대외경제정책연구원 ‘EU・獨・美・日…현 시점 보유 강점 수소생태계 구축전략’
[에너지데일리 조남준 기자] 정부는 코로나19 사태 이후 경제 패러다임 전환 추진의 일환으로 ‘한국판 뉴딜 종합계획’을 수립하고, 탄소중립(net-zero) 사회를 지향하는 그린뉴딜을 주요 축으로 선정했다. 이를 위해 ‘저탄소·분산형 에너지 확산을 위한 신재생에너지 확산 기반 구축’과 ‘전기차·수소차 등 그린 모빌리티 보급 확대’를 중점 과제로 채택했다. 또한 수소연료 전지차 부문의 기술적 선도 지위를 유지하기 위한 투자에도 집중할 계획이다. 이에 대해 대외경제연구원(KIEP)은 최근 발간한 ‘주요국 수소전략의 추진 방향과 시사점’을 통해 “독일과 일본, 미국 등 주요국가들의 경우 현 시점에 갖고 있는 강점에서 시작해 수소생태계를 구축하려는 전략을 취하고 있다”며 “코로나19로 보건·환경에 대한 관심이 높아진 상황에서 주요국의 그린뉴딜 관련 정책 동향을 파악해 수소경제 관련 수출전략을 고도화할 수 있는 가능성을 모색해야 할 것”이라고 제안했다. 본지에서는 KIEP의 ‘주요국 수소전략 시사점’에서 발췌한 세 번째 순서로 ③일본…에너지안보차원 수소기본전략 추진을 소개한다.
■ 일본…에너지안보차원 수소기본전략 추진
일본은 에너지안보 차원에서 해외의 미이용 에너지를 이용해 수소를 생산·조달하는 수소 서플라이체인을 구축하기 위해 관련 기술 개발 및 국제 협력을 강화하고 있다.
특히 일본은 환경문제뿐 아니라 에너지안보 강화 차원에서 수소에 주목하고 수소 공급, 저장·운송, 활용 전 분야를 아우르는 정책목표와 추진전략이 담긴 범부처 ‘수소기본전략’을 2017년 12월에 채택했다.
일본은 2018년 기준 1차 에너지 공급의 약 86%를 해외 화석연료에 의존하고 있으며, 주요 수입 에너지원 중 하나인 석유수입의 경우 총 수입의 약 87%를 중동에 의존하고 있다.
일본은 파리협정하에 2050년까지 80%의 온실가스 배출감축을 목표로 하고 있다.
2019년 3월에 발표한 ‘수소·연료전지 전략 로드맵(3차 개정)’은 2017년의 ‘수소기본전략’과 2018년의 ‘제5차 에너지 기본계획’을 반영해 목표로 하는 수소가격과 요소별 기반기술 성능·가격, 실행방안을 구체화했다.
일본의 수소전략은 우선 기존 화석연료 수준의 수소 가격경쟁력 확보 차원에서 수소 공급 부문에 초점을 두고 있으며, 추진전략으로 ▲국제 수소 서플라이체인 개발과 ▲일본 내 재생에너지 자원을 활용한 수소 생산 확대의 두 가지 방안을 채택했다.
일본은 2030년까지 수소 가격경쟁력 확보를 정책의 최우선순위로 두고 있으며, 사업자립화 및 수익성이 확보된 이후 CO₂ Free 수소 생산에 집중할 방침이다.
먼저 일본은 저비용 수소 조달·공급을 실현하기 위해 2030년 탄소포집·저장(CCS) 기술을 활용해 해외 미이용 에너지에서 수소를 생산, 저장·운송하는 서플라이체인 도입을 목표로 하고 있다.
일본 신에너지·산업기술종합개발기구(NEDO)의 지원 아래 2015년부터 호주, 브루나이와 수소 서플라이체인 구축 실증사업을 진행하고 있다.
수소의 저장 및 운송은 액화수소, 유기 하이드라이드인 메틸시클로헥산(MCH), 암모니아 방식을 활용한다.
