이슈브리핑 이슈브리핑 2019-04 호 2019 년 1 월 24 일 발행처민주연구원 발행인김민석 www.idp.or.kr 다가온미래, 세계최고수준수소경제선도국가로의도약 - 수소경제활성화로드맵 의의미와시사점 - 배지영 ( 민주연구원연구위원, 경제학박사 ) 문재인대통령은최근산업구조의혁명적변화를촉진하는수소경제로드맵을제시하고이를혁신성장의동력으로육성, 세계선도국가로도약할것을천명하였다. 관련하여산업부는수소경제가 2040년에는연간 43조원의부가가치와 42만개의고용을창출하는성장원동력이될것임을밝혔다. 수소경제로드맵은온실가스저감, 기후변화극복, 미세먼지해결이라는국정과제를이행하고혁신성장과친환경사회로의가속화를위한주요동력이될것으로기대된다. 이에본고는 수소경제활성화로드맵 의의미와시사점을짚어보고수소사회로의성공적이행을위한정책적고려사항을논의하고자한다. 수소경제로드맵은제조업대표기업의글로벌경쟁력에기반하여우리나라주력산업의활로를뚫는대표적산업정책이자세계시장선점을위한과감한도전이라고할수있다. 수소차와수소연료전지부문은전략적육성을통해우리나라제조업대표기업의글로벌경쟁력제고에기반한세계시장선점및혁신성장동력확보가가능한분야이다. 또한수소에너지개발은에너지시스템의혁명적전환에필수적인재생에너지보급확대에기여하여에너지 기후변화관련계획을상호보완하는시너지효과가기대된다. 무엇보다태양광과풍력발전에기반한전력생산의증가가예상되는가운데전력계통의안정성을저해하는요인인간헐성문제의보완이가능하다. 그러나수소의친환경성을살리고진정한수소경제로도약하기위해서는수소의생산방식선정에있어서경제성과기술수준, 수요전망등을감안하되, 장기적으로는온실가스배출등오염물질최소화를위한 그린수소 생산의점진적확대가필요하다. 또한타에너지계획들과의정책적정합성을고려, 수소에너지공급확대가여타재생에너지원과의전원구성상밸런스를조정할필요가있다. 수소경제로의전환을통한경제성장동력창출을위해, 민간의참여를적극유도하고에너지 기후변화계획등정책과제간시너지를낼수있도록체계적지원시스템수립이필요하다. 이글의내용은집필자의의견이며, 민주연구원의공식견해가아님을밝힙니다. 1. 수소경제활성화로드맵 : 비전과개요 q 문재인대통령은산업구조의혁명적변화를촉진하는수소경제로드맵을제시하고이 를혁신성장의동력으로육성, 세계선도국가로도약할것을천명 - 1 -
m 문재인대통령은 17일수소경제와관련하여 국가에너지시스템을근본적으로바꾸면서신성장동력을마련할절호의기회 라고강조 - 문대통령은울산에서열린 수소경제전략보고대회 에서수소경제는 대한민국경제의새로운도전이자울산경제의새로운희망 이며 에너지원을석탄과석유에서수소로바꾸는산업구조의혁명적변화 라고언급 - 수소활용분야에서이미세계적기술을확보 하고있으며 수소의생산, 저장, 운송, 활용전분야에걸쳐새로운산업과일자리를창출 강조 m 산업통상자원부는 세계최고수준의수소경제선도국가로도약 하기위한 수소경제활성화로드맵 을발표, 수소경제가 2040년에는연간 43조원의부가가치와 42만개의고용을창출하는혁신성장원동력이될것으로기대 - 수소경제활성화로드맵의주요내용은우리나라가강점이있는수소차와연료전지를양대축으로수소경제를선도할수있는산업생태계를구축하는것임 - 수소차 ) 2040년까지수소연료전치자동차 (FCEV) 누적생산량을 620만대 ( 수출 330만대 ) - 수소연료전지 ) 이산화탄소배출이없고도심에소규모설치가가능하여친환경분산전원으로부상하는발전용연료전지생산규모를 15GW 이상확대 - 수소충전소 ) 18년 14개에서 40년 1,200개소로확대 - 수소대중교통 ) 수소버스는 19년 35대에서 40년 4만개, 수소택시는현시범사업단계에서 40년까지 8만대 - 그린수소 ) CO2 Free 그린수소비중을 18년 13만톤에서 40년 526만톤이상으로확대, 수소저장방식다양화및전국적파이프라인공급망구축 < 수소모빌리티및연료전지보급계획 > ( 출처 : 산업자원부보도자료, 2019.1.17) - 2 -
