‘기후 에너지 전환위원회’에 따르면, 녹색 수소의 비용은 재생에너지와 전해질의 비용이 감소함에 따라 향후 10년 동안 ‘극적인 비용 절감’이 일어날 것이라고 한다.
◇‘기후 에너지 전환위원회’가 전망하는 한층 빨라지는 녹색 수소 시대
‘기후 에너지 전환위원회’ 소속 파우스틴은 “오늘날 녹색 수소는 회색 수소보다 비싸지만 비용 추세는 녹색 수소가 향후 10년 동안 회색 수소보다 저렴해질 수 있다”고 주장한다.
천문학적 투자와 관련 기술의 발달로 인해 2030년까지 녹색 수소는 대부분의 지역에서 kg당 2달러 미만의 비용으로 줄어들 수 있으며, 지정학적으로 풍력이나 태양력 등을 사용할 수 있는 곳은 매우 저렴한 재생 에너지로 인해 생산 단가가 더 낮아질 것으로 예상하고 있다.
호주와 같은 유리한 장소에서 생산하는 녹색 수소는 2030년까지 kg당 1달러로 떨어질 것이라고 한다. 수소 경제를 가능하게 하는 것은 탄소 배출을 감축할 수 있는 깨끗한 수소 생산량과 정비례 관계다.
천연 가스 또는 석탄으로 만든 회색 수소 생산 비용은 생산 원료의 가격에 따라 달라지지만 수소 생산 측면에서는 재생에너지 확대로 2030년에는 그린수소의 생산단가가 1kg당 1.4∼2.3달러까지 떨어질 것으로 전망하고 있다.
또한 재생 가능 전력으로 수소를 생산하는 비용은 2050년까지 최대 85% 감소하여 대부분의 국제 시장에서 2050년까지 kg당 1달러 미만의 비용이 소요될 것으로 예측하고 있다.
또 이산화탄소 포집 기술의 고도화와 함께 포집 단가도 낮아져 CCS(탄소 포집 및 저장)를 활용한 천연가스 개질 수소(블루수소)의 가격 경쟁력도 우수해질 것으로 분석했다. 탄소배출 비용이 t당 35∼50달러 수준이면 블루 수소의 생산비용이 회색 수소보다 낮아질 것으로 전망하면서 2025∼2030년 중에는 가격 역전 현상이 일어날 것이라고 한다.
다만, 녹색 수소 생산이 장기적으로 주요 생산 경로가 될 가능성이 높지만, 전환 비용과 가스 비용이 매우 높은 특정 지역의 경우는 여전히 ‘청색 수소’가 에너지 조달 역할을 하게 될 것으로 보고 있다.
비용 절감의 관건은 풍력, 태양력 등 재생 에너지 생산 가격이 얼마나 낮아질 것인가에 있다. 이 연구는 2050년까지 깨끗한 수소의 85%가 녹색으로 확장되고 회색과 청색 수소는 15%에 불과하다고 가정한다.
이는 청색 수소를 통해 천연 가스 사업을 탈탄소화하기를 희망하는 석유 및 가스 산업에 큰 타격이 될 수 있지만 모든 시나리오에서 청색 수소는 특히 회색 수소 시설을 청색 수소로 전환하는 것을 통해 2020년대에 중요한 역할을 할 가능성이 높다고 전망하고 있다.
그러나 2030년대에 들어서면 녹색 수소가 대부분의 지역에서 저렴한 가격 경쟁력을 보여서 새로운 블루 수소 시설 구축은 보기 힘들어질 수 있다고 본다.
2050년까지 탄소 배출이 없는 청정 수소에 대한 전 세계 수요는 연간 5억~8억t에 달하며, 최종 에너지 수요의 15~20%를 차지할 것으로 보인다.
◇녹색 수소의 사용 가능성
녹색 수소는 전력 저장, 항공, 운송 및 철강 생산에 사용할 수 있다. 그러나 비강철 고온 산업, 건물 난방, 장거리 트럭 운송에 사용할 수 있을지는 비용 대비 효과 면에서 아직 불분명하다.
2050년에 녹색 수소가 해운 산업 에너지 수요의 80%를 차지할 것으로 예상하고 있으며, 그 대부분은 녹색 암모니아의 형태로, 항공 부문의 최종 에너지 수요의 60%는 주로 수소를 결합하여 생산되는 합성 연료의 형태로 이루어질 것으로 보고 있다.
