수소경제란?

수소경제

1. 수소경제란?

개요

수소경제는 수소를 주요 에너지원으로 사용하는 경제산업 구조를 말한다.
즉 화석연료 중심의 현재 에너지 시스템에서 벗어나 수소를 에너지원으로 활용하는 자동차, 선박, 열차, 기계 혹은 전기발전 열 생산 등을 늘리고, 이를 위해 수소를 안정적으로 생산- 저장- 운송하는데 필요한 모든 분야의 산업과 시장을 새롭게 만들어내는 경제시스템이다.

 

정부는 2018년 8월 '혁신성장전략투자방향'에서 수소경제를 3대 투자 분야 중 하나로 선정했다. '수소경제추진 위원회'를 구성한데 이어 2019년 1월 「수소경제 활성화 로드맵」을 마련했다. 수소차와 연료전지를 두 축으로 세계 최고수준의 수소경제 선도국가로 도약하는 비전과 계획을 담았다.

 

석탄과 석유 같은 화석원료 위주의 에너지 시스템 경제를 수소경제로 전환하는 것은 중요한 의미를 갖는다.- 국가의 주된 에너지원을 친환경 에너지로 바꾸고- 모두 수입하는 원유와 천연가스 등 에너지의 해외 의존도를 낮추고- 수소차나 연료전지 등 경쟁력 있는 미래 유망품목을 육성하고 관련 산업과 일자리를 창출해
⇒ 우리 경제의 신성장 동력을 키우고 산업구조를 혁명적으로 변화시킨다.
우리나라는 세계 최초 수소차 양산, 핵심부품 국산화 등 수소 활용분야에서 이미 세계적인 기술을 확보하고 있다. 이 기술력을 자동차, 선박 등 전통 주력 산업과 연계하면 세계적으로 수소경제를 선도할 가능성이 있다.

 

 

 

 

 

 

 

수소경제 개념도

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2. 왜 수소인가

탄소위주의 경제시대에는 원유와 천연가스를 전량 수입했기 때문에 국제가격 변동에 영향을 많이 받았다. 현재 우리나라는 에너지의 95%를 수입하고 있다. 
이와 달리 수소는 어디에서나 구할 수 있는 마르지 않는 자원이다. 수소경제를 통해 에너지를 일정 부분 자급하게 되면, 안정적인 경제성장과 함께 에너지 안보도 확보할 수 있다.

아직까지는 수소를 기존 화석연료에서 추출하는 방식이 일반적이지만 앞으로는 태양, 풍력, 바이오 등 재생에너지를 사용해 친환경적으로 생산할 수 있다. 온실가스와 미세먼지를 배출하는 탄소와 달리 수소는 이산화탄소 배출이 전혀 없고 부산물이 물뿐인 깨끗한 에너지다. 특히 수소차는 주행하면서 대기중의 미세먼지를 정화하는 효과까지 발휘한다.

수소의 안전성

수소는 그동안 석유화학, 정유, 반도체, 식품 등 산업현장에서 수 십 년간 사용해온 가스로서, 이미 안전 관리 기술력이 축적된 분야다. 전문연구기관에 따르면 수소의 종합적인 위험도 분석 결과, 도시가스보다 위험도가 낮은 것으로 밝혀졌다. 수소차의 연료인 수소는 수소폭탄에 사용되는 중수소·삼중수소와 다르며, 자연상태에서는 수소가 중수소·삼중수소가 될 수 없다.

 

 

 

 

 

3. 현황 및 가능성

우리나라는 수소 활용 분야에서 이미 세계적인 기술을 확보하고 있고 이를 전통 주력 산업인 자동차·조선·석유화학과 연계하면 세계적으로 각국이 관심을 가지고 있는 수소경제를 선도할 가능성이 있다.- 수소경제의 효과는 누적 1조원 수준으로, 2022년 16조원, 2030년 25조원으로 규모가 커질 것으로 전망된다.- 고용유발 효과는 1만 명 수준에서 2022년 10만 명, 2030년 20만 명으로 늘어날 것으로 예측된다. 완성차 업체는 물론 연관 기업, 연구개발 인재 확대 등 효과도 기대할 수 있다. 현재 300여 개의 국내 부품업체가 개발과 생산에 참여하고 있다. 수소 생산과 저장·운송 분야에도 다수의 중소·중견기업이 참여하고 있다.

