나라별 수소 로드맵 및 필요기술, 기업 파악

전 세계는 기후변화 대응을 위해 지구 평균기온 상승을 산업화 이전 대비 1.5도씨로 제한하기로 함으로써 화석연료 대신 친환경 수소연료를 대안으로 제시하고 있습니다. 각국은 어떠한 수소 로드맵을 통해 수소산업 생태계를 목표로 하는지 확인하고, 필요한 기술 및 관련 기업들을 파악해보도록 하겠습니다. 이러한 일련의 과정은 미래 수소 로드맵을 제시 함으로써, 기후 위기 대응을 위해 국제사회에 의무를 다하고자 하는 역할입니다. 

 

 

 

 

수소 경제 로드맵 계획 (한국, 미국, EU, 일본)

수소는 탈 탄소산업으로 연소 시 탄소배출이 없는 것이 특징이며, 우주 질량의 75%를 차지할 만큼 풍부하여 친환경 에너지원으로 큰 잠재력을 지니고 있을 만큼 잠재력이 상당한 수소산업을 어떤 로드맵에 의해 발전시킬지 확인해보도록 하겠습니다.

    ◆ 한국 : 수소경제 활성화 로드맵('19.1)

            ▷ 2019.1월 수소경제 선도국으로 도약을 위한 정책 발표

    ◆ 미국 : H2@Scale('19.3)

            ▷ 2019.3월 미국 에너지부(DOE, Department of Energy)는 수소산업 발전을 위한 H2@Scale 프로젝트 발표

    ◆ 유럽 - EU 수소 전략

            ▷ '2020.7월 EU 집행위원회는 2050년까지 연간 6,300억 유로의 수소경제 목표 발표

    ◆ 일본 - 수소 기본전략('17.12)

            ▷ '2017.12월 세계 최초 수소경제 실현 목표 발표(2030년까지 실행 계획 포함)

 

한국의 수소산업 로드맵 활성화 방안(2050년 까지)

한국의 수소산업 생태계는 범 정부 정책으로 2050년까지 계획으로 추진되며 전문인력 양성을 통해 수소 산업의 글로벌 표준을 정립하여 안전, 핵심 기술, 기업 지원, 운송, 유통, 판매, 수출 등의 대규모 밸류체인을 구축하는 것이 목표입니다. 이러한 목표를 이루기 위해 수소산업 활성화 방안 후속으로 수소경제 표준화 전략 로드맵('19.4), 수소기술개발 로드맵(19.10), 수소 안전관리 종합대책('19.12)을 차례로 발표하였습니다.

• 모빌리티 활용 : 수소 자동차(자동차, 택시, 버스, 트럭, 선박, 열차, 드론) 생태계 구축
• 에너지 활용 : 발전용 연료전지 개발, 보급, 수소 가스터빈 기술 개발
• 수소생산 : 그레이 수소에서 그린 수소로 전환
• 저장, 운송 : 액체, 액상, 고체 저장 방식 확산 및 전국 파이프라인 구축
• 안전 : 안전관리 체계 확인

 

미국의 수소산업 로드맵 활성화 방안(2030년 까지)

미국의 수소산업 생태계는 2017년 수소 생산기술 개발을 활성화하기 위해 에너지 부서와 자동차 기업(4개), 에너지 기업(5개), 협회(3개)로 구성된 기술팀인 US.DRIVE를 발족하여 수소생산기술로드맵을 발표함으로써 7가지의 수소 생산기술에 대한 목표 전략을 발표하였습니다. 

• 7가지 수소 생산기술 전략 : 천연가스 개질, 바이오 연료 개질, 석탄 및 바이오매스 가스화, 수전해, 열화학, 광전기화학, 바이오

이후 2019년에 에너지 부서에서 수소 산업의 기술개발 촉진을 위해 H2@Scale라는 프로젝트를 발표하였죠. 이 프로젝트의 주된 내용은 생산단가를 낮춘 수소의 생산, 운송, 활용, 저장 등에 대한 산업 생태계를 지원하고, 다양산 수소 생산 및 활용 연구에 대해 기술개발의 전략을 제시하고 있습니다. 따라서 2030년까지 미국 내 수소 자급률을 100% 목표로 추진하고 있죠.

최근 2021년 10월에는 원자력에서 청정 수소 에너지 생산을 위한 기술개발을 위해 원자력 에너지 부서에 대규모 지원 예정을 통해 1kg당 1달러라는 목표를 담고 있습니다.

