전세계적으로 그린 열풍이 거세다. 깨끗한 환경, 지속가능한 에너지 체계의 확립을 위해 세계 각국 정부는
온갖 노력을 아끼지 않고 있다. 이러한 움직임의 중심에 신재생에너지가 있다. 태양광, 풍력과 같은 신재생에너지는 이미 상용화가 이루어지고 있다. 하지만 궁극적으로 화석연료를 대체할 것으로 기대되던 수소에너지의 진행
속도는 상대적으로 더디다. 수소에너지의 상용화 지연은 수소에너지 자체의 근원적 문제라기보다는 타깃 어플리케이션 선정과 같은 접근 방식의 문제에서부터 비롯되었다고 볼 수 있다. 이러한 가운데 우리나라는 수소에너지 보급 및 발전을 위해 가정용/발전용 연료전지의 상용화에 지원을 아끼지 않겠다는 정책을 발표했고 대기업의
참여도 활발하게 이루어지고 있는 상황이다. 우리나라가 수소에너지 시장 성장을 주도하고 상용화를 가속화하기 위해서는 정부와 기업의 긴밀한 협력을 통해 산적해 있는 과제들을 해결해야 할 것이다.

< 목 차 >

Ⅰ. 수소에너지에 대한 논란
Ⅱ. 수소에너지 상용화 지연 이유
Ⅲ. 잠재력이 큰 우리나라의 수소에너지
Ⅳ. 수소에너지 시장 선점을 위한 과제

Ⅰ. 수소에너지에 대한 논란

논란 1. 청정에너지인가?
우선 수소 제조에 대한 청정성 논란이다. 수소는 우주에서 가장 풍부한 원소다. 현재 생산되고 있는 대부분의 수소는 경제성의 이유로 천연가스, 석탄 등 화석연료에서 추출되고 있기 때문에 CO2가 부산물로 생성될 수밖에 없다
물을 전기 분해해서 수소를 추출하는 방법도 아직까지는 논란을 피해가기 어렵다. 전세계 발전량 중 40% 이상을 차지하는 화력 발전을 이용하게 되면 화석연료를 사용할 때와 마찬가지로 CO2가 발생된다. 이에 대한 대안으로 태양광, 풍력 등 재생에너지와 원자력을 이용한 전기 분해가 논의되고 있고 이와 더불어 바이오매스, 박테리아 등을 이용하는 방법도 개발되고 있다. 아직까지는 재생에너지와 원자력 발전을 이용하여 수소를 제조하는 것은 ‘전기→수소→전기’의 프로세스가 필요하여 비효율적이라는 반론도 있다. 하지만 전기는 특성상 저장이 용이하지 않기 때문에 잉여전력을 흘려 보내는 것보다 수소를 제조하여 에너지를 저장해 놓는 것이 낫다는 판단이다. 이처럼 수소의 청정성 논란은 제조 측면만이 아니라 소비를 포함한 전체의 관점에서 접근할 필요가 있다.

논란 2. 고효율인가?
둘째, 수소 자체의 에너지 효율은 높지만 수소를 추출하는 과정에서 나타나는 에너지 손실에 따른 효율 저하에 대한 논란이 있다. 하지만 수소를 생산하는 데 필요한 에너지 소모보다 연료전지의 발전 효율이 높고 가정용/발전용은 발생되는 열까지 사용할 수 있어 전체적인 수소에너지의 효율은 높다고 할 수 있다. 수소의 질량당 에너지 밀도는 142kJ/g으로 다른 화석연료와 비교했을 때 휘발유의 4배, 천연가스의 3배 수준이다. 단순 비교로 보면 같은 양으로 3~4배의 에너지를 낼 수 있다는 얘기다. 수소를 이용한 연료전지 발전 효율도 47%로 화력 35%, 태양광 17%보다 높다. 하지만 수소 제조에 필요한 에너지 소모량 등을 감안했을 때에는 논란의 여지가 있다. 가정용 연료전지의 경우 천연가스 개질을 통해 수소를 추출하면 개질 효율은 60%이다. 여기에 연료전지의 발전 효율 47%를 감안한다면 총 발전 효율은 30% 이하다. 이와 함께 발생되는 열을 이용, 난방과 온수로 사용할 수 있는데 이 때 열효율은 40% 이상이다. 그러므로 가정용 연료전지의 총 에너지 효율은 발전 효율과 열효율을 합쳐 70% 수준이다.

