[에너지데일리 조남준 기자] 한국의 수소 잠재력은 2050년 최종 에너지소비량의 약 20%에 해당하는 연간 약 1690만 톤 (약 560 TWh)에 달하고, 국내에서만 연간 약 70조 원의 경제효과 및 약 60만 명의 고용창출 효과가 있을 것이란 전망이다.

특히 2030년까지 약 3.5 GW규모의 수소 연료전지 발전소가 상업용 가동에 들어가고, 2050년 수소는 재생에너지 등을 제외한 한국의 온실가스 저감 목표의 약 40%를 담당할 것이란 예측이다. 

아울러 2050년 수소차는 승용차 약 700만대, 트럭 100만대 등 약 800만대가 보급돼 운행되고, 수소연료발전소는 2030년 3.5GW 규모로 상업 가동하고, 2050년 건물용 난방 전력 및 전력으로 120TWh 용량을 공급한다는 계획이다.

다만 이같은 비전 달성을 위해서는 2050년까지 수소생산 인프라 약 50조원, 충전 인프라 55조원, 최종 수요 애플리케이션 등 총 135조원 수준의 투자가 필요할 것으로 분석됐다. 

수소융합얼라이언스추진단과 한국가스공사, 현대오일뱅크주식회사, 현대자동차 등 17개 참여 업체 경영진으로 구성된 태스크포스팀이 최근 작성한 한국수소산업로드맵보고서(초안)에 따르면 2050년 수소의 역할은 승용차 700만대, 트럭 100만대 등 차량 800만대, 드론 20~30만대, 발전 최대 60TWh, 건물용 난방 및 전력에서 120TW에 달할 것이란 전망이다.

또한 사회적으로는 연간 1700만톤 수준의 수소가 소요되고, 1억5000만톤 수준의 CO2배출량 감소 및 연간 60만개 수준의 일자리가 창출 될 것으로 기대된다.

보고서에 따르면 수소는 발전, 수송, 산업, 건물 에너지원으로서, 산업용 원료로써 활용될 수 있으며, 2030년까지 완만한 증가세를 보이다 이후 관련 인프라 확충 및 기술의 성숙으로 인한 소비 증가로 급격한 성장세를 보일 것으로 예상된다.

이에 따라 오는 2050년까지 수소는 기존 수요에 더해 새로운 적용부문까지 다양한 부문에서 광범위하게 사용되면서 한국의 수소 수요는 연간 최종 에너지 수요의 약 21%에 해당하는 연간 1690만 톤에 달할 것으로 기대된다.

수소는 또 재생에너지 등을 제외한 한국의 온실가스 저감 목표의 약 40%를 담당할 수 있고, 수소 도입을 통한 에너지원 다각화로 국가 에너지 안보를 향상시킬 수 있을 것이란 분석이다.

수송 부문에서 수소차는 연료전지 스택 가격 하락 및 수명 증가로 2030년까지 약 10만 대의 트럭 및 버스를 포함한 약 80만 대의 수소차를 국내에서 볼 수 있을 것으로 기대된다.

2050년에는 수소차 부문 국내의 연료전지 전기차는 자가용, 택시, 버스, 경/중량 상업용 차량 등을 망라해 약 800만대에 달할 수 있을 것으로 전망된다.

또한 글로벌 수소차 시장에서 한국 자동차 산업은 2050년까지 수소차 부문에서만 연 매출 25조 원 이상을 달성할 수 있을 것으로 기대된다.

건물용 연료전지는 2030년까지 약 2만 가구에 보급돼 연간 약 15만 톤의 수소를 소비할 수 있을 것으로 기대된다. 특히 2050년까지 건물용 연료전지 (mCHP)을 통해 주거용 및 상업용 건물에서 필요로 하는 연간 약 117 TWh 이상의 에너지에 해당하는 난방 및 전력 약 30% 공급할 수 있을 것으로 예상된다.

또한 향후 수소 가스 터빈이 100MW급으로 상용화돼 연료전지 및 수소 가스 터빈 발전을 통해 2030년까지 약 3.5 GW규모의 수소 연료전지 발전소가 상업용 운전을 하고 있을 것으로 기대된다. 2050년엔 전체 예상 중앙 발전량의 약 10%에 해당하는 61 TWh를 공급하게 되며, 산업용 열 에너지 수요의 약 13% (37.5 TWh)도 수소에 의존하게 될 것이란 기대다.

