다. 또한 국제통화기금(IMF)은 ‘지구 온난화는 명확한 현실의 위협이 됐으며 이를 해결하기 위해서 t당 75달러(약 9만 원)의 탄소세를 부과해 온실가스를 빠르게 감축해야 한다.’는 처방을 내놓았다. 가맹국들의 고용증대, 소득증가, 자원개발에 기여하기 위해 환경문제인 지구 온난화를 해결해야 한다고 나선 것이다. 지구 온난화는 이미 세계 무역과 경제 개발에 치명적인 타격을 입힐 수 있는 수준으로 악화 됐기 때문이다. 기후변화 대응·기후재원 조성 등 지속가능한 발전을 위한 노력이 에너지 정책과 산업에 큰 영향을 미치고 있다.
최근 탄소가 글로벌 시장의 화두로 떠오르고 있다. 탄소 배출이 지구 온난화에 중요한 원인을 제공하기 때문이다. 영국 시사 전문 매체 이코노미스트에 따르면 작년 전체 온실가스 배출량은 2% 증가했고, 그중 전력 산업으로 인한 배출량이 2.7% 증가해 7년 만에 최대 증가율을 보였다. 인간의 모든 활동을 통해 배출되는 탄소는 온실가스로 축적되면 지구 온난화에 기여하게 된다.
또한 현재 세계 에너지 소비의 80% 이상은 석유, 석탄, 천연가스 등의 화석연료에 의존하고 있다. 이와 관련해 세계 3대 석유 회사의 하나인 BP(British Petroleum)가 발표한 일차에너지 화석연료의 통계를 살펴보면 석유, 배럴, 천연가스, 석탄 등의 가용 에너지 및 효율성이 높은 원자력 발전의 원료인 우라늄도 100년 남짓이면 자원이 고갈되게 된다. 고갈에 직면한 가용 에너지원의 매장량에 비해 세계 에너지 수요는 지속적으로 증가할 전망이다. 이렇다 보니 세계는 지금 생존을 위한 ‘에너지 전쟁’을 치열하게 전개하고 있다.
수소는 에너지 고갈과 수급 불안, 환경문제 등에 대한 우려에 대응하는 차세대 청정에너지원으로 급부상 중이다. 수소는 기체상태보다 화합물로 지구상에 많은 양이 존재하며, 수소 원자는 지구상에서 가장 가벼운 기체로 확산 속도가 빠르고, 연소하면 산소와 반응하여 수증기가 된다. 수소에너지는 수소를 원료로 사용하기 때문에 사용과정에서 물만 배출되며, 유해한 물질은 발생하지 않는다. 이러한 청정에너지 수소를 어떻게 보급할 것인가가 국가 경쟁력 강화의 핵심이라 할 수 있다.
세계 각국은 가히 수소경제사회를 맞이하고 있다고 해도 과언이 아니다. 수소경제사회란 에너지 자산 및 신재생에너지를 사용하여 수소를 생산하고, 에너지 수요와 공급사슬(Supply chain) 전체 영역에서 수소와 전기를 주요한 에너지 유통수단으로 사용하는 사회경제체제를 의미한다. 1973년 제1차 석유위기 이후 ‘지속가능한 수소경제사회’에 대한 논의가 시작되었고, 21세기 들어 미국 도로수소경제 진입을 위한 국제 조직인 IPHE가 출범하는 등 수소경제사회에 대한 본격적인 논의가 진행 중이다.
미국은 수소경제사회시 실현을 위해 1단계(2000년~2015년) 애로기술 해결, 안전 확보를 위한 기술 개발, 2단계(2010년~2025년) 초기시장 침투, 3단계(2015년~2035년) 시장 확대 및 인프라 정비, 4단계(2025년~) 수소경제의 실현이라는 로드맵을 제시하고 있다.
미국 에너지부(DOE)와 캘리포니아주 정부의 주도로 수소경제사회 구현을 위한 다양한 정책을 추진하고 있으며, 미국 에너지부는 Hydrogen Posture Plan을 기초로 자국 내 수소생산, 운반, 저장 등 수소인프라에 대한 구체적인 계획을 수립·수행 하고 있다. 캘리포니아주는 California Fuel Cell Partnership을 중심으로 2030년까지 수소충전소 설립을 위해 2,000억 달러를 투자한다는 계획을 추진한다. 미국의 수소전기차 및 충전소 보급 계획을 보면, 2023년까지 수소전기차를 3~6만 대, 수소충전소 123개소 확충하는 것으로 되어있다. 이를 위해 충전소 가동률 70% 도달 시까지 3년간 운영비 60~100% 지원, 충전소 설치비 70~90%가 지원되고 있으며, 캘리포니아주는 수소전기차 구입 시 최대 1,500만 원을 지원한다.
유럽은 2015년 초 SET-Plan(The European Strategic Energy Technology Plan)을 발표했는데, 이 계획에는 미래의 지속가능한 에너지 시스템을 위한 8가지 기술 중 연료전지 및 수소기술이 포함되어 있다. 유럽은 2050년까지 1990년 탄소배출량 대비 80% 감축 목표를 설정하고 있으며, 이에 따라 유럽 각국은 온실가스를 감축할 수 있는 친환경 자동차를 도입하고자 각국에서 다양한 프로그램이 시행되고 있다. EU 산하의 민관 파트너십인 FCH-JU(Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking)는 수소기술 개발 및 수소플랫폼 설립을 위해 운영되고 있으며, EU 회원국을 선별하여 1,000개 수소충전소건설, 2020년까지 수천 대 수소전기차 보급 실증프로젝트를 시행하고 있다.
