월간전기

수소경제는 수소가 경제성장과 에너지의 원천이 되어, 경제·사회·생활 전반에 근본적 변화를 이끈다. 또한 공간단위에서 수소경제의 밸류체인인 수소생태계를 구현하고 수소기술 실증과 확산에 효과적인 수단이며 지표가 될 수 있는 것이 수소도시다. 2019년 안산, 울산, 전주·완주에 수소시범도시 3개소를 선정하고, 2021년 마스터플랜을 수립하여 일부 착공하고, 수소도시의 체계적 지원 및 확산을 위하여 2020년 <수소도시 조성 및 운영에 관한 법률>을 제정했다. 한국 수소도시의 추진 현황과 특징을 소개한다.

2005년 노무현 정부는 ‘수소 경제의 원년’을 선포하며 수소차와 연료전지 기술개발 로드맵 성격인 ‘친환경 수소경제 구현을 위한 마스터플랜’을 발표했다. 수소연료전지 사업단을 구성하여 대규모 투자, 그러나 에너지 전환보다는 신산업 육성에 중점을 두었다는 평이다. 2008년 이명박 정부는 저탄소녹색성장을 강조하며 재생에너지 사업을 추진했으나 수소 분야는 낮은 상용화 가능성 등으로 인해 투자 규모가 감소했고 수소연료전지 사업단은 해체된다.

2018년 8월 문재인 정부는 혁신성장전략 투자방향으로서 수소경제를 선정하며 관련 로드맵 마련을 결정한다. 3월 현대자동차에서는 수소전기차 넥쏘를 출시했고 12월부터 미국시장에서도 판매되었고 7월에는 서울 시내에 첫 수소버스가 시범 운영된다. 2019년 1월 ‘수소경제 활성화 로드맵’에서는 수소 관련 기술과 인프라에 대한 중장기 계획을 제시한다. 1월 상업지역 내 수소충전소 설치, 대용량 수소운반 용기 사용을 허용하는 등 규제샌드박스를 도입한다.

2019년 4월에는 ‘수소경제 표준화 전략 로드맵’을, 10월에는 ‘수소 기술개발 로드맵’을 연달아 발표한다. ‘수소경제 표준화 전략 로드맵’은 세계 수소시장의 국제 표준 선점을 목표로, 국제표준화 제안 시스템 구축하고, 수소 제품·서비스의 품질·안전 확보, 수소산업의 표준 경쟁력 강화 기반 조성 등의 전략을 제시한다.?‘수소 기술개발 로드맵’은 수소의 생산, 저장·운송, 활용(수송·발전, 산업), 안전·환경·인프라 분야에 대해 세계 최고 수준의 기술력 확보 목표와 추진 전략을 제시하고, 분야별로 개발된 제품의 실증지로서 ‘수소도시’를 언급한다.

2019년 9월 국토교통부는 수소시범도시 사업을 발표하며, 도시 단위에서의 수소 생산-저장·이송-활용 체계의 실증 사업을 계획하고 추진한다. 12월에는 울산, 안산, 완주·전주를 수소시범도시로 선정, 삼척을 수소 R&D 실증단지로 선정한다. 2019년 10월에는 ‘수소인프라 및 충전소 구축방안’을, 12월에는 ‘수소안전관리 종합대책’을 발표한다.

충전소, 생산기지, 연료전지 시설을 안전하게 관리하기 위한 대책을 수립한다. 2020년 7월 ‘한국판 뉴딜정책’에서는 그린뉴딜 사업으로서 수소차 및 관련 인프라 구축 사업을 제시한다. 2025년까지 승용·버스·화물 등 수소차 20만 대를 보급, 충전인프라 450대 설치, 수소생산기지 등의 수소 유통기반 구축 사업을 제시했고, 2020년 2월 세계 최초로 수소 관련 단독 법인 <수소경제 육성 및 수소 안전관리에 관한 법률>을 제정하여 법적 근거를 마련한다. 9월 정부는 <수소도시 조성 및 운영에 관한 법률> (이하 ‘수소도시법’) 입법을 예고했다.

2021년 2월에는 홍기원 의원 대표로 「수소도시 건설 및 운영에 관한 법률」을 발의했으며 정부에서 제출한 <수소도시법>과 비교했을 때 수소도시건설기술 관련 특례사항과 수소도시건설산업육성지원센터 지정에 관한 사항 등을 추진한다. 2020년 12월 10일 ‘대한민국 2050 탄소중립 비전’을 선언하고 12월 30일에는 국제사회에 온실가스 감축에 대한 국가결정기여(NDC)1)와 ‘대한민국 2050 탄소중립 전략(LEDS)’2) 제출했다.

수소도시는 일반화되지 않은 개념으로 국가별·연구별로 다소 차이가 있으나 공통적으로는 입지 중심의 수소 활용 분야 간 또는 기술 간 융·복합을 강조하는 특징이 있다. 최근 기후변화 이슈로 인해 ‘탄소중립’이 주요 국가들의 정책기조가 되면서 수소도시 개념에 에너지 전환, 탄소배출 감축을 포함한다.

미션 이노베이션3)(Mission Innovation 2019)은 수소밸리(Hydrogen valley)를 “도시·지역·섬 또는 산업단지 등의 공간을 중심으로 다수의 수소 관련 기술이 하나의 수소경제로서 결합된 곳”으로 정의하며 대규모의 수소를 소비하고 경제를 활성화하며 이상적으로는 전 수소생태계를 포함해야 함을 명시한다. 포브스(Forbes 2021)에서는 수소도시(Hydrogen city)를 “탄소 배출의 감축을 위해 도시 경제 및 기반시설에 수소를 결합한 모든 도시”로 정의한다.

