안녕하세요 스타벅 입니다.
오랜만에 수소 얘기를 좀 해보려고 합니다. IRENA라는 국제기구가 있더라고요. International Renewable Energy Agency인데요 재생에너지와 관련된 국제기구입니다.
IRENA에서 이번 1월에 두바이 아부다비에서 행사를 개최했습니다. 문재인 대통령도 중동 순방하면서 그 행사에 참석을 해서 개막식 기조연설을 했습니다.
확실히 수소는... 단어 자체가 파란색 혹은 녹색과 잘 매칭이 됩니다.
1. 에너지 원료 트레이딩 변화
아무리 IRENA에서 발표한 자료이지만 2050년에는 바이오 에너지가 에너지원의 반을 차지할 거라고 예상하고 있습니다. 당연히 원유의 비중은 가장 크게 줄어들고 석탄은 사라집니다. 암모니아, 메탄, 수소의 비중도 눈에 띄게 증가하고요 가스 비중은 약간 줄어드네요. 한 가지 의문점은 Value of Trade 가 거의 변동이 없다는 것입니다. 현재 가장 비싼 에너지 연료들의 가격이 많이 싸진다고 볼 수도 있고요 물가 상승률 고려를 안 한 거 같기도 합니다.
2. 수소 예상 수요 (2050년)
2020년 기준 전 세계 수소 수요는 약 1억 톤이 조금 넘고 있습니다. 하지만 2050년에는 IRENA, IEA, Hydrogen Council 등에서는 4억 톤이 넘는 수요 증가를 예상하고 있습니다. 또한 현재는 모두 그레이 수소 수요이지만 2050년에는 그린 수소의 수요가 큰 폭으로 증가하고 블루 수소도 수요가 1억 톤 이상 될 것으로 예상하고 있습니다.
3. 국가별 수소 소비 현황과 수소의 수요처
2020년 기준 연간 수소 소비를 국가별로 살펴보면 중국이 약 2,400만 톤으로 가장 큽니다. 그리고 미국이 1,100만 톤, 인도가 700만 톤, 러시아 600만 톤, EU가 600만 톤으로 뒤를 잇고 있습니다.
그럼 수소는 어디에 쓰이는 걸까요? 수소는 산업용으로 정제소나 철강 생산을 위해 쓰입니다. 또한 전력 발전, 연료, 난방용, 운송에 쓰일 수 있습니다.
수소의 사용처
4. 수소의 구분
수소 경제를 알기 위해 가장 기본이 되는 내용이 IRENA 핸드북에 또 실렸습니다. 수소는 그레이 수소, 블루 수소, 그린 수소로 나뉩니다. 당연히 그린 수소는 탄소 배출이 없는 수준이고요. 그레이 수소는 현재 우리가 사용하고 있는 수소이며 이산화탄소 포집 기술과 시설이 확대되면 블루 수소의 사용도 많아질 거 같습니다. 블루 수소만 되고 탄소 배출이 많이 줄어들긴 하네요. 그레이 수소에 비해 2~9배가량 탄소 배출을 줄일 수 있습니다.
5. 수소 정책과 전략의 장애물
수소 정책과 전략을 세우는데 장애물은 어떤 것들이 있을까요?
1) 비용: 청정 수소, 특히 녹색 수소의 비용은 고탄소 연료에 비해 여전히 높습니다. 생산 비용뿐 아니라 수소를 운송, 변환 및 저장하는 비용도 높습니다. 최종 사용을 위해 청정 수소 기술을 채택하는 것은 비용이 많이 들 수 있으며 CCS는 아직 대규모로 확대되지 않았습니다.
2) 기술 성숙도: 아직 탈탄소화에 필요한 수소 가치 사슬의 일부 기술 준비 수준이 낮고 대규모로 입증해야 합니다. 예를 들어, 수소로만 작동하는 것은 현재 선반에서 사용할 수 없으며 해상에서 무역에서 액체 수소를 운반할 수 있는 프로토타입 선박은 단 하나뿐입니다.
3) 효율성: 수소 생산 및 변환은 생산, 운송, 전환 및 사용을 포함하는 가치사슬의 각 단계에서 상당한 에너지 손실을 초래합니다.
4) 충분한 재생 가능 전력: 2050년까지 전해조로 수소를 생산하면 21000 TWh에 근접하는데 이는 오늘날 전 세계적으로 생산되는 전력과 거의 맞먹는 양입니다. 최종 사용 부문이 전기화되고, 재생 가능한 전기가 충분하지 않으면 녹색 수소에 병목 현상이 발생할 수 있습니다.
5) 수소 정책 및 규제 불확실성: 140개 이상의 국가에서 탄소 제로 달성을 약속했지만 향후 수십 년 내에 배출량이 감소할 경우 이러한 목표가 달성되는 속도는 여전히 불확실합니다. 대규모 개발 및 배포를 지원하려면 안정적이고 장기적인 정책 프레임워크가 필요합니다.
6) 표준 및 인증: 국가에는 생산 및 인증을 추적하기 위한 제도화된 메커니즘이 부족합니다.
7) 투자 우선순위 문제 : 필요한 것을 만드는데 닭(수요)과 달걀(투자)의 문제가 있습니다. 수소를 위한 인프라 수요가 없으면 대규모 생산에 대한 투자는 여전히 너무 위험합니다. 비용을 절감할 수 있지만 규모의 경제 없이는 기술 비용이 너무 많이 듭니다.
6. 녹색 수소를 만들기 위한 지정학적 고려
녹색 수소를 만들기 위해서는 에너지 원천이 재생에너지나 전기 에너지였습니다. 대표적인 재생에너지는 태양열과 풍력 발전입니다. 따라서 아래 지도를 보면 녹색 수소 생산에서 지정학적으로 어떤 나라들이 유리할 수 있을지 가늠해 볼 수 있습니다. 태양열 발전을 위해 가장 잠재력이 있는 곳은 아무래도 아프리카입니다. 또한 풍력 발전을 위한 바람이 센 곳은 남극과 북극 지역입니다. 두 재생에너지 원천도 지정학적으로 극과 극인 것이 흥미롭습니다.
7. 수소의 운송
수소를 운송하기 위한 거리와 비용의 상관관계도 나와 있습니다. 멀리 운반할수록 암모니아 형태로 수소를 운송하는 게 유리하며 거리가 짧을수록 파이프라인으로 수소를 운반하는 것이 효율적입니다.
정리해보면 앞으로 에너지 시장은 탄소 절감과 탈탄소화가 가장 핵심적인 고려 사항이 될 거 같습니다. 따라서 화석연료는 10년~20년 길게는 30년 뒤면 에너지 시장에서 퇴출될 거 같습니다. 그 대체 에너지원으로 수소가 될지 암모니아나 메탄올, 바이오 에너지가 될지는 지켜봐야 할 거 같습니다. 또한 녹색 수소 생산은 기존의 화석 연료 트레이딩과 주요 생산국 중심에서 변화를 할 수도 있다는 생각이 듭니다.
끝.
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