 

1) 수소차
세계 최초로 수소차 양산에 성공했고, 핵심부품 99%의 국산화를 이루고 있다. 국내 수소차는 한번 충전으로 600㎞까지 달려, 현재 세계에서 가장 먼 거리를 달린다.  

2) 연료전지
수소경제의 또 다른 축인 연료전지도 울산을 비롯한 대규모 석유화학 단지에서 수소차 확산에 필요한 부생수소를 충분히 생산할 수 있는 능력을 갖추고 있다.

3) 천연가스 배관
전국적인 천연가스 공급망도 우리나라 수소경제의 강점이다. 총연장 5천여㎞의 천연가스 배급망을 활용하면 천연가스에서 경제적으로 수소를 추출해 각지에 공급할 수도 있다.

4. 수소경제 활성화 로드맵(’19.1.17.)

2019년 1월, 정부는 수소차와 연료전지를 양대 축으로 세계 최고 수준의 수소경제 선도국가로 도약하기 위한 「수소경제 활성화 로드맵」을 제시했다.

• [정책뉴스] '수소경제 활성화 로드맵 발표' (2019.01.17.) / 보도자료

'수소경제’를 혁신성장의 새로운 성장동력이면서 친환경 에너지의 원동력으로 삼아 2040년까지 수소경제 활성화를 위한 수소 생산·저장·운송·활용 전 분야를 아우르는 정책 방향성과 목표 및 추진전략을 담았다. 
로드맵을 차질 없이 이행하면 2040년에는 연간 43조 원의 부가가치와 42만 개의 새로운 일자리를 창출하는 혁신성장의 원동력이 될 것으로 기대하고 있다.

주요 목표

- 수소차와 에너지 생산(전기, 열)에서 세계시장 점유율 1위 달성 
- 그레이 수소(석유나 천연가스 등 화석연료에서 만들어내는 수소)에서 → 그린 수소(재생에너지에서 생산되는 수소)로 생산 패러다임 전환
- 안정적이고 경제성 있는 수소의 저장과 운송체계 확립 
- 수소산업 생태계를 조성, 전 주기 안전관리 체계 확립

 

 

 

 

 

 

1) 수소를 활용한 수소차와 수소 충전소 
2040년까지 수소차 620만 대 생산 및 수소 충전소 1,200개소 구축

① 수소차
수소버스는 2019년 7개 주요 도시에 35대 보급을 시작으로 경찰버스 등 공공부문 버스를 수소버스로 전환한다. 2022년까지 2,000대, 2040년에는 4만 대까지 늘어난다.
수소택시도 2019년 서울에서 10대를 운행하는 시범사업을 추진하고 2021년에는 주요 대도시에 보급하며 2040년까지 8만 대로 늘린다. 2030년까지는 현재 20만㎞ 안팎인 내구성을 50만㎞이상으로 늘릴 계획이다.
수소트럭은 개발·실증을 거쳐 2021년부터 공공부문의 쓰레기 수거차, 청소차, 살수차에 적용하고 물류 등 민간 영역까지 단계적으로 확대한다.② 수소 충전소
2022년 310곳까지 늘리고 수소충전소 경제성이 확보될 때까지 설치 보조금을 지원하고, 운영보조금 신설을 검토해 자립화를 지원한다. 입지 제한 이격거리 규제 완화, 운전자 셀프 충전 방안 마련 등 규제완화 추진을 비롯, '규제 샌드박스'를 활용해 도심지나 공공청사 등 주요 도심 거점에 충전소 구축을 추진한다.* 도심 수소차 충전소 설치는 규제 샌드박스 신청 1호

 

