독일의 수소 경제 현 위치는?

수소 경쟁이 시작되었다. 독일은 수년간의 연구 덕분에 우위를 점할 수 있었다. 하지만 중국과 미국도 막대한 투자를 하고 있다. 그렇다면 독일의 수소 경제도 한때의 태양광 기술과 같은 운명에 직면하게 될 것인가?

만야 뷔르(Manja Wühr): Vogel Communications Group 매니지먼트 편집자.

핵심 내용

  • ‘국가 수소 전략’에서 높은 보조금이 그린 수소 경제를 위한 길을 열었다.
  • 미국 정부는 앞으로 몇 년간 수소 기술 개발에 수십억 달러를 투자할 계획이다.
  • 수소가 중국 중앙 정부의 아젠다에 올랐다. 중국의 높은 태양열 발전 용량이 유리한 전제 조건이 되고 있다.

‘수소’는 큰 기대를 받고 있는 작은 기체이다. 이 수소가 화석 연료를 대체하고, 재생 에너지를 저장하며, 기초 물질과 원료의 역할을 하고, 이동성을 기후 중립적으로 만든다고 한다. 요약하면, 정치, 경제, 산업계는 수소를 에너지 전환의 핵심으로 보고 있다. 공통의 목표는 독일에 그린 수소 경제를 확립하는 것이다. 2020년 6월에 결의된 ‘국가 수소 전략’이 이를 위한 기반을 마련하는 것이며, 수소 생산과 사용을 위한 조건을 완화하고 광범위한 연구를 시작하기 위한 것이다.

최신 뉴스에서 독일 연방 정부는 2021년에 수소 연구를 위해 7억 4천만 유로(원화로 1조 원)를 제공한다. 대규모 전해조를 시리즈 생산으로 이전(H2Giga) 하고, 해상에서 수소 생산을 연구(H2Mare) 하고, 수소 수송 기술을 확립(Transhyde) 하기 위해 선도 프로젝트에 자금을 지원한다. 이런 식으로 독일 수소 경제의 장애물이 제거되어야 한다. 따라서 독일은 연구 전략을 계속 진행하고 있다. 예를 들어, Kopernikus 프로젝트와 Carbon2Chem과 같은 기후 중립에 수년 동안 투자해 왔다. ‘Horizon 2020’와 그 후속으로 ‘Horizon Europe’과 같은 연구 이니셔티브가 있는 EU에도 동일하게 적용된다. 이를 통해 수소 경제도 큰 혜택을 얻었다.

다른 빅 플레이어는 아직 없다. “아시아와 유럽연합은 최근 몇 년 동안 에너지원으로 수소에 연간 20억 달러(원화로 2조 4천억 원)를 투자했습니다. 반면에 미국 에너지부(DOE)는 지난 10년 동안 수소 기술 연구 및 개발을 위해 연간 1억~2억 8,000만 달러를 지출했습니다.”(울리히 우만, 미국 워싱턴 GTAI(Germany Trade and Invest) 주재원) 설상가상으로 미국 정부는 에너지 정책 목표를 직접 실행할 수 없다. “다른 국가와 달리 미국은 국가적인 수소 전략이 없습니다. 에너지 정책은 50개 주가 각각의 관할권을 가지고 있습니다.”(울리히 우만)

그는 독일 연방의 경제 개발 기관을 위해 독일의 수출 지향적인 중소기업을 위해 귀중한 정보를 제공하고 있다. 성과도 없지 않다. “미국과 비교할 때 유럽 연합이 잘 하고 있으며 특히 새로운 수소 기술에서 최전선에 있습니다. ITM Linde Electrolysis와 Siemens 그리고 PEM-Elektrolyseur와 같은 많은 유럽 회사가 경쟁하고 있습니다. 물론 우리는 파트너인 De Nora와 함께 이 분야에서 활발하게 활동하고 있습니다.”(헬무트 크나우테). 헬무트 크나우테는 Thyssenkrupp Industrial Solutions에서 기술 혁신 및 지속 가능성을 책임지고 있다.

미국이 따라잡고 있다

하지만 이대로 가만히 있어서는 안 된다. 미국 정부도 향후 수소 기술 연구에 막대한 투자를 계획하고 있다. 자금 가운데 일부는 지난 8월 초, 상원을 통과한 인프라 패키지에서 나온 것으로 알려졌다. 수소 경제를 위해 80억 달러(원화로 9조 5천억 원)의 자금이 제공되었다. 특히 Siemens Energy 미국 자회사가 이 분야에 크게 관여하고 있다. 인프라 패키지는 아직 하원을 통과하지 못했지만, 어떤 결정을 내리든 “수소 문제는 논쟁의 여지가 없이, 민주당원과 공화당원 모두 찬성할 것입니다.”라고 GTAI 시장 관찰자인 울리히 우만은 확신한다.

미국은 연료 전지의 에너지 운반 매체와 저장 매체로써 그리고 연료로서 수소의 잠재력이 크다고 보고 있지만, 그 기대치는 유럽이나 중국보다 높지 않다. “미국에서는 수소 기술이 아직 성숙하지 않으며, 아직 연구 개발 단계에 머물러 있습니다.”(울리히 우만) 미국인들은 전기로 전환할 때 발생하는 용량 손실의 높은 비용에 대해 비판적이다. 수소가 파이프나 터빈을 얼마나 부식시킬 수 있는가? 또한 수소를 천연가스 네트워크를 사용하여 수송할 수 있는가? 등 수소의 저장 및 사용에 대해 질문이 아직 많이 있다.