m 이러한수소경제로드맵은온실가스저감, 기후변화극복, 미세먼지해결이라는국정과제를이행하고혁신성장과더불어친환경사회로의가속화를위한주요동력이될것으로기대 - 수소를통한에너지원다변화는수소연료전지를활용한재생에너지발전보완등에너지전환의이행과이산화탄소배출감소등기후변화대응과정에기여할것 수소는석유와같은지역적편중이없는보편적인에너지원이어서자원확보에따른국가간갈등요소가없고사용에따른부산물이물 (H2O) 인친환경에너지 - 그러나수소에너지를중심으로에너지시스템이전환되기위해서는연료전지의기술수준및안정성 경제성제고, 친환경수소의공급확대, 인프라구축등의과제가남아있음 - 또한재생에너지 3020에따른에너지원믹스비율과수소경제로드맵이상호조정되는과정에서적절한밸런스를유지해야할것으로보임 q 본고는문재인대통령이지난 1 월 17 일에주창한 수소경제활성화로드맵 의의미와 시사점을짚어보고수소사회로의성공적이행을위한정책적고려사항을논의하고자함 2. 수소경제로드맵의의 : 혁명적산업정책을통한경제성장과에너지전환가속화 q 수소경제로드맵은우리나라제조업대표기업의글로벌경쟁력에기반하여우리나라 제조업의활로를뚫는대표적산업정책이자세계시장선점을위한과감한도전 m 수소부문에서글로벌경쟁력과성장잠재력을갖추고있는현대자동차그룹을필두로, 주력산업의활로를찾고정부가추진하는혁신성장의동력을확보할수있을것으로기대 - 한국은세계최초로수소차상용화에성공하여수소기술국제표준분야에서성장잠재력이높아국제표준기술을선점하는경우지배적영향력행사가능 - 수소차 ) 현대자동차 * 그룹의수소차가경쟁국 ( 독일과일본 ) 기술에비해상대적으로앞서있어글로벌시장선점에유리 - 수소전지 ) 수소연료전지 ** 부문은연료전지스택등핵심부품국산화에성공하는등경쟁력을갖추고있어이를퍼스트무버 *** 로육성한다는전략 * 현대자동차는 1998년부터수소차를연구 개발, 2013년세계최초로양산체제구축에성공, 2018년부터수소전기차넥쏘판매 수출 ** 수소를연료로사용하는연료전지 (fuel cell) 는수소와산소의화학반응을통해전기에너지를발생시키며현대자동차는세계최초로수소연료전지시스템대량생산체제구축 *** 퍼스트무버 (first mover) 전략에서는모방에기초한기존의패스트팔로어 (fast follower) 패러다임으로는선진국으로의도약이어려우므로선제적기술우위확보및시장선점을강조 - 3 -
- 태양광과풍력발전사업에비해수소부문은정부지원에따른글로벌경쟁력제고효과가더클것으로기대 태양광산업의경우중국계기업이글로벌시장을장악하여전세계태양광패널상위 10개기업중등 7개가중국기업 ( 국내기업은 1개 ) 이며, 풍력산업의경우에도유럽과중국기업이강세를보이는가운데과거일부국내기업이풍력발전시장에진출하였으나수년간친원전정책영향으로위축된상태 - 한국의주력산업인제조업분야의경쟁력제고가절실한현시점에서세계최고수준의수소경제로도약한다는산업전략은선제적 공격적산업육성및미래먹거리확보라는큰의미가있음 q 수소보급확대는에너지시스템의혁명적전환에필수적인재생에너지보급확대에기 여하여에너지 