2) 연료 전지, 전기 발전 등 수소 에너지 분야
2040년까지 연료전지 발전용 15GW, 가정 및 건물용 2.1 GW보급 목표

① 발전용 연료전지 생산을 2040년까지 내수와 수출(7GW)을 포함해 15GW까지 확대해 나갈 계획이며, 올해 상반기에 연료전지 전용 LNG 요금제를 신설하고 당분간 신재생에너지 공급인증서(REC) 가중치도 유지해 투자 불확실성을 제거할 방침이다.
2022년까지 국내 1GW 보급을 통해 규모의 경제를 달성하고 2025년까지 중소형 LNG 발전과 대등한 수준으로 발전단가를 낮추며 중장기적으로 설치비 65%, 발전단가 50% 수준으로 하락시킬 계획이다.② 가정·건물용 연료전지는 지난해 5MW에서 2022년 50MW로 보급을 늘리고 2040년까지 94만 가구에서 사용할 수 있는 수준인 2.1GW를 보급해 나갈 계획이다. 설치장소, 사용유형별 특징을 고려한 다양한 모델을 출시하고 공공기관, 민간 신축 건물에 연료전지 의무화를 검토한다.

 

3) 수소 생산 분야
 2040년까지 공급량 526만 톤/연간, 가격 3,000원/kg 달성 목표

① 석유화학 공정에서 생기는 부생수소와 천연가스 추출 수소를 초기 수소경제 이행의 핵심 공급원으로 활용, 부생수소 5만 톤(수소차 25만 대 분량)을 수소경제 사회 준비물량으로 활용하는 한편 천연가스 공급망에 대규모·거점형 수소생산기지, 수요처 인근에 중·소규모 수소생산기지 구축을 확대해 나갈 방침이다.② 수전해와 해외생산 수소를 활용, ‘그린수소 산유국’으로 도약하며③ 수소 생산량을 지난해 13만 톤에서 2040년 526만 톤으로 확대하고 대량 안정적 공급으로 수소 가격을 3,000원/kg 이하로 하락을 유도한다.

 

4) 수소의 저장 및 운송 관련
- 안정적이고 경제성 있는 수소 유통체계 확립을 목표로 고압기체 저장과 관련된 규제를 완화하고 안전성·경제성이 우수한 수소 액화·액상 저장기술을 개발한다. 또 수소 수요 증가에 맞춰 고압기체수소 튜브트레일러 경량화를 통해 운송비를 절감하고, 장기적으로 전국을 연결하는 수소 주배관을 건설할 계획이다.

 

5) 안전관리 체계 확립 및 수소산업 생태계 조성 관련
- 도시가스 수준 이상으로 국민들이 신뢰할 수 있도록 생산-저장·운송-활용 전 주기에 걸쳐 안전관리 체계를 구축하고, 안전관리 전담 볍령 개정 및 안전 기준을 국제기준에 맞게 개정할 계획이다.
⇒ 2020년 1월 수소법이 제정됐다.

 

5. 정책 추진상황

1) 수소경제 표준화 전략 로드맵 (’19.4.3.)

ㅇ 우리나라가 기술을 주도할 수 있는 분야 중심으로 국제표준을 제안해 수소분야 전체 국제표준의 약 20%이상 획득 추진
  - 2022년까지 드론·굴삭기용 연료전지 등 5건, 2030년까지 재생전력 연계 수전해 차세대연료전지 등 10건, 총 15건 이상

ㅇ 국제표준에 부합한 국가표준 마련, 핵심부품에 대한 KS인증을 통해 성능과 안전성이 보증된 제품과 서비스 보급
  - 2022년까지 가정용 연료전지(SOFC) 등 13건, 2030년까지 드론용 연료전지 등 17건, 총 30건 인증품목 지정
  - 수소충전기의 계량기도 오차 평가기술을 정립해 충전량 정확성 확보

2) 수소 인프라 및 충전소 구축방안(’19.10.22.)

ㅇ (수소 공급) 생산방식 다양화, 저장·운송 인프라 확충해 증가하는 수소 수요 적절히 대응, 수소 가격 지속 안정화
 - 2022년 수소차 6.7만대* 보급목표 달성 시, 연간 약 3만 톤의 수소 수요 발생
* 2022년 수소차 누적 목표 : (승용차) 6.5만대, (버스) 0.2만대연간 수소 수요(톤/年) : (승용차) 0.15, (버스) 9.7, (택시) 0.8, (트럭) 5
 - ‘수소유통센터’ 설치 추진, 적정 수준의 수소 가격 유지·관리
 - 장기적으로 대용량 튜브트레일러 제작, 파이프라인 건설, 액화 운송 확대 통해 시장중심 수소가격 체계 구축