최근 몇 년 동안 독일과 유럽이 많은 경험을 쌓은 분야가 이 분야이다. 수소로 인한 취성을 방지하는 강철, 천연가스 네트워크의 사용과 그린 수소의 효율적인 생산이 바로 그것이다. “이는 미국에 있는 독일 기술자들에게 좋은 비즈니스 기회가 됩니다.”(울리히 우만) 그는 독일 공급업체가 OEM에 편승하거나 미국 회사와 직접적인 비즈니스를 창출하여 미국 시장을 살펴보도록 권장한다.

미국의 수소 애플리케이션 시장 규모(단위: 10억 USD)

중국이 그린 수소에 의존한다

중국의 상황은 어떠한가? 2020년 중국 정부는 야심찬 기후 변화의 목표를 달성하기 위해 수소를 주요 의제로 삼았다. 시진핑 국가 주석은 중국이 2060년까지 기후 중립적인 운영을 목표로 하고 있다. 시장 조사 기관이자 컨설팅 대행사 Asia Waypoint Henrik Bork의 전무이사인 울리히 우만에 의하면 중국의 총 수소 생산 능력은 연간 2,500만 톤으로 추산되며, 이미 세계적인 선두 국가가 되었다. 수소 생산은 화학 생산의 부산물이다. 보고서에 따르면 현재는 에너지원으로서의 역할을 제대로 못하고 있다고 있으며, 국가 에너지의 1% 미만이며, 이 비율은 2050년까지 10%로 증가할 예정이라고 한다. 중국은 이 목표를 달성하기 위해 수소 프로젝트에 막대한 투자를 하고 있다.

수소가 탈탄소화에 기여하려면 재생 가능한 소스에서 가져와야 한다. 하지만 현재 중국 수소의 60% 이상이 석탄에서 생산합니다. 중국의 선도적인 생산 능력과 태양 전지 설치는 회색 수소에서 그린 수소로 가는 길을 열어준다. 2019년에 태양광 시스템의 용량은 204GW였다. 이 용량 덕분에 중국의 태양광 발전 가격이 특히 저렴하여, 친환경 수소의 경제적 생산을 위한 기본 요건이 되고 있다.

미국에서도 저렴한 전기가 친환경 수소의 경제적 생산을 위한 성공 요인이 되고 있다. GTAI 보고서에 의하면 이는 중서부와 텍사스의 육상 풍력 발전 단지에서 나온다고 한다. 재생 가능 에너지에 대한 세금 감면이 녹색 전력 가격을 낮추고 수소 가격도 낮추고 있어, 미국의 산업용 가스 제조업체는 이미 입지를 다지고 있다. 펜실베이니아주 알렌타운의 Air Products & Chemicals는 7월에 Thyssenkrupp와 전략적 파트너십을 체결하였다. 독일 파트너의 전기 분해를 이용하여 그린 수소를 생산할 공장이 계획되어 있다.

연료와 화학 그리고 철강 등 사용자 시장은 성장 잠재력이 있다

수소의 용도는 다양하다. 예를 들어, 캘리포니아는 연료 전지 기술에 의존하고 수소 충전소에 막대한 투자를 하고 있다. GTAI 주재원 울리히 우만은 2019년 말 서부 해안에 이미 약 40개의 수소 충전소가 있다고 보고하였다. 2025년까지 200개를 목표로 하고 있다. 그에 비해 워싱턴주 최초의 수소충전소는 2021년 말에나 문을 연다고 하며, 워싱턴주는 전기 모빌리티에 더 중점을 두고 있다.

또한 수소는 발전용 발전소의 에너지 운반체로써 전략적으로 중요하다. 앞으로 석탄 화력 발전소는 가스를 전환할 예정이며, 우선은 천연가스를 사용하다가 점차적으로 수소가 추가될 예정이다. GTAI는 2025년까지 유타주에서 70%의 천연가스와 30%의 그린 수소로 발전소를 운영할 계획이며, 2045년부터는 100% 수소로 전환하여 운영할 계획이다.

수소는 또한 중국에서 엄청난 성장 잠재력을 가지고 있다. 중국 전문가인 헨릭 보르크는 중국 지방에서 일종의 ‘수소열’이 번지고 있다고 하였다. 보조금 혜택을 받기를 원한다. 중앙 정부는 약 2억 2천만 유로(원화로 3천억 원)로 도시 클러스터에서 연료 전지 산업을 육성하고 있으며, 이미 광둥성과 산둥성, 후베이성, 장쑤성, 허베이성 그리고 내몽골 등이 신청했다. 목표는 야심 차다. 보고서에 의하면 2025년까지 중국 도로에 연료 전지 차량 100,000대를 운행할 계획이며, 이는 2035년에 백만 대에 이를 것이다. 중국에서도 수소 충전소 네트워크가 빠른 속도로 확대되고 있다. 2020년 11월 현재 전 세계에 설치된 458개의 수소 충전소 가운데 88개가 중국에 있다. 현재도 계속 상승하고 있다. 헨릭 보르크가 보고한 것처럼 이러한 분위기는 모빌리티에만 그치지 않고 있다. 일부 지방에서는 생산과 저장에서 운송, 충전소에 이르기까지 자체 수소 공급망을 구축하기를 원하고 있다.

결론: 수소가 중국에서만 급성장하고 있는 것은 아니다. 미국은 바이든 행정부 하에서 주도적으로 수소 대열에 뛰어들고 있다. 미국 정부도 이를 위한 연구 개발에 수십억 달러를 투자하고 있다. 울리히 우만은 미국 민간 부문이 수소 프로젝트에 대한 신속한 투자가 따를 것이라 믿고 있다. 바로 이점에서 독일 수소의 노하우를 수출할 수 있는 잠재력이 있다. 중국이 태양광과 풍력으로 저렴한 전기를 생산하여 다른 나라보다 저렴하게 그린 수소를 생산하는 데 성공하면 태양광 기술과 유사한 기술 경쟁이 중국으로 향할 수 있다.