기후변화관련국정과제들을상호보완, 시너지효과기대 m 재생에너지 3020 계획등태양광과풍력발전에기반한전력생산의증가에대비하여수소에너지기술 제품개발을통해재생에너지발전의특성인간헐성 ( 기후 기상여건에따른전력생산변동 ) 문제를보완 - 기상에영향을받는태양광 풍력발전설비의발전비율이높아질수록계통에연결되지못하여가동이중지되는유휴전력이증가하여전력계통안정성을저해하는간헐성문제가대두 - 이에재생에너지원의보급확대로인한간헐적특성을보완하기위해유휴전력을비축 저장하고필요할때사용하기위한매개체로수소와수소연료전지가주목받고있음 - 수소는저장이용이하고저장시높은에너지밀도를가지므로변동성이큰재생에너지전력저장에용이, 특히 MW급이상의대용량에너지저장에가장적합하다는장점이있음 - 즉재생에너지잉여전력을장기간저장 이용하는데양수발전이나이차전지에비해수소에너지저장 (H-ESS) 방식이큰장점을보유 < 에너지저장시스템 (ESS) 의강도와세기 수소에너지비교 ( 출처 : Siemens, 2014) - 4 -
m 수소관련산업분야및연관부문에서일자리창출및전후방산업연관효과뿐아니라내연기관차의이산화탄소배출감소등글로벌환경규제강화추세속에서수소차 수소전지분야의시장선점은수출등국민경제의파급효과가클것으로기대 - 전세계적으로 2050년수소관련전산업분야에서연간 2조5000 억달러의시장가치와 3000만개이상의고용창출전망 ( 수소위원회, 2017) - 수소산업로드맵이행시, 2050 년수소수요는 1700 만톤으로전체에너지수요의 21% 를대체하고, 국내수소관련산업으로인한경제효과는 70조원추산 ( 국회신재생에너지포럼, 2018) - 향후세계에너지수요전망에있어서에너지효율성향상이지속된다고가정하더라도 2050년까지정보통신기술 (ICT) 부문에대한에너지수요는두배증가할것으로예상되며, 이를감당하기위한재생에너지의저장및운반에있어서도수소연료전지시스템이중요한역할을담당할것 3. 정책제언 : 그린수소 확대및유관계획간정합성제고필요 q 수소생산방식에있어서경제성과기술수준, 수요등을감안하되, 장기적으로는온실가 스배출등오염물질최소화를위해 그린수소 생산의점진적확대필요 m 공해가발생하지않는청정수소, 즉 그린수소 (Green Hydrogen) 생산에이르기까지는수소제조시소량의온실가스가발생하는과도기적시점을거치게되며, 이후경제성및기술수준을고려하여그린수소비중의점진적확대필요 - 수소에너지는사용과정에서는물만배출되는친환경에너지이나제조방식에있어서현부생수소중심의수소제조방식은이산화탄소, 즉온실가스가일부배출되는문제가있음 - 수소의제조방식은크게화석연료를원료로이용하는방법과비화석에너지 ( 주로물 ) 를이용하는수전해 (water electrolysis) 기술적용방식이있으며, 현재는석유화학 제철단지에서산업공정중나오는수소혼합가스에서수소를분리하는부생수소생산중심 부생수소이용생산량은현수소생산량 164만톤의 95% 를차지 - 현재상용화된수소연료전지발전시스템의수소공급도화석연료 ( 주로 LNG) 개질로이루어지고있어온실가스발생, 수소에너지의장점이활용되지못함 천연가스개질을통한수소제조는수소 1kg 생산시약 5kg의이산화탄소배출 - 정부는국내에서생산되는부생수소 (2016년기준 164만톤 ) 중약 5만톤의부생수소를수소경제준비물량으로활용하고, CO2가배출되지않는재생에너지기반 그린수소 를현 13만톤에서 2040년 526만톤으로확대하겠다는계획 - 수소에너지가활성화될경우장기적으로는화석연료사용일부를대체하여이산화탄소배출이감소될것으로기대 - 5 -