이러한 수소기반 경제로의 이동은 국내에 수소 생산부터 최종 수요에까지 걸친 신성장 동력을 개발해 국내 기준으로만 약 70조 원의 경제효과 및 60만 명의 고용효과를 창출할 수 있을 것으로 전망된다.

아울러 글로벌 차원에서 수소관련 시장은 2050년까지 약 2500조 원의 규모로 성장할 것으로 전망된다. 이에 상응하는 막대한 규모의 고용 창출 효과를 수반 할 것으로 기대된다.

이는 곧 국내에서뿐만 아니라 글로벌 시장에서도 한국이 수출을 통한 추가적인 경제 및 고용효과를 창출할 수 있음을 시사한다고 보고서는 밝혔다. 일례로 글로벌 수소차 시장에서 한국의 점유율을 현재의 가솔린 차량과 비슷한 수준으로 단순 계산할 경우, OEM 및 공급업체를 포함한 수출로 한국 자동차 산업은 2050년까지 수소차 부문에서만 연 매출 25조 원 이상을 달성할 수 있을 것으로 기대된다.

보고서는 로드맵에서 제시하고 있는 비전을 달성하기 위해 이해당사자들은 수소의 수요 이외에도 공급을 포함한 전 밸류체인에 걸친 발전을 이룩해야 할 것으로 제시됐다.

구체적으로, 장래 한국의 수소 수요에 맞추어 수소를 공급하려면 해결해야 할 문제로 ▲ 청정수소 생산비용과 수소 공급을 위한 재생에너지 부족 ▲ 수소의 유통 인프라 부족 ▲ 수소차 등 수소 기반의 사용자 어플리케이션의 높은 가격 등을 해결 과제로 꼽았다.

특히 글로벌 수소 시장을 한국이 선도하기 위해서는 수소차 등 Downstream분야의 앞선 기술을 바탕으로 선진국에 비해 뒤처진 수소 생산 및 운송 등 Upstream 분야의 인프라 기술개발에 대한 보다 적극적인 지원이 필요할 것으로 제시됐다.

한국은 이를 위해서는 2030년까지 약 8조 원의 누적 인프라 투자가 필요하고, 2050년 수소 시나리오를 실현하기 위해 필요한 총 누적투자금액은 수소 생산 인프라에 약 50조 원, 충전소를 포함한 저장, 수송, 보급 인프라에 약 55조 원, 최종 수요 애플리케이션에 약 30조 원 수준이 투자가 필요할 것으로 전망했다.

이를 통해 수소차 등과 같은 Downstream 분야에서 앞서 있는 분야에 대한 다양한 활동과 함께 선도국보다 뒤쳐진 것으로 평가되는 수소의 생산 및 운송등 Upstream 분야의 기술 및 인프라에 대해 정부와 산업계의 적극적인 대응이 필요하다는 진단이다.

특히 Upstream 시장 및 기술의 부족은 한국의 수소 잠재력 발현을 저해하는 가장 주요한 요소 중하나라는 분석이다. 이에 따라 수소 비전 달성을 위한 마스터플랜 및 지원책이 필요하며, 밸류체인 전반의 균형있는 발전을 통해 특정 영역의 지연이 다른 영역 발전의 저해요소가 되지 않도록 하는 것이 중요하다는 게 보고서의 지적이다.

이러한 장기적 로드맵은 민간 분야로 하여금 예측 가능하고 안정적인 환경 하에서 필요한 투자를 지속할 수 있게 하며, 이와 비슷한 성공사례가 일본에서 관찰된 바 있다는게 보고서의 설명이다.

이와 함께 보고서는 성공적인 로드맵 구축 및 비전 달성을 위해서는 정책결정자와 산업 및 투자 분야 의사결정자들을 위한 구체적인 마일스톤 제시가 필요하다“며 구체적 마일스톤을 2022년까지 단기, 2030년까지 중기에 걸쳐 제시했다.

이들 지표는 수소차, 건물용 연료전지 등과 같이 수소의 잠재력이 크면서, 관련 기술 및 인프라 개발을 필수적으로 수반하는 분야에 초점을 맞춰 구성됐다. 예를 들어 보고서는 2022년까지 약 6만여 대의 승용차 보급 및 약 300여 개의 수소 충전소를 설치할 것을 제안하고 있으며, 같은 기간 약 370만 톤 규모의 국내 SMR 및 수전해 설비 보유를 제안하고 있다.