 

유럽의 수소산업 로드맵 활성화 방안(2050년 까지)

유럽의 로드맵의 목표는 2020년 청정 수소가 에너지 소비의 2%에 해당하지만 2050년까지 13~14%까지 활성화한다는 계획으로 연간 수소 매출을 6,300억 유로로 제시하고 있습니다. 따라서 연간 1천만 톤의 청정 수소를 생산한다는 내용을 담고 있습니다. 세부적인 내용에는 청정 수소 활용을 화석연료 대체가 어려운 산업에 활용하며 일자리 14만 개를 창출한다는 계획입니다. 

독일의 경우 2050년 국가 수소 전략을 발표함으로써 화석연료 산업의 대표 격인 철강, 화학분야에 수소연료로 대체하여 수소 인프라 정립, 수전해 설비를 추가적으로 설치할 예정입니다.

 

일본의 수소산업 로드맵 활성화 방안(2050년 까지)

일본의 경우 2017년 세계 최초로 수소산업 로드맵을 발표하였으며, 자국 내 수소 공급량을 2017년 연간 200톤에서 2050년 연간 천만 톤의 목표를 제시하였으며, 단가 또한 동일 기간 100엔에서 20엔으로 낮추는 내용을 담고 있습니다. 

 

 

 

 

필요 기술

수소 저장 기술

기체 상태, 액체 상태, 고채 상태로 안전하게 유지할 수 있어야 하며, 화학적 변환 방식에 따라 저장 능력이 좌우됩니다. 

• 기체 상태의 저장 : 기체 상태의 수소의 부피를 줄일 고압에도 사용 가능한 저장탱크가 필요
• 액체 상태의 저장 : 액체 상태의 수소는 약 -250도씨에서 액화가 필요한데, 버틸 수 있는 극저온 단열 저장탱크가 필요
• 고체 상태의 저장 : 고체 수소를 저장하기 위해서 수소 저장 합금, 다공체 흡착 물질을 이용할 수 있는 기술 개발 필요

 

수소 운송 기술

파이프 라인, 트레일러, 탱크로리 등을 이용한 운송방법 등이 있으며, 기본적으로 안전성, 효율성 등이 필요됩니다.

• 기체 운송(튜브 트레일러, 파이프라인) : 파이프라인은 장기적으로 수요가 필요한 지역에 사용되며, 튜브 트레일러는 사용빈도수가 적은 지역에 적합하기 때문에 대규모 시설 및 안전성 확보 필요
• 액체 운송(탱크로리, 선박) : 극저온 탱크로리를 통해 기체 운송보다 약 5배의 수소를 운송, 저장 가능하며, 안전성 확보를 위한 기술 필요

 

수소 생산기술

과거 포스팅 한 내용 있으니 필요하시면 참고하세요

수소 생산 방식 이해하기(그린, 블루, 그레이, 브라운)

 

수소연료전지 기술

• 차량용, 발전용 연료전지 개발과 같은 수소 동력 및 저장 분야 기술 개발 필요
• 수소 연료전지로 발생된 전기를 효율적으로 분산할 수 있는 서비스 필요
• 성능, 내구성, 낮은 생산 단가가 요구되는 연료 전지 시스템 기술 개발 필요
• 연료전지 시스템 기술에 적용되는 신소재 기술 개발 필요

 

수소 관련 기업(미국)

미국의 에너지 부서는 자국 내 산업 벨류체인에 대한 상세 프로그램을 발표함으로써, 정부와 기업 간 R&D영역에서 기술 개발을 위해 힘을 쏟고 있으며, 필요에 따라 법령을 재정비 함으로써 수소산업 생태계에 대한 추진 동력을 확보하고 있습니다. 

• 블루 수소 관련 : Cummins, Cummins, Linde PLC, Technip FMC, BP, Chevron, Eni, Shell, Total, Air Products&Chemicals Inc
• 그린 수소 관련 : BP, Eni, Equinor, Shell, Total
• 인프라 관련: National Grid
• 모빌리티 관련: CNH Industrial, cummins, Nikola, GM
• 연료전지 관련 : Cummins, Bloom Energy, Fuelcell Energy, Ballard Power Systems, Plug Power
• 수전해 관련 : Teledyne Technologies, Cummins