녹색 수소는 2050년까지 철강 산업의 최종 에너지 수요의 50%를 차지할 것이며, 시멘트(30%), 중장비 운송(20%), 화학(20%), 난방(15%), 철도(10%) 등에 에너지를 공급할 것으로 전망되고 있다.
자동차와 밴과 같은 경량 운송에서 수소 사용은 아주 적을 것으로 본다. 또한 가변적인 태양광, 풍력 등 재생 에너지 공급의 잉여가 있을 때 장기 에너지 저장을 위해 매년 적어도 1억t의 녹색 수소가 생산될 것이라고 보고 있다.
그러나 탄소 배출을 감축하는 데 있어 효과를 촉진하려면 암모니아 기반 비료와 메탄올의 생산뿐만 아니라 원유 정제에 주로 사용되는 기존의 회색 수소를 “가능한 한 빨리” 대체하는 것이 우선순위다.
◇문제는 투자 자금 확보
탄소 배출을 감축하고 2050년 탄소 배출을 제로로 하려면 투자가 있어야 한다. 오늘날보다 5~7배 더 큰 수소 경제를 건설하려면 거의 15조 달러의 천문학적 투자가 필요할 것으로 전망되며 그 중 12조5000억 달러는 녹색 수소를 생산하기 위해 전력 생산량이 증가하는데 필요하다.
나머지 2조5000억 달러는 전해질, 청색 수소 생산 및 전송 및 인프라 투자에 투입된다. 이는 향후 유럽은 물론 미국, 중국 등 주요국에서 천문학적 재정투자와 기업들의 신규 투자를 위한 금융 대출 등을 전제로 할 때 가능하다. 긴축은 어렵다는 이야기다. 코로나 위기 극복을 위해 유동성을 극대화한 부분을 회수하기 어렵다는 전제가 깔려 있다.
◇필요한 정책
‘기후 에너지 전환위원회’ 보고서에는 청정 수소의 성장을 주도하기 위해 구현해야 하는 정책지원을 강력히 요청하고 있다.
우선 각 분야에서 배출되는 탄소에 대한 공정하고 합리적 가격 책정이다.
다음은 청정 수소 수요 증가를 지원하는 부분별 보상정책이다.
예를 들면 선박 및 항공의 저탄소 에너지 사용 비율 의무화 및 관련 규정 신설, 철강과 같은 에너지 집약적 재료에 대한 탄소 배출 기준 확정, 저탄소 제품 및 서비스 구매에 대한 자발적 민간 부문 협약, 친환경 철강의 건설 사용 요구와 같은 녹색 공공 조달 정책, 민간과 공공분야에서 청정 수소 소비를 위한 재정적 인센티브 등을 선제적으로 구축해야 한다.
그 다음은 대규모 전기 분해 제조 및 설치이다.
그리고 대규모 운송 및 저장과 같은 핵심 기술을 시장에 내놓기 위한 공공 지원 및 협력 민간 부문의 조치, 철강 산업의 수소 기반 생산과 같은 새로운 기술 의무화다.
다음은 공공 및 민간 부문의 청정 수소 산업 클러스터 개발이다.
끝으로 안전하고 깨끗한 수소 인증에 대한 국제 규칙 및 표준을 만드는 것이다.
◇실현 가능성은 정책당국과 기업가의 노력과 의지에 달려
탄소를 저감하려는 노력은 인류의 생존과 직결된 것이지만 천문학적 손실과 투자비용을 요구한다. 따라서 정치인과 정책당국, 기업가들의 합일된 의견과 공동의 노력이 필요하다. 어느 하나라도 부실해지면 달성이 늦춰지고 손실을 감당하지 않으려는 책임 회피로 이어진다.
물론 관련된 모든 변수를 감안할 때 앞서 언급한 비용 예측도 달라질 수 있다. 녹색 수소의 비용은 전해질에 전력을 공급하는데 사용되는 전기의 가격과 전해질이 연간 작동되는 시간에 따라 달라진다.
그리고 태양과 풍력 등 재생에너지 활용 기술의 발달과 에너지 저장 및 유통 비용, 청색 수소 비용도 탄소를 포집하고 저장하는 비용에 따라 달라진다. 모든 것이 연결된 하나의 새로운 생태계가 탄생하는 과정이다.
박정한 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com