또한 2030년까지 심해풍력 또는 재생에너지 기반의 수전해 수소 수입을 위해 국내수소 수요의 절반에 해당하는 역량 250만톤 규모의 수소터미널을 설립하고, 약 총 등록차량 중 5%에 해당하는 약 50만대의 수소차 보급 및 수소버스 약 2만대, 전체 트럭의 약 3%에 해당하는 수소트럭 10만대, 택시 5만대 수소전환, 디젤기관차 전략 수소전환을 제안했다.

보고서는 “이러한 마일스톤 달성을 위해서 이해관계자들의 협업에 기반한 투자, 시장 및 인프라 확대, 비용 하락과 이로 인한 수요 견인의 선순환 구조를 만드는 것이 중요하다”며 “이러한 노력을 통해 한국은 수소에너지에 기반한 청정사회로의 진입과 동시에 경제 신성장 동력 발굴 및 에너지 안보 향상을 기대할 수 있을 것”이라고 봤다.

보고서는 또 민-관 협력을 통한 마일스톤 실현 지원이 필요하다면서 “공공부문 및 민간부문의 핵심 업체가 공동으로 수소 파트너십과 로드맵, 마일스톤을 구축해야 한다”고 제안했다.

이를 위해 마일스톤 대로 시장 장벽 극복을 위한 연구개발 및 시연용(RD&D) 자금 4500억 원 및 충분한 인프라 지원금을 제공할 것과 수소사회 실현의 각 부문 요소가 동시적으로 이루어질 수 있도록 모든 이해당사자들을 위한 리스크 경감 및 투자 유지 정책 수단 마련도 제안했다.

또한 보조금 수급에 따른 체감적 비용 목표 설정 등을 통해 모든 보조금을 비용 및 기술 목표 달성과 연계되도록 하고, 그 중 HRS 설치 비용, HRS에서의 수소 가격 등 Scale-up과 관련한 목표를 우선순위로 설정토록 할 것을 주문했다.

아울러 한국은 높은 인구밀도, 반도로서의 특성, 국내 제조업체의 강한 시장 지위와 수소 및 연료전지 기술 선도성의 측면에서 세계를 선도하는 이동형 연료전지 시장이 될 수 있다며 한국의 운송 시스템을 글로벌 수소 모빌리티 선도 시장으로 육성할 것을 제안했다.

이를 국내 모든 주요 도시 및 고속도로를 포괄할 수 있도록 2022년까지 300개 HRS를 설치하고, 국가 전체의 이동성을 구현한 이후 편의성 증대를 위해 증설할 것, 그리고 2022년, 2026년 마일스톤을 거쳐 2030년까지 버스와 택시를 탈탄소 파워트레인으로 전환할 것을 제시했다.

보고서는 수소 및 연료전지 산업 강화도 필요할 것으로 봤다. 보고서에 따르면 수소 밸류체인 내 일부 분야에는 한국이 두각을 드러내지만 나머지에는 역량, 관련 업체 및 기술이 부재한 만큼 역량이 부족한 부문의 경쟁력 있는 업체를 인수하거나 제휴해 특히 수소 생산 등 부족한 기술역량을 확보할 것을 제안했다.

보고서는 가스 네트워크의 탈탄소화를 위한 장기적 계획을 수립할 것도 제시했다.

특히 수소 파이프라인 네트워크 구축을 위한 장기 로드맵 수립하고, 순 수소 배관을 위한 이상적 방법을 연구, 재건축 재개발 지구에 우선 시행하되, 수소 배관이 적합하지 않은 곳을 위한 고압 수소 튜브, 액화 수소 등의 수송 기술 연구, 투자를 제안했다.

이외 지속가능하고 경쟁력있는 수소 공급산업 육성을 위한 국내 재생에너지 기반 수전해 수소 및 해외 수입 수소 등 청정수소를 경쟁력있는 가격에 공급도 제시했다.

이를 위해 상용 규모의 수전해 기술을 개발하기 위해 정책 지원과 보조금을 통해 가격 경쟁력이 생기기까지 초기 투자를 보조하고, 저비용, 탈탄소 수소를 심해 풍력 발전이나 해외에서 생산할 수 있는 파트너와 연계해 수소 수입 구조를 구축할 것을 주문했다.

아울러 수소 수입을 위해 액화 수소나 암모니아를 통한 터미널, 장비, 수송 등 해상수송 기술역량을 구축할 것도 필요하다고 보고서는 강조했다.

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