논란 3. 안전한가?
셋째, 안전성 문제도 수소에너지의 장밋빛 미래에 대해 발목을 잡는다. 그러나 수소의 강한 확산성 등 수소의 물리적 특성과 수소 저장 기술 개발을 통해 안전성에 대한 논란을 잠재울 수 있을 것이다. 수소는 강력한 폭발력을 내재하고 있는 가연성·폭발성 가스다. 뿐만 아니라 수소의 확산성이 천연가스의 4배, 가솔린의 12배에 달하기 때문에 폭발시 파괴력도 그만큼 강력하다. 그러나 수소뿐만 아니라 천연가스, 석유를 포함한 모든 종류의 연료가 폭발의 위험성을 안고 있어 취급에 세심한 주의를 필요로 한다는 점을 전제로 생각하면 수소만이 가지고 있는 문제점은 분명 아니다. 수소의 강력한 확산성은 폭발력 증대의 원천이기도 하지만 수소가 공기 중에 누출됐을 때 천연가스처럼 특정공간에 축적되지 않고 신속히 사라질 수 있다. 이로 인해 대량으로 누출되지만 않는다면 자연발화 되더라도 순간적으로 화염이 일었다가 사라지는 플래시화재(flash fire) 수준에 머무른다.

Ⅱ. 수소에너지 상용화 지연 이유

산업적 측면 : 타깃 어플리케이션 선정의 문제

정책적 측면 : 보급을 위한 지원 미흡

기술적 측면 : 경제성 확보를 위한 기술 혁신 미흡


Ⅲ. 잠재력이 큰 우리나라의 수소에너지


우리 정부는 2008년 9월 그린에너지산업 9대 분야를 중점 육성하여 2030년 세계시장 점유율을 13%로 목표로 한다는 계획을 발표했다. 여기에 수소연료전지도 차세대 성장 동력으로 포함시켰다. 수소연료전지를 세계시장 잠재력이 커서 기술 우위 확보가 시급한 기술로 분류하여 2030년까지 세계 M/S 15%를 목표로 향후 5년간 총 3,400억원을 투자, 2020년까지 가정용 연료전지 10만대를 보급하겠다는 계획이다. 이 같은 적극적인 움직임은 지지부진한 수소에너지의 상용화를 앞당겨 시장을 선점하겠다는 의지로 보인다. 그렇다면 수소에너지 시장에서 일본, 미국에 비해 기술적으로 열세인 우리나라가 주도권을 가지고 갈 수 있을까?

보급을 위한 정책적 지원 강화

가정용, 발전용부터 상용화 기대… 대기업 참여 가속화

내수시장 확대에 적합한 환경 조건


Ⅳ. 수소에너지 시장 선점을 위한 과제

앞서 살펴본 바와 같이 우리나라가 연료전지 시장, 더 나아가서는 수소에너지 시장을 개화시키는 데 주도적 역할을 할 수 있는 징후들은 곳곳에서 발견되고 있다. 하지만 이를 가속화시켜 상용화를 앞당기기 위해서는 정부와 기업의 긴밀한 협력이 급선무다.

소비자 인식 제고 : 정부

재정적 지원 확대 : 정부

가치사슬 전반의 균형 잡힌 기술 확보 : 정부 + 기업

불확실한 미래에 대한 투자는 결정하기 힘든 문제다. 특히 이윤 추구를 목적으로 하는 기업이 장기적인 안목을 갖기는 쉽지 않다. 하지만 우리나라의 수소에너지 사업은 태양광, 풍력 등 이미 에너지 선진국들이 시장을 선점해 버린 사업을 쫓아가는 모습이 아니라 시장을 주도해 나갈 잠재력이 크다. 아직까지 시장은 열리지 않았고 각국이 비슷한 출발선상에 서있기 때문이다. 기술적으로는 조금 뒤져있는 상태이지만 이는 상용화를 앞당김으로써 해결할 수 있는 문제라고 생각한다. 주요 국가들도 각국의 지역적 특성 및 강점을 살리는 방향으로 지원을 아끼지 않고 있다. 영국과 덴마크는 풍력을, 미국과 일본, 독일은 태양광에 힘을 싣고 있다. 이처럼 우리나라도 잘할 수 있고, 잘할 수 있는 환경에 있는 수소에너지에 주목해야 할 때다. 새롭게 시작된 수소에너지의 주도권 경쟁에서 주도자가 되는지 아니면 종속자로 남는지에 대한 것은 우리의 선택에 달려있다.