- 전세계적으로 2050 년경수소에너지는수소차의공기정화효과로연간 32 억톤의이산화탄소배 출량감축전망, 또한수소차주행중미세먼지저감효과도클것으로보임 m 재생에너지발전과의연계, 수전해기술개발, 수소에너지저장시스템 (HESS) 의효율성제고를위한 R&D에집중할필요 - 수소의제조, 저장, 이용기술중타에너지원과의경쟁과기술의적용성 다양성측면을고려할때수소 제조 방식과관련된기술이중요 - 화석연료기반제조방법은경제성이높으나천연가스개질등의과정에서온실가스가배출되므로재생에너지발전과연계한수전해기술사용이환경적측면에서가장이상적 - 그러나수전해기술의경우아직선진국대비미흡한수준이어서정부는수소경제로드맵상의초기에는부생수소중심으로운영하고, 이후수전해기술을확보 상용화한다음신재생에너지잉여전력과연계및수입을통해수소보급을확충한다는계획 - 수소제조방법에있어서궁극적으로는재생에너지에기반하여수전해기술로수소를제조하고이를다시연료전지를통해전기로전환하는에너지순환이가능하도록해야하며, 관련에너지저장시스템 (ESS) 의효율을높이는연구개발이시급 - 이러한재생에너지와연계된수소에너지저장시스템 (HESS) 효율증대를위한기술개발은수소생산방식의경제성과환경성, 안정성을강화시켜수소경제정착에중요한역할을할것 q 타에너지계획들과의정책적정합성을고려, 수소에너지공급확대가여타재생에너 지원과의전원구성상밸런스를조정할필요 m 수소경제로드맵의구체적추진계획상에서온실가스감축목표뿐아니라재생에너지 3020, 제 8차전력수급기본계획, 제3차에너지기본계획등주요정책계획간조율및정합성제고필요 - 수소에너지의확대는연료전지를이용, 가정 산업, 수송, 발전용기기등소비부문의에너지원으로이용되며전원구성상의재생에너지비중에도직간접적영향을미칠것으로예상됨 - 수소에너지는수소경제로드맵의초기에는이산화탄소를배출하나전반적으로수소에너지보급확대를통한온실가스감축효과가있다는점에서, 수소경제로드맵은온실가스감축로드맵, 기후변화대응기본계획과도밀접하게연계되어있음 - 풍력및태양광등재생에너지발전원의효율성및경제성제고또한수소연료전지시스템상의효율성과연계되어있어, 재생에너지 3020 및제3차에너지기본계획과수소경제로드맵간상호정합성이중요 - 수소시장형성의초기단계에서이러한장기적비전을가진정책들이일관성있게추진되고상호연계지점이체계적으로조율되고시너지가제고되도록면밀한정책수립필요 - 6 -
< 수소경제로드맵과연관된에너지 환경 기후변화관련계획 > 재생에너지 3020 이행계획 : 2030년재생에너지발전비중 20% 달성, 재생에너지설비용량을 2030년 63.8GW 보급, 신규설비용량 97% 를태양광 풍력공급 (2017.2) 2030 온실가스감축로드맵 (2016.12): 2030년목표배출량 5억 3,600 만톤달성 (8억 5천만톤 BAU 대비, 37% 감축 ), 전환 ( 발전, 집단에너지 ) 부문에서는미세먼지저감과친환경에너지로의전환정책을반영하여약 2,400 만톤감축 제8차전력수급기본계획 (2017~2031): 수요관리중심으로전환, 재생에너지변동성문제보완, 신재생에너지와 LNG발전비중확대. 발전설비계획등 제1차기후변화대응기본계획 (2017~2036): 탄소포집 저장및자원화 (CCUS) 를통한 CO2감축및자원활용, ESS 활성화, 친환경차이용의편의성제고및인센티브마련등 (2016.12 발표 ) 제3차에너지기본계획 (2019~2040): 수소에너지, 수소경제로드맵반영 ( 올해초발표예정 ) 4. 