ㅇ (수소충전소 구축) 2022년까지 일반 충전소와 버스전용 충전소를 주요 도시(250기), 고속도로·환승센터 등 교통거점(60기)에 총 310기 구축
 - 광역자치단체별로 등록자동차 수, 인구 수, 면적, 수소차 보급량, 교통량 등 고려해 균형있게 수소충전소 구축
 - 고속도로를 비롯한 교통거점에는 2022년까지 누적 60기 구축, 수소차 장거리 운행 지원하고 다른 교통수단과 연계 강화

 

 

 

3) 수소 기술개발 로드맵 (’19.10.31.)

ㅇ (수소생산) 수요량(526만 톤/년(’40)) 대응, 화석연료 수준의 가격경쟁력(3,000원/kg(’40)) 확보, 기후변화 대응(온실가스 저감)을 위한 단계별 기술 개발
 - 초기(~’25)에는 천연가스 개질(改質)* 기술 개발을 통해 저가 수소 대량생산 기술 확보
* 열이나 촉매의 작용에 의하여 탄화수소의 구조를 변화시켜 가솔린의 품질을 높이는 조작
 - 2030년까지 수소 생산량 증대를 위한 고효율·대용량 수전해 시스템(50kWh/kg-H2, 100MW급) 기술을 개발, 태양광·풍력 등 다양한 재생에너지원과의 연계 실증 추진

ㅇ (수소 저장·운송) 기체저장·운송 기술을 고도화해 수소 운송량 증대, 수소를 대량으로 안정성 있게 저장·운송할 수 있는 액체수소·액상수소화물 저장·운송 기술 개발
 - 각 기술은 대규모 인프라 구축이 수반되므로 기술실증 전 경제성·환경성 분석(’25년까지 프로그램 개발) 추진, 이를 기반으로 국가 수소공급 전략 수립 후 중점기술 재정비
 - 차량용 저장용기 가격저감 등 기체저장·운송 기술 고도화(고압·대용량)
 - 독일·미국·일본에서 활발한 연구가 진행 중인 액상유기수소화물 분야는 원천기술 확보, 상용화된 액체수소 분야는 제품화 추진

ㅇ (수소 활용(수송수단)) 다른 분야로 확장성이 높은 연료전지시스템 전략적으로 활용해 중복투자 방지와 가격 저감 유도, 독점성이 높은 부품은 국산화 추진
- 승용차/상용차용 연료전지시스템 기반으로 플랫폼 기술을 개발·응용해 다양한 수송수단에 적용하고, 각 제품별 운영환경에 따른 성능구현 위한 기술개발 추진
- 소수 기업 의존도가 높은 연료전지 스택 소재(촉매, 이오노머 등), 상용차용 전장장치는 국산화와 성능개량(고효율, 저가, 장수명)

ㅇ(안전·환경·인프라) 수소 전 주기 기술개발을 위한 기반이므로 2030년까지 완비
- 안전성 확보를 위한 실증 데이터베이스 구축과 평가시스템 도입, 국내 기술의 국제표준 전략적 선점과 더불어 국내 인증품목 확대
- 해외 의존도 높은 수소충전소 기자재 국산화와 수소추진선박 운항에 필요한 벙커링(선박·항만설비에 수소 공급) 기술 개발
- 수소 생산, 저장·운송, 활용 각 분야에서 개발된 제품을 실증지에 적용

 

 

4) 수소 안전관리 종합대책 (’19.12.26.)

ㅇ 글로벌 수준의 안전시스템 구축
 - (수소법 제정) 글로벌 수준의 생산-운송-저장-활용 등 전(全)주기 안전관리체계 구축
 - (전담기구) 가스시설 점검·관리중인 가스안전공사의 전문성을 감안해 공사내 수소 안전관리 전담기구 설치
 - (연구개발 과제의 안전관리제) 기획단계에서 안전관리자·안전비용 등 포함하는 안전계획 수립, 과제 이행중 안전점검, 종료 후 5년간 사후관리