자동차 이산화탄소 배출량 감소를 목표로 한 Super Credits는 2009년부터 시행되고 있으며, 배출기준은 2016년 118.1g/km, 2021년 95g/km이고, 50g/km 미만 시 추가 인센티브를 제공하고 있다. 또한 수소전기차 및 충전소 보급 계획을 보면, 2025년까지 수소전기차 100만 대, 수소충전소 700개소, 2030년까지 수소전기차 300만 대, 수소충전소 2,000개소를 목표로 추진 중이다. 이를 위해 독일은 수소충전소 운영비, 설치비 각 50% 이상을 지원하고 있으며, 영국은 자동차 보유세 경감, 런던시 진입 혼잡세 면제, 스웨덴은 슈퍼친환경차 보조금(600만 원)을 지급하고 있다.
그림1 미국과 일본의 수소경제사회 실현 로드맵
일본은 2014년 6월 수소사회의 실현을 위한 ‘수소연료전지 전략 로드맵’을 발표하였고, 2014년 4차 국가 에너지기본계획을 통해 수소사회 추진을 명문화했다. 수소연료전지 전략 로드맵에서는 수소연료전지 자동차, 가정용 연료전지, 수소발전 등의 도입과 함께 수소수요의 확대와 필요에 대응하고자 수소 공급망 구축을 제시하고 있다. 수소경제사회 실현 로드맵은 1단계(2015년~2020년) 수소이용 대폭 확대, 2단계(2020년~2030년) 대규모 수소공급시스템 확립, 3단계(2030년~2040년) CO 2 free 수소공급시스템 확립 등 단계별로 구성되어 있다.
본격적인 수소경제사회 실현을 위해 경제산업성, 신에너지산업기술종합개발기구(NEDO), 일본 연료전지 실증사업 위원회(JHFC) 등을 중심으로 구성된 ‘수소연료전지 전략협의회’를 구성하고, 산하에 수소전략 로드맵 도출을 위한 주제별 워킹그룹을 운영하고 있다. 또한 일본은 수소전기차 및 충전소 확대 보급을 위한 목표를 설정하고 지원정책을 추진하고 있다. 2025년까지 수소전기차 20만 대, 수소충전소 640개소, 2030년까지 수소전기차 80만 대, 수소충전소 900개소 보급을 목표로 제시하고, 충전소 설치비 국가지원 50%, 충전소 운영 시 도쿄의 경우 토지 임차료 50%가 지원된다.
중국은 2017년 4월, 국가발전 개혁위원회와 국가에너지국이 공동으로 에너지기술 혁명의 혁신행동계획을 공표했다. 이 계획에 따라 중국은 수소에너지 및 연료전지 연구개발을 전략적으로 추진하고 있다. 특히, 수소산업 육성을 위한 4대 권역을 조성 중이다. 베이징에는 연료전지 버스 시범지역, 상하이의 연료전지 차량 및 연료전지 산업 육성, 광동성에는 가정, 상업, 발전용 연료전지 및 산업 육성, 대련은 연료전지 R&D 및 산업기반을 조성한다.
중국의 수소전기차 및 충전소 보급계획을 보면, 2025년까지 수소전기차 5만 대, 수소충전소 300개소, 2030년까지 수소전기차 100만 대, 수소충전소 1,000개소 보급을 목표로 제시하고 있으며, 이를 위해 수소전기차 구입 시 최대 20만 위안(약 3,370만 원) 보조금 지급, 수소충전소 구축 시 정부가 구축비용의 60%를 지원하고 있다.
세계경제는 수소경제시대를 맞이하고 있다. 에너지 수요와 공급 전체의 영역에서 수소를 주요한 에너지 유통수단으로 사용하는 경제체제를 통해 탄소 발생 제로의 수소도시를 실현하기 위한 정책을 경쟁적으로 추진하고 있는 것이다. 우리나라도 파리협정에 따라 적극적인 온실가스 감축 목표를 세웠다. 이산화탄소 발생량 세계 7위인 우리나라는 2030년까지 배출전망치 대비 37%의 이산화탄소 감축 의무를 지고 있어 화석연료를 대체할 새로운 청정에너지가 필요한 상황이다. 이러한 이유로 수소경제사회의 기반을 조성하여, 도시 내 수소생태계가 구축 된 수소도시를 추진하고 있다. 2019년 12월에는 수소도시로 선정된 시범도시를 발표하며 시민이 체감할 수 있는 건강하고 깨끗한 도시를 만들어간다는 계획이다.
이제 미래 청정에너지원의 개발은 더 이상 선택이 아닌 필수가 되었다. 급격한 산업화로 화석연료가 증가하면서 환경문제와 자원고갈을 해결하기 위한 범국가적 차원의 청정에너지원 수요와 관심은 계속해서 증가하고 있다. 친환경을 기반으로 한 사회 구현을 위한 에너지 패러다임의 전환의 때다.
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글 정재림 |