[초점] 탈탄소 그린수소 생산은 가능한가
[초점] 탈탄소 그린수소 생산은 가능한가
  • 변국영 기자
  • bgy68@energydaily.co.kr
  • 승인 2019.07.19 10:08
  • 댓글 0
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에너지경제연구원 ‘친환경 CO₂-free 수소생산 활성화를 위한 정책연구’ 보고서
정부 계획, 수소 조달계획 부재… 구체적 수소 생산방식 설정돼 있지 않아
재생에너지 연계 수전해 수소생산, 궁극적 방향이지만 현실적 경제성 등 장애
원자력 기반 수소생산·CCS 설비 추가 천연가스 추출수소 등 현실적 방안도 고려해야
EU 그린수소 원산지 표시제도 벤치마킹 ‘친환경 CO₂-free 수소 인증제도’ 도입 제안
재생에너지 연계 수전해 생산 확대 경제적 지원책 마련돼야… 높은 REC 가중치 적용
2019 대한민국 수소엑스포성윤모 산업통상자원부 장관이 지난 6월 19일 서울 동대문디자인프라자 알림터에서 열린 「2019 대한민국 수소엑스포」개막 총회에 참석하해 기조연설을 하고 있다
성윤모 산업통상자원부 장관이 지난 6월 19일 서울 동대문디자인프라자 알림터에서 열린 「2019 대한민국 수소엑스포」개막 총회에 참석하해 기조연설을 하고 있다

미래 에너지로서의 수소가 에너지분야의 중심으로 주목받고 있는 가운데 수소가 온실가스 감축과 미세먼지 저감에 기여하기 위해서는 반드시 ‘탈탄소화’가 이뤄져야 한다는 주장이 나와 주목된다. 에너지경제연구원은 최근 ‘친환경 CO₂-free 수소생산 활성화를 위한 정책연구’라는 보고서를 통해 이같은 논리를 전개했다. 보고서는 환경적 측면에서 수소경제 이행 추진이 정당성을 갖기 위해서는 연료전지 기반 수소활용 산업의 초기시장 창출 및 육성을 위해 단기적이면서도 한시적으로 천연가스 추출방식의 수소생산 및 공급 확대를 추진하지만, 중장기적으로는 반드시 친환경 CO₂-free 수소 공급 확대를 추진하겠다는 수소경제 활성화 로드맵의 약속이 이행돼야 한다. 연구보고서 내용을 요약 정리한다. <변국영 기자>

 

▲그린수소 생산방식 불명확

에너지 정책적 측면에서 수소경제 활성화 로드맵의 수소 생산 및 공급 전략은 우선 연료전지 기반의 수소활용 산업인 수소전기차 및 발전용 자가용 연료전지 각 부문별 수소 조달계획이 부재하다는 점과 함께 전체적인 수소 생산 방식의 믹스(포트폴리오) 목표가 구체적으로 설정되어 있지 않다는 한계를 지니고 있다.

특히 소위 ‘그린수소’로 분류된 수전해 방식과 해외수입 간의 공급 비중 배분 역시 설정돼 있지 않아 구체적으로 어떤 그린수소를 얼마나 공급할지는 아직 목표나 계획이 분명하지 않다.

또한 수소경제 활성화 로드맵은 CO₂-free (그린) 수소 생산방식을 ‘재생에너지 생산 수소(P2G), 해외 수입 등 온실가스 미배출 수소’로 단순히 간주하고 있지만 실제 CO₂-free 그린 수소 생산방식이 무엇인지, 어떤 기준으로 획정할지에 대해서는 규정하고 있지 않다.

이로 인해 실제 친환경 CO₂-free 수소 공급 확대를 위한 정책 설계를 위해서는 친환경 CO₂-free 수소 생산방식을 구체적인 기준을 바탕으로 획정하는 작업이 추가적으로 요구된다.

 

▲다양한 그린수소 생산방식 고려해야

친환경 CO₂-free 수소 생산방식 획정 기준과 관련해서 EU에서 추진하고 있는 그린수소 인증제도, 보다 정확하게는 그린수소 원산지 표시제도에서 활용하고 있는 ‘CertifHy 프리미엄 수소’의 획정방식을 참고할 만하다.

먼저 수소생산의 전과정 차원에서 온실가스가 전혀 배출되지 않는, 다시 말해 완전한 CO₂-free 수소 생식방식은 적어도 현재까지는 재생에너지 발전의 전기를 활용한 수전해 수소 생산방식이 유일하다.

그러나 EU CertifHy 프리미엄 수소 인증기준은 이외에도 원자력 기반 수소생산 방식이나 탄소포집 및 저장(CCS) 설비가 추가된 천연가스 추출수소 등 현실적으로 활용 가능한 저탄소 수소 생산방식의 중요성도 인식해 이를 확대하는 정책에 대해서도 인정했다.

현실적으로 경제성 등을 감안해 단기적으로 확대하는데 장애가 있는 재생에너지 연계 수전해 수소생산 방식만을 고집하기 보다는 수소 생산과정에서 발생하는 온실가스를 줄이는데 비용 효과적인 다양한 방식들도 함께 지원하는 체계를 구축했다고 볼 수 있다.

한편 적어도 현재까지는 우리 정부가 국내 자체 생산 확대의 대상으로 인식하고 있는 수소 생산 방식은 재생에너지 연계 수전해 생산방식에 한정돼 있으며 정책 방향 역시 이에 맞추어져 있다. 그러나 EU CertifHy 프리미엄 수소 인증기준 사례에서 확인할 수 있듯이 현실적으로 비용 효과적으로 수소 생산 과정에서 온실가스를 줄이는 대책은 재생에너지 연계 수소 생산과 별도로 원자력 기반 수소생산 방식이나 CCS 설비가 추가된 천연가스 추출수소 등 현실적으로 활용 가능한 저탄소 수소의 생산도 함께 육성 지원해주는 것이라 할 수 있다.