ㅇ 3대 핵심시설 중점관리 : 수소충전소·수소생산기지·연료전지 시설
 - (충전소 안전) 가스안전공사와 전문가 참여하는 충전소 시공 안전성 평가와 주민공개, 매년 정밀진단
 - (안정적 수소공급 생산기지) 수소생산 설비인 수소추출기 등에 대한 제품검사, 운영중 정밀진단, 실시간 모니터링 체계 구축
 - (가정용에서 발전용까지 활용되는 연료전지 시설) 가스안전공사와 전기안전공사가 통합 점검·관리 (통합고시, 합동점검)

ㅇ 지속가능한 안전생태계 조성
 - (안전인력 양성) ‘5개년 계획’ 수립을 통한 인력부족 해소
 - (안전기술개발) 10대 핵심기술 개발을 통한 안전관리 역량 제고
 - (실증지원) 수소 제품·부품 내구성·신뢰성 등 시험·평가하는 ‘수소산업 전주기 제품 안전성 지원센터’ 건립
 - (안전관리 지원) 수소시설 안전관리 강화에 따른 사업자 부담완화를 위해 한시적으로 안전관리 지원사업* 검토
* (예시) 수소품질검사, 정밀안전진단 등 검사비용 지원

ㅇ 소통·협력을 통한 안전문화 확산
 - (지역협력) 찾아가는 주민설명회 개최, 수소 인프라 구축 수용성 제고
 - (정보공개) ‘수소정보 제공시스템’ 구축·운영 → 충전소 운영현황, 법정검사 결과, 정비이력 등 종합 정보 제공
 - (수소안전체험관 등) 수소안전체험관 건립, 수소의 날 제정과 수소박람회 개최

 

 

5) 수소법 제정 (’20.1.9.)

ㅇ 세계 최초「수소경제 육성 및 수소 안전관리법」국회 본회의 통과
 - 수전해 설비* 등 저압 수소용품와 수소연료 사용시설 안전확보 위한 법적 근거 마련
* 재생에너지를 활용, 물(H2O)을 전기분해해 수소(H2)를 생산하는 설비로 아직은 실증단계
 - 국무총리 위원장으로 한 수소경제 컨트롤타워 ‘수소경제위원회’ 구성·운영
 - 수소산업진흥, 수소유통과 수소안전을 지원 전담기관 지정할 수 있는 등 수소경제 이행 추진체계 마련
 - 수소전문기업* 육성·지원, 인력양성·표준화 사업지원 등 수소산업 기반조성 법적 근거 확보
* 총 매출액 중 수소사업 관련 매출액 또는 투자금액 비중이 일정 기준 이상인 기업으로 정부가 수소 관련 기술개발·사업화와 보조·융자 등 지원

6. 추진성과

수소경제 활성화 1년 성과 (’20.1.13.)

 

ㅇ 후속 대책 6건 수립, 핵심기술개발 등에 약 3,700억 원 집중 지원- (후속대책) ① 표준 : 수소경제 표준화 전략 로드맵(4월),② 충전소·공급 : 수소 인프라 및 충전소 구축방안(10월),③ 수소차 : 미래자동차 산업 발전전략(10월),④ R&D : 수소 기술개발 로드맵(10월),⑤ 도시 : 수소시범도시 추진전략(10월),⑥ 안전 : 수소안전관리 종합대책(12월)- 수소차(버스)와 충전소 보조금, 자동차연료전지 핵심기술개발, 수소생산기지구축 등

 

ㅇ 글로벌 수소경제 시장 빠르게 선점 중- 수소차 : 일본 등 경쟁국을 제치고 2019년 최초로 글로벌 판매 1위 달성* ‘19.1~10월 글로벌 판매량(대) : (현대) 3,666(비중 60%) (도요타) 2,174, (혼다) 286- 누적 수출 1,700대 초과, 유럽ㆍ대양주 중심으로 수출국 대폭 확대(’18년 11개→’19년 19개) 등 신규시장 개척 성과* 수소차 수출(누적, 대) : (‘17) 709→ (‘18) 936 → (’19.말) 1,724- 10톤급 수소트럭 1,600여대 스위스 수출 계약 체결, 2020년부터 본격 수출돼 해외시장 개척 성과 가속화 전망* 수소트럭은 상용차에서 가장 영향력 있는 ‘2020년 올해의 차(International Truck of the Year)’ (유럽 상용차 전문매체 기자단 투표)에서 혁신부문 수상(‘19년)- 국내 보급 2018년 대비 약 6배 성장해 5,000대 돌파* 수소차 보급(누적, 대) : (‘17) 179 → (‘18.) 908 → (’19.말) 5,097대- 2019년 9월부터 서울 시내를 주행하고 있는 수소택시는 평균 3만km 이상 운행, 총 2만2,000여 명 수소택시 경험* 수소택시 실증(10대, ‘19.9.10~) : 총 주행거리 31.3만km, 총 승객 22,374명- 수소버스 보급(’19년 13대), 노후 경찰버스 순차적으로 수소버스로 교체, 공공부문 수요창출* 산업부-환경부-경찰청-현대차 MOU 체결(‘19.10월, ~’28년까지 820여대 전환)