맺음말 q 수소경제로의전환을통한경제성장동력창출을위해서는민간의참여를적극유도하고 에너지 기후변화계획등정책과제간시너지를낼수있도록체계적지원시스템수립 필요 - 수소경제로의이행은석유중심의중앙집중형에너지시스템의혁명적변화를촉진하고재생에너지확대와분산전원에필요한기술 산업역량제고를촉진할것으로기대 - 수소기반에너지는국내외환경변화와기술적불확실성에도불구, 선진국들이화석연료의환경적 기술적 비용적한계로인해수소에너지의경제효과를주목하고있음을고려하여정부의적극적지원 육성책이필요한시기 - 수소경제의안착을위해정부가초기에수소산업을주도적으로육성하되민간참여를확대하여시장의불확실성을감소 분담할필요가있으며, 관련업계가주도적으로수소차및연료전지부문에지속적으로투자할수있도록관련기술 R&D, 실증사업상용화, 민관컨소시엄구성등유기적협력체계를구축 지원해야함 - 특히수전해기술개발과연료전지시스템이재생에너지부문과연계되어재생에너지보급확대에따른전력계통의간헐성문제를해결하고안정적전력공급이가능하도록유관기술의연구개발지원필요 - 정부는수소경제로드맵의이행과정에서컨트롤타워역할을도모하고법제를정비하는등종합적지원책을일관성있게수립 이행하고각종에너지 기후변화계획들과의정합성을높이는방향으로구체적인추진전략을제시해서주요국정과제간시너지효과를제고할필요 - 7 -
참고자료 Ÿ 산업연구원, 신에너지시대를여는수소산업의성장가능성과발전과제, 정책자료 2016-278, 2016. Ÿ 산업통상자원부, 세계최고수준의수소경제선도국가로도약, 보도자료, 2019.1.17. Ÿ 산업통상자원부, 재생에너지 3020 이행계획, 2017. Ÿ 이투뉴스, 맥킨지 2050년수소가국내에너지 21% 대체. 2018.12.06. Ÿ 에너지경제연구원, 미래수소경제실현을위한기반구축연구, 2010. Ÿ 에너지경제연구원, 차세대에너지공급시스템기반구축연구 : 미래수소경제경쟁력확보를위한수소공급가격및공급방안연구, 에너지경제연구원연구정책세미나, 2011. Ÿ 중앙일보, 수소경제활성화 2040년연 43조원, 42만개일자리창출, 2019.01.17. Ÿ 국회신재생에너지포럼, 국내수소경제로드맵, 어 게구축할것인가, 정책토론회자료집, 2018.12.06. Ÿ 투데이에너지, 수소수요, 2030년최대 700만톤까지확대, 2018.09.20. Ÿ 한국환경산업기술원, 수소에너지를통한기후변화대처, 독일수소위원회 보고서요약분석, 2017. Ÿ 환경부, 2030 온실가스감축로드맵수정안및 2018 2020년배출권할당계획확정, 보도자료, 2018.7.24. Ÿ Hydrogen Council, Hydrogen could contribute to 20% of CO2 emissions reduction targets by 2050. 2017. 11.13. Ÿ Hydrogen Council, Hydrogen meets Digital, 2018.09.13. Ÿ Hydrogen Council, Hydrogen, Scaling up: A sustainable pathway for the global energy transition, 2017. Ÿ Siemens, [Smart Grids and Energy Storage], Bottled Sunlight, Pictures of the Future: The Magazine for Research and Innovation, 2014.10.01-8 -