액화수소 공급망 구축 실증사업은 호주의 미이용 갈탄에서 수소를 추출·액화시켜 전용 선박을 이용하여, 고베시로 운송·저장하는 사업으로, HySTRA가 시행했다.
HySTRA(CO₂ free Hydrogen Energy Supply-chain Technology Research Association): 가와사키중공업, 이와타니, 쉘재팬, J-Power, 마루베니, ENEOS로 구성된 컨소시엄이다.
2019년 12월 세계 최초로 8,000톤급 액화수소 운반선인 ‘수소 프런티어’가 출항했으며, 2021년부터 실증 운영단계로 돌입하여 호주에서 액화수소 운송이 개시될 예정이다.
유기 하이드라이드 공급망 구축 실증사업은 브루나이 LNG플랜트에서 발생하는 가스에서 추출한 수소를 톨루엔과 화학반응시켜 MCH 형태로 일본 가와사키시(川崎市)로 운송하는 사업으로, AHEAD가 시행했다.
AHEAD(차세대수소에너지체인기술연구조합)는 미쓰비시그룹, 해운기업(닛폰유센), 치요다화공건설, 미쓰이 물산으로 구성된 조합이다.
세계 최초로 2020년 5월 탈수소플랜트에서 MCH를 수소와 톨루엔으로 분리해 수소는 화력발전소 연료로 사용하고 톨루엔은 브루나이로 운송하는 실증운영이 착수됐으며, 11월 말까지 최대 2000톤을 운송함으로써 통해 서플라이체인 안정성을 검증할 계획이다.
진행 중인 실증사업 이외에도 일본은 해외 국가들과 수소 서플라이체인을 구축하기 위한 협력 가능성을 검토 중이다.
2019년 9월에는 일본 자원에너지청과 러시아 Rosatom Overseas간 수소 서플라이체인 타당성 조사(2020~21) 관련 협력각서를 체결했다.
일본은 수소를 질소와 화학반응시켜 암모니아 형태로 수입하는 방식에 주목하고 있는데, 2019년 7월 후보 수입국 중 하나인 사우디아라비아의 아람코와 일본 경제연구원은 탈탄소화 암모니아 생산 타당성 조사를 위한 MOU를 체결했다.
그 밖에 남미 및 중동 지역에서 수소 서플라이체인 타당성 조사 가능성을 검토하고 있다.
일본은 해외에서 수소를 수입하는 방안과 함께 일본 내에서 재생에너지를 이용해 그린 수소를 생산하는 실증사업도 적극 추진하고 있다.
2032년 상용화 및 재생에너지 전력을 수소로 저장하는 Power-to-Gas(P2G) 기술 확립을 목표로 일본은 2020년 후쿠시마현 소재 10MW급 수소생산 시설을 갖춘 ‘후쿠시마 수소에너지 연구단지(FH2R)’를 구축하고 실증운영 단계에 돌입했다.
NEDO와 함께 도시바 EES, 토호쿠 전력, 이와타니기업이 실증사업에 참여하고 있다.
당초 FH2R에서 생산된 10MW 전력은 압축 수소 트레일러를 통해 성화대, 성화봉송토치, 선수촌에 설치된 5kW 순수소 연료전지, 대회용 수소연료 전지차(FCEV) 미라이 약 500대의 연료 등 도쿄올림픽에 활용함으로써 후쿠시마 재해 복구와 일본의 기술력을 홍보할 계획이었다.
수소 활용 부문은 크게 ▲ 수소발전 ▲ 운송 ▲ 산업공정▲ 연료전지기술로 구분되는데, 일본은 2030년 상용화 및 수익성 확보를 통한 자립화를 목표로 하고 있다.
일본은 2020년 현재 운송 및 연료전지 부문 보급은 목표 달성이 가능하다고 긍정적으로 평가되는 반면, 수소발전 부문은 다소 뒤처져 있다는 평가가 있다.