 

 

ㅇ 수소충전소 : 수소경제 확산 핵심 인프라, 2019년 세계 최다 구축* (’18년 → ’19년) : (한국) 14→34, (일본) 102→112, (독일) 66→81, (미국) 74→70 (*연구용 폐기)- 총 34기 운영중으로 2018년 대비 2배 이상 확대(’18년 말 14기), 추가로 20여기 착공- 충전소 구축을 가속화하기 위해 민간 주도의 특수목적법인(SPC) ‘수소에너지네트워크(주)*’를 출범(’19년 3월)* HyNet(하이넷, Hydrogen energy Network) : 한국가스공사, 현대차 등 13개사 참여- 입지 규제 등 관련 규제 10건 이상 개선, 규제 샌드박스 1호 상징물로서 국회에 수소충전소 개소(’19년 9월)

 

ㅇ 연료전지 : 세계 최대 발전시장, 글로벌 보급량의 40% 점유* 연료전지 발전량(‘19.말, MW) : 한국 408, 미국 382, 일본 245* 발전용(MW) : (’18) 328 → (’19.말) 397, 가정·건물용(MW) : (’18) 7 → (’19.말) 11- 한국의 연료전지 발전운영 경험 세계적으로 인정, 미국 코네티컷 데이터센터에 세계 최대 규모 실내 연료전지 공급 결정* 두산퓨얼셀, 20MW(‘20.하반기)를 시작으로 최종 44MW까지 구축 및 운영 예정- 드론에 기존 배터리 대신 연료전지를 활용해 비행시간 2시간 이상으로 향상한 ‘수소연료전지드론’이 2020 CES (Consumer Electronic Show, 국제전자박람회)에서 최고혁신상을 수상

 

ㅇ 미래에도 지속 성장 가능한 수소경제 생태계 조성- 세계 최초로 ‘수소경제 육성 및 수소안전관리법’ 제정(‘20.1.9.)

 

ㅇ 국민이 안심할 수 있도록 안전 다지며 기술경쟁력 확보- 생산-운송-저장-활용 등 全주기 안전관리체계를 글로벌 수준으로 선진화, 특히, 수소충전소, 생산기지, 연료전지발전소 등 3대 핵심시설 중점 관리- 이산화탄소(CO2) 배출없는 청정 수소 생산, 수소차충전소 연료전지 핵심부품 국산화 기술 개발 투자 대폭 확대(’19년 936억원, 34%↑)

 

ㅇ 수소 생태계를 종합 구현하는 수소시범도시 선정- 도시 내 교통(수소차버스), 주거(연료전지), 기술(통합 플랫폼) 종합* 경기 안산, 울산, 전북 완주전주 선정(‘19.12월), 세부계획 수립(’20.상) 및 구축(‘20.하~)

 

ㅇ 중장기 해외수소 도입을 위해 호주, 사우디 등과 글로벌 협력 강화- 국제표준** 1건 제정 및 추가 제안 등 글로벌 표준 선점 결실* ‘19년 체결 수소협력 : (MOU) 노르웨이(6월), 사우디(6월), 이스라엘(7월), (LOI) 호주(9월)** 마이크로 연료전지시스템(‘19.5. 제정), 건설기계용 연료전지시스템 성능평가기술(’19.6. 제안)

 

 

 

출처 : 문화체육관광부, 정책브리핑