물론 장기적으로는 완전한 ‘완전’한 CO₂-free 수소 생산체계를 지향하는 것이 바람직하다. 이에 도달하는 이행 과정에서는 현실적인 장애요인을 감안해 점진적으로 수소를 깨끗하게 만드는 방향으로 나아가는 것이 수소경제 이행 추진의 실현 가능성을 높이는 방향이 될 수 있다.

 

▲재생에너지 연계 수전해 수소 대상 REC 상당액 보상

수소경제 활성화 로드맵은 재생에너지 연계 수전해 기술 개발을 지원 계획의 일부 포함하고 있다. 그러나 이것은 어디까지나 기술 개발, 나아가 실증 등을 지원하는 것이지 생산을 확대하는 지원책은 아니다. 추가적으로 재생에너지 연계 수전해 생산 확대를 위한 지원 방안, 특히 경제적 측면에서의 지원책 마련이 필요하다.

경제적 측면에서 태양광, 풍력 등 재생에너지 발전설비에 직접 수전해 수소 생산 장치를 설치해 수소를 생산할 경우 재생에너지 전기의 기회비용을 무시할 수 없다. 이는 재생에너지 전기에 대해 계통한계가격(SMP)와 함께 가중치 적용 신재생에너지 공급인증서(REC) 가격까지 보상을 해주는 현행 재생에너지 확대 정책 기조 아래서는 수전해 수소생산 확대가 어려울 수 있다는 것을 의미한다.

더욱이 제3차 에너지기본계획을 통해 천명한 바와 같이 2040년 재생에너지 발전비중을 30∼35%까지 확대하기 위해 만일 인센티브 제공 차원에서 재생에너지 전기에 대해 더 많은 보상이 이뤄질 경우 재생에너지 연계 수전해 수소 생산의 손익 분기점 상승으로 이어져 위축이 불가피해진다.

이를 해결하기 위해 재생에너지 전기에 대한 공적 보조, 즉 신재생에너지 공급인증서(REC) 가격 수준만큼을 수소 kg당으로 환산해 재생에너지 연계 수전해 수소를 구매할 경우 해당 금액을 보상해주는 방식이 있다.

앞서 제시한 친환경 CO₂-free 수소 인증제도와 연동해 그린수소로 인증된 수소(특히 재생에너지 연계 수전해 수소)는 판매가격에서 kg당 평균적인 신재생에너지 공급인증서(REC) 가격 수준의 금액을 구매자에게 보상해주는 방안을 제안한다. 구체적인 보상제도의 설계, 가령 보상금액 설정이나 조건, 보상금액의 재원부담 귀착 문제 등에 대해서는 면밀하면서도 심도 있는 추가적인 연구가 필요하다.

 

▲그린수소 인증제 연계 발전용 연료전지 REC 가중치 조정

연료전지 기반 수소 활용산업에서 창출될 상당량의 수소 수요는 발전용 연료전지를 통해서 창출될 것으로 보인다. 그래서 발전용 연료전지에 대한 수소 조달계획이 어떻게 설정되느냐에 따라 전체 수소 생산 및 공급계획, 특히 수소 생산방식의 믹스(포트폴리오)가 결정될 밖에 없다.

현재 발전용 연료전지의 수소 조달은 천연가스를 사업장 외부로부터 조달받아 사업장 내에서 수소를 추출해 활용하거나 사업장 외부에서 생산된 수소를 직접 조달받아 활용하는 두 가지 방식이 있다. 천연가스 추출방식의 경우 원료인 천연가스가 산출물인 수소에 비해 저렴할 수밖에 없다. 이로 인해 특별한 사정이 없는 한 자연스럽게 발전용 연료전지 사업자들은 직접 수소를 활용하는 방식보다는 천연가스로 원료를 조달하는 방식을 선호할 가능성이 높다.

이러한 우려를 불식시키기 위해서라도 발전용 연료전지의 원료로서 친환경 CO₂-free 수소를 소비하는 비중을 확대하는 추가적인 방안이 요구된다. 발전용 연료전지의 원료로서 친환경 CO₂-free 수소를 소비함으로써 친환경 CO₂-free 수소 생산 확대를 추진하기 위해 발전용 연료전지 신재생공급인증서(REC) 가중치를 친환경 CO₂-free 수소 소비와 연동해서 조정하는 방안을 제안한다.

특히 재생에너지 연계 수전해 수소 대상 REC 상당액 보상방안과 연계가 가능하다는 점에서도 의미가 있다. 이때 투입되는 원료를 천연가스, 일반수소, 저탄소 인증 수소, 그린 인증 수소로 구분하고, 예를 들어 천연가스 가중치는 ‘1’, 일반수소 가중치는 ‘1.5’, 저탄소 인증 수소는 ‘2’, 그린 인증 수소는 ‘3’ 등으로 차등적인 가중치를 적용하는 방안을 중장기적으로 도입할 것을 제안한다.

이같이 그린 인증 수소에 상대적으로 높은 신재생공급인증서 가중치가 적용될 경우 그린 인증 수소 활용으로 인해 발생하는 부가수익을 발전사업자가 그린 인증 수소 생산자, 즉 재생에너지 연계 수전해 수소 생산자에 일정정도 배분해 줌으로써 재생에너지 연계 수전해 수소 대상 REC 상당액 보상방안으로 활용할 수도 있다. 물론 구체적인 차등화 방안 및 적정 가중치에 대해서는 면밀하면서도 심도 있는 추가적인 연구가 필요하다.