국내에서는 도시공간 중심의 수소생태계를 구현, 도시 주요 에너지원의 전환, 도시 시설 또는 요소에 수소를 접목하는 형태로 수소도시 개념으로 정의한다. 국토교통부(2019; 2020)는 도시의 3요소인 ‘시민’, ‘활동’, ‘도시기반시설’에 수소를 접목하여 수소도시를 정의하거나, 수소경제를 구현한 물리적 공간이라는 점에서 수소경제와의 차별성 강조한다. 정부에서 입법 발의한 <수소도시법>에서는 수소도시를 ‘주거·교통 등 다양한 시민 생활 분야와 산업 분야에 수소를 주요 에너지원으로 활용하는 도시’로 정의한다.

관계부처 합동(2019b)의 ‘수소시범도시 확산전략’에서는 수소도시를 ‘도시 내 수소생태계가 구축되어 수소를 주된 에너지원으로 활용하면서 도시혁신을 시민이 체감하는 건강하고 깨끗한 도시’로 정의했고, 기존에 수소도시는 다양한 수소 관련 기술을 종합적으로 실증하는 테스트 베드(test-bed) 역할이 부각됐으나, 최근 ‘2050 탄소중립 국가 시나리오’에서는 탄소중립을 위한 면적(面的) 수단으로서 강조한다. 2020년 기준 발전 총량에서 신재생에너지는 5.6%에 불과하나, 2050 탄소중립 시나리오(안)에 따라 최소 70.6 % 이상으로 확대되어야 한다고 명시했다.

태양광 등 관련 재생에너지 시설의 설치 공간을 확보하고, 에너지저장장치(ESS) 또는 수소에너지와 결합하여 재생에너지의 간헐성과 변동성을 보완함으로써 공간 단위 에너지 자립을 실현할 필요가 있다.(국토연구원 2021) 수소도시는 특정 공간 단위에서 도시의 각 분야에 다양한 수소기술(생산, 저장·운송, 주거·상업·공업 부문 활용)을 결합하는 종합 수단으로서, 궁극적으로는 도시의 에너지 전환과 온실가스의 감축을 지향한다

마을 단위의 해외 선행도시와는 달리 수소도시 모델(주거, 교통, 인프라) 구성과 도시 단위의 조성 규모로 집행되고 있다. 또한 도시 단위 수소 생태게(생산·저장·운송·활용) 기술이 집약되어 반영되어 있다. 수소 생산기지와 도시 기반시설(충전소, 공동주택, 공공청사, 수소 연료전지 열병합 발전, 통합운영안전관리센터 등)을 직배관으로 직접 연결하여 모두가 수소를 사용할 수 있는 인프라를 구축하고 있다. 그레이 수소, 블루수소, 그린수소 등 모든 생산 방식을 적용하여 점진적 탄소중립 사회를 구현하는데 기여하고 있으며 기술적 제약을 극복하는 연구개발사업과 법과 제도의 개선과 제정을 병행하며 수소도시를 확산하고 있다. [표 3]

사업기간은 총 3년 9개월(2022년 4월 1일~2025년 12월 31일)까지 예정이다. ▲연구사업의 비전- 단주기와 장주기 에너지 저장과 ICT 기술을 활용한 에너지의 균질화와 RE100 달성을 위한 기술을 개발한다. ▲연구개발-RE100 시스템 핵심 설비의 설계 및 제작, 재생에너지 기반 VPP 시스템 디지털 트윈 개발, 분산 자원 RE100 인증 및 전력시장 영향을 분석한다. ▲연구 핵심 성과와 기대효과- 12시간 2 MW급 무탄소 전력 공급 시스템 개발을 첫 번 째 목표로 단계적 상향하고 확대해 안정적인 전력공급망을 확보해 간다.

정부에서는 해외 수소기반의 대중교통 인프라 기술 개발을 국토교통부와 국토교통과학기술연구원을 중심으로 추진한다. 총 4년 9개월(2021년 4월 1일~2025년 12월 31일) 사업기간으로 진행된다. ▲연구 사업의 비전- 국내 및 해외 현지에 적용가능한 수소버스차고지형 충전 인프라 및 수소 생산기술 개발 및 실증을 목표로 한다. ▲연구개발- 국내외 버스차고지형 수소충전 핵심설비와 충전 프로토콜 설계 및 제작, 현지 적응형 재생에너지 기반 수소 생산 시스템 설계 및 제작, 국내외 수소충전소 수용성 및 안전성 확보와 최적 운영방안 도축을 중점적으로 연구 개발한다. ▲ 연구핵심 성과 및 기대효과 - 1단계는 요소 기술 개발 및 국내 실증을 완수한다. 2단계로는 현지 적용 기술 최적화 및 해외 실증을 완수한다.

1)국가자발기여(Nationally Determined Contribution)란 2015년 파리기후변화협약에 따라 각 국가가 온실가스 감축목표를 자발적으로 정하여 제출하는 것을 의미하는데, 우리 정부는 2030년까지 2018년 대비 35%의 온실가스 감축을 NDC 하한선으로 설정한다.

2)대한민국 장기 저탄소 발전전략(Long-term Low greenhouse gas emission Developments Strategies)으로서 2050년까지 탄소중립을 달성하기 위한 장기비전과 방향, 국가전략으로 구성됨. 우리 정부의 LEDS 5대 방향 중 첫 번째로 ‘깨끗하게 생산된 전기·수소의 활용 확대’가 제시되어 있다.

3) Mission Innovation은 2015년 파리협정과 함께 출범한 글로벌 이니셔티브로서 청정에너지 연구·개발·실증 관련 행동과 투자를 촉구하는 활동을 하는 단체다.