화석연료 의존 높은 철강・중대형 차량・해운 등 연료 대체
[에너지데일리 조남준 기자] 청정 수소 사용은 2050년까지 글로벌 온실가스 배출의 34%를 해결하는데 도움이 될 수 있지만, 이는 순배출 제로 목표 및 정책이 반드시 필요하다는 의견이 제시됐다.
특히 풍력, 태양광에 의한 수소 생산 원가 하락은 철강, 중대형 차량, 해운 및 시멘트와 같은 가장 화석연료 의존도가 높은 일부 경제 분야에서 배출을 삭감할 수 있는 확실한 방법이라는 주장이다.
일례로 수소 원가가 kg당 1달러로 낮아질 경우 제철 부문의 석탄과 시멘트 생산, 암모니아와 같은 화학품 생산, 선박 동력의 청정 연료로의 대체가 가능할 것이란 전망이다.
리서치 기관 BloombergNEF(BNEF)는 최근 신규 글로벌 연구인 수소 경제 전망을 통해 “청정 수소를 사용하면 앞으로 수십 년간 화석연료 및 산업에서 발생하는 글로벌 온실가스 배출을 적정 비용 내에서 34%까지 절감할 수 있으나 이는 기술을 확장하고 원가를 줄이는데 도움이 될 정책이 실행되는 경우에만 가능할 것”이라고 분석했다.
보고서에 따르면 재생에너지 전력을 기반으로 한 재생 수소는 2050년 이전에 전세계 대부분의 지역에서 kg당 0.8~1.6달러로 생산이 가능하게 될 것으로 전망됐다.
이는 가스 가격이 MMBtu당6~12달러에 해당해 에너지 등가 기준으로 브라질, 중국, 인도, 독일 및 스칸디나비아의 현행 천연가스 가격에 대해 경쟁력이 있다. 저장 및 파이프라인 인프라 비용을 포함하면, 중국, 인도 및 서유럽에서 재생 수소 운송 원가는 2030년 kg 당 2달러($15/MMBtu), 2050년 kg당 1달러($7.4/MMBtu)까지 낮아질 수 있다.
BNEF 산업 탈탄소 부서 팀장이자 보고서 주저자인 코바드 바브나그리는 "수소는 청정 경제를 이끌 연료가 될 잠재력이 있다“며 ”앞으로 몇 년간, 풍력 및 태양광을 사용하여 낮은 비용으로 수소를 생산하고, 수개월간 지하에 저장한 후, 선박에서부터 제철소에 이르기까지 모든 것의 동력원으로 수소의 파이프 운송이 가능하게 될 것”이라고 밝혔다.
보고서는 “수소는 석탄, 석유 및 가스의 대체재로 광범위하게 활용될 수 있는 청정 연소 분자”라면서 “그러나 수소의 사용으로 환경 측면의 순혜택을 보려면 현재 일반적인 방식인 화석연료 과정을 거치기 보다는 청정 에너지원을 통해 수소를 생산해야 한다”고 설명했다.
아울러 “재생 수소는 저렴한 풍력 또는 태양광 발전 전기로 물을 수소와 산소로 전기 분해하는 방식으로 얻을 수 있다”며 “이를 위한 전기분해 기술의 비용은 지난 5년간 40% 줄었으며, 사용이 늘어날 경우 계속 절감될 수 있다”고 보고서는 밝혔다. 보고서에 따르면 탄소를 포집하고 저장한다면 화석연료를 사용해서도 청정 수소를 생산할 수 있으나, 이는 더 비싸질 가능성이 높다.
또 수소 저장 및 이동은 난제라고 지적했다. 수소가 오늘날 천연가스처럼 어디서나 흔하게 사용되려면 인프라 향상 및 건설을 위한 대규모의 조직적 프로그램이 필요하다. 예를 들어 천연가스와 같은 수준의 에너지 안보를 제공하려면 2050년까지 6370억달러를 들여 3~4배 많은 저장 인프라가 건설돼야 한다. 하지만, 비용 효율적인 대규모 옵션들도 있으며 이는 산업용 고객에게 청정 가스를 공급하는데 사용될 수 있다.
바브나그리 팀장은 “청정 수소 산업의 규모가 확대될 수 있으면, 배출가스 저감이 어려운(hard-toabate) 부문 중 다수도 수소를 사용해 놀랍도록 낮은 비용으로 탈탄소가 가능할 수 있다”고 덧붙였다.
보고서에 따르면 수소 원가가 kg당 1달러에 달하는 경우, 탄소 가격이 tCO2당 50달러면 2050년까지 제철 부문의 석탄에서 청정 수소로의 전환, 시멘트 생산에서는 tCO2당 60달러면 열 에너지원으로 수소 사용, tCO2당 78달러이면 암모니아와 같은 화학품 생산, tCO2당 145달러이면 선박 동력의 청정 연료로의 대체가 가능하다. 대형 트럭 또한 2031년까지 디젤 보다는 수소로 운행하는 것이 더욱 저렴해 질 수 있으나, 자동차, 버스 및 소형 트럭의 경우 여전히 배터리가 더 저렴한 방안이 될 것으로 내다봤다.
바브나그리 팀장은 “수소가 활용도를 갖추기 위해선 정책이 매우 중요하다”며 "청정 수소 업계는 현재 왜소하고 비용은 높다. 비용 하락의 가능성이 매우 크지만 수소 사용 규모가 확대돼야 할 필요가 있고, 공급 인프라 네트워크도 구축되어야 한다”고 말했다. 그는 "이는 범정부적 정책 조율, 민간 투자를 위한 프레임워크 및 이후 10년간 약 1,500억 달러의 보조금 지급이 필요하다”며 "벅찬 과업으로 들릴 수 있지만 실은 그렇게 큰 과업은 아니다-전세계 정부들은 화석연료 소비 보조금으로 이미 그 두 배 이상을 지급하고 있다”고 덧붙였다.
하지만 현재 수소 경제 전망은 여전히 불투명하다. BNEF 연구에 따르면 투자를 뒷받침하고 산업을 확장할 정책이 불충분하기 때문이다. 그런 정책이 실행된다 하더라도 수소가 모든 문제를 해결하는 것은 아니다. 탄소 가격 및 배출 정책은 특히나 석탄과 가스가 매우 저렴한 지역에서 수소 사용을 높이기 위해 중요한 역할을 하게 될 것으로 봤다.
잠재적 원가 절감에도 불구하고, 수소는 여전히 생산 과정을 거쳐야 하는 에너지원이다 – 따라서 수소는 상대적으로 비싼 에너지원으로 남을 가능성이 높다. 그러므로 산업계가 자동적으로 수소 사용을 선택하지는 않을 것이다. 이를 위해선 순제로 배출 목표 및 정책이 반드시 필요하다.
바브나그리 팀장은 "수소는 너무나 많은 곳에 쓰일 수 있기 때문에 유망하고 강력하다“며 ”재생 에너지는 무탄소 (carbon-free) 전기에 대한 길을 냈다. 하지만 순제로 배출 목표를 달성하기 위해서는 전기를 넘어서 무탄소 연료가 필요하다. 이게 바로 수소의 역할이다"라고 말했다:
