2050년까지 수소가 전 세계 에너지 수요를 충분히 충족시킬 수 있을까?

2050년까지 수소가 전 세계 에너지 수요를 충분히 충족시킬 수 있을까?

 

수소 생산은 전 세계 에너지 위기에 대한 잠재적인 해결책이며, 높은 에너지 함량과 제로 배출 가능성으로 인해 화석 연료의 대체재로 주목받고 있다. 이 글에서는 수소 수요의 변화하는 환경과 성장을 주도하는 정책, 그리고 앞으로 해결해야 할 과제에 대해 자세히 살펴본다.

 

요약: 청정 기술은 환경 오염을 줄이고 지속 가능한 미래를 만드는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 최근 몇 년 동안 청정 기술 분야에서 많은 발전이 이루어졌으며, 이러한 발전은 환경과 경제에 긍정적인 영향을 미치고 있다.   긍정적 시각: 청정 기술은 환경 오염을 줄이는 데 도움이 된다. 청정 기술은 화석 연료 사용을 줄이고 재생 가능 에너지 사용을 늘림으로써 대기 오염, 수질 오염, 기후 변화와 같은 환경 문제를 해결하는 데 도움이 된다.   청정 기술은 경제 성장을 촉진한다. 청정 기술 산업은 새로운 일자리와 경제적 기회를 창출함으로써 경제 성장을 촉진한다. 청정 기술은 에너지 안보를 강화한다. 청정 기술은 화석 연료에 대한 의존도를 줄임으로써 에너지 안보를 강화한다.   구체적인 사례: 태양광 및 풍력 발전과 같은 재생 가능 에너지는 전 세계적으로 빠르게 성장하고 있다. 2022년에는 전 세계 재생 가능 에너지 발전량이 2021년 대비 17% 증가했다. 전기 자동차는 내연기관 자동차에 비해 환경 오염을 줄이는 데 효과적이다. 전기 자동차는 배출가스를 전혀 배출하지 않으며, 내연기관 자동차에 비해 운행 중 소음도 적다.   수소 연료 전지는 내연기관 자동차와 같은 성능을 제공하면서도 환경 오염을 줄이는 데 도움이 된다. 수소 연료 전지는 연소가 필요하지 않으므로 배출가스를 전혀 배출하지 않는다.   결론: 청정 기술의 발전은 환경과 경제에 긍정적인 영향을 미치고 있다. 이러한 발전은 지속 가능한 미래를 만드는데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

요약: 최근 석유 기업들이 "청정 기술" 개발에 앞장서고 있다고 주장하고 있다. 하지만 이러한 주장은 사실상 "기존 사업을 유지하기 위한 꼼수"에 불과하다는 비판이 제기되고 있다.   내용: 최근 석유 기업들은 "청정 기술" 개발에 대한 투자를 확대하고 있다. 대표적인 예로, 엑손모빌은 2025년까지 200억 달러를 "청정 기술" 개발에 투자하겠다고 발표했으며, BP는 2030년까지 "청정 기술" 부문에서 100억 달러의 매출을 달성하겠다고 목표를 세웠다.   하지만 이러한 석유 기업들의 "청정 기술" 개발은 사실상 "기존 사업을 유지하기 위한 꼼수"에 불과하다는 비판이 제기되고 있다. 우선, 석유 기업들이 투자하고 있는 "청정 기술"은 여전히 개발 초기 단계에 있으며, 상용화까지는 상당한 시간이 소요될 것으로 예상된다. 따라서 석유 기업들이 "청정 기술" 개발을 통해 석유 산업의 위기에서 벗어날 수 있을지는 미지수이다.   또한, 석유 기업들이 투자하고 있는 "청정 기술"은 대부분 기존의 석유 생산 및 정제 시설을 보완하는 성격이 강하다. 즉, 석유 기업들은 "청정 기술" 개발을 통해 기존의 석유 산업을 지속시키겠다는 의도를 드러내고 있는 것이다.   결국, 석유 기업들의 "청정 기술" 개발은 "기후위기 해결"이라는 명분을 앞세워 기존의 석유 산업을 유지하려는 시도에 불과하다는 비판이 제기되고 있다.   삐딱한 정리: 석유 기업들은 "청정 기술" 개발을 통해 "기후위기 해결"에 앞장서고 있다고 주장하고 있지만, 이는 사실상 "기존 사업을 유지하기 위한 꼼수"에 불과하다. 석유 기업들은 "청정 기술" 개발을 통해 "기후위기 해결"이라는 명분을 얻고, 이를 통해 기존의 석유 산업을 지속시키겠다는 의도를 드러내고 있는 것이다.   석유 기업들의 이러한 행태는 "기후위기 해결"이라는 명분을 훼손하고, "기후위기 해결"에 대한 진정성을 떨어뜨리고 있다. 석유 기업들은 진정으로 "기후위기 해결"에 기여하고 싶다면, 기존의 석유 산업을 포기하고 "청정 기술"에 전면적으로 투자해야 할 것이다.

[본문]

 

에너지 목적의 수소 수요 증가

에너지 목적의 수소 수요는 향후 수십 년 동안 크게 증가할 것이다. 2030년대에는 전 세계에서 생산되는 1억3100만톤 중 2300만톤이 에너지 용도로 사용될 것이다.

 

2040년에는 에너지용 수소 수요가 비에너지용 수소 수요를 따라잡을 것이다. 2050년에는 전 세계 수소 공급량의 30%만이 비에너지 용도로 사용될 것이다. 총 39%는 수소를 에너지로 직접 사용할 것이고, 31%는 에너지 최종 사용자를 위해 암모니아 또는 전자 연료로 전환될 것이다.

 

향후 30년간 수소 수요 전망

이 10년 동안 높은 수소 가격은 수소 기술의 광범위한 채택을 방해할 것으로 예상된다. 따라서 유럽, 북미, OECD 태평양 지역 및 중국 정부는 정책 지원과 인센티브를 통해 수요를 촉진할 것으로 예상된다.

 

2030년대에는 수소 평균 가격이 2020년대 초에 비해 절반으로 떨어질 것이다. 에너지 운반체로서 수소 사용은 전 세계적으로 증가하겠지만, 비에너지 용도에 비해서는 여전히 미미할 것이다.

 

2040년대에는 탈탄소화를 달성하기 위해 수소 또는 그 파생물을 활용하기 어려운 다양한 부문에서 수요 다변화가 크게 강조될 것으로 예상된다.

 

수소 전환을 위한 정책

재생 가능한 저탄소 수소는 에너지가 안전한 미래를 위한 전략적 에너지 운반체로서 중요하다. 그러나 혁신 여정을 실현하려면 이해관계자의 협력을 촉진하고 의사 결정과 집단 역량을 조율하는 규제 프레임워크에 달려 있다.

 

생산, 유통, 사용에 이르는 수소 가치 사슬과 '생태계'를 함께 발전시킬 필요가 있다. 동시에 재생 가능한 수소를 생산하는데 필수적인 추가적인 재생 가능 전력의 활용과 탄소 포집 및 저장(CCS) 구현을 촉진하는 정책이 필요하다.

 

수소 수요 충족을 위한 정책의 현재 한계

수요를 촉진하기 위한 정책 시행에 있어 진전이 미흡하다. 시행 중인 대부분의 정책은 주로 구매 보조금을 통해 운송 분야의 수요 창출을 지원하는데 초점을 맞추고 있다(약 20개 국가에서 수소전기차 구매에 대한 보조금을 지급하고 있다).

 

현재 수소 수요의 상당 부분을 차지하고 있고 저공해 수소 수요를 창출할 수 있는 가장 실행 가능한 단기적 방법을 제공함에도 불구하고, 산업용 애플리케이션을 대상으로 하는 정책은 소수에 불과하다.

 

정책 및 규제 프레임워크가 목표로 삼아야 하는 장벽

규제 프레임워크와 정책은 안전을 최우선으로 하여 수소 스케일업에 대한 행정적, 기술적, 경제적 장벽을 극복하기 위한 맞춤형 조정이 필요하다.

 

이러한 장벽에는 비용, 재정 지원, 수요 및 경쟁, 기술 및 제조, 안전 및 위험, 인프라 및 간접적 조력자, 표준 및 인증 등이 포함된다. 수소 생산의 안전하고 신속한 확장을 촉진하고 인프라를 활성화하며 새로운 활용을 지원하려면 이러한 잠재적 장벽을 극복해야 한다.

 

 

수소가 글로벌 에너지 수요를 충족하기 위한 정책 입안자의 주요 고려 사항

재생 가능/저탄소 수소는 지속 가능한 에너지 운반체, 연료 및 화학 원료가 될 수 있으므로 정책은 여러 부문을 대상으로 해야 한다. 수소는 전기화가 복잡한 분야에서 탈탄소화를 지원할 수 있으며 지속 가능한 최종 제품(예: 암모니아/비료), 친환경 소재(예: 철강 및 알루미늄), 저탄소 화학물질(예: 메탄올 및 플라스틱)을 만드는데 사용될 것이다.

 

정책은 수소 활용을 지원할 수 있는 기술 발전의 가속화를 촉진해야 한다. 재생 가능 및 저탄소 수소 생산을 촉진하기 위해 정책은 재생 가능 전력 용량 확대, 탄소 포집 및 저장 기술, 신규 또는 개조된 가스 및 전력망 개발에 우선순위를 두어야 한다.

 

정책은 대규모 투자에 대한 장벽을 제거하는 것을 목표로 해야 한다.

 

주요 장애물로는 수소의 출처와 추적성을 보장하는 구조화된 프레임워크의 부재, 재생에너지와 CCS 용량을 확대하는 동시에 설비투자/운영비 지출을 줄여야 하는 필요성, 저탄소 수소 채택을 촉진하는데 있어 화석 연료에 대한 탄소 가격 인상과 같은 지원 메커니즘의 중요한 역할 등을 들 수 있다.

 

지역 수소 정책 개발

유럽 정책은 수소 생산 및 클러스터 개발 규모를 확대하기 위해 상당한 자금을 지원한다. 유럽에서는 탄소 가격 책정 강화를 통해 기존 화석 연료 기술에 대한 비용 경쟁력을 높이고 있다.

 

OECD 태평양 및 북미 지역은 유럽의 뒤를 잇고 있다. 또한 공급 측면을 추진하는 전략, 목표 및 자금이 있지만 탄소 가격 수준이 낮고 탄소 가격 책정 제도가 거의 없거나 전혀 없다.

 

중국은 최근 국가 배출권 거래제 확대와 함께 2035년까지의 자금 및 수소 전망에 대한 포괄적인 개요를 제공했다. 그러나 도로 운송 이외의 부문에서는 아직 명확한 정책 프레임워크가 확립되지 않았다.

 

2050년까지 수소가 전 세계 에너지 수요를 충분히 충족시킬 수 있을까?

수소는 현재 전 세계 에너지 믹스에서 차지하는 비중이 매우 작으며, 수소의 생산은 대부분 화석 연료에 의존하고 있어 온실가스 배출을 초래할 수 있다.

 

탈탄소화 및 지속가능성 목표를 달성하기 위해서는 재생 에너지원, 저탄소 공급원료, 수소 저장 및 운송 기술의 발전에 의존하는 수소 생산 기술에서 상당한 발전이 필요하다.

 

수소 기술의 개발과 보급을 가속화하기 위해 전 세계 정부, 산업계, 연구 기관에서 지속적인 정책을 추진하고 있다. 이러한 정책이 기술적, 경제적, 사회적 과제를 성공적으로 해결한다면 2050년까지 수소가 전 세계 에너지 수요를 상당 부분 충족시킬 수 있을 것이다. 하지만 청정 에너지원으로서 수소의 잠재력을 최대한 실현하기 위해서는 지속적인 투자, 혁신, 다양한 이해관계자 간의 협력이 필요하다.

 

결론

2050년까지 전 세계 에너지 수요를 충족시킬 수 있는 수소의 잠재력은 기술 발전, 경제성, 정책적 지원, 사회적 수용성에 달려 있다. 수소는 다재다능한 청정 에너지 운반체가 될 수 있는 잠재력을 가지고 있지만, 생산 비용, 저장, 운송, 안전과 관련된 문제를 극복하는 것이 광범위한 채택을 위해 매우 중요하다.

 

 

참고 문헌 및 추가 자료

IEA (2021) 글로벌 수소 검토 2021. 국제 에너지 기구, 파리. https://www.iea.org/ reports/global-hydrogen-review-2021

Jordal, K. et al. (2015). 석탄 가스화에 기반한 CO2 포집을 통한 고순도 수소 생산. Energy, 88(7), 1234. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0360544215004788

Mneimneh, F. et al. (2023). 그린 수소를 통한 지속 가능한 개발 달성을 위한 로드맵. Energies, 16(3), 1368. https://www.mdpi.com/1996-1073/16/3/1368