“10년 전 전기차 느낌”…그린수소 대전이 시작됐다[딥다이브]

궁극의 청정 에너지원. 태양광이나 풍력 같은 신재생에너지로 만든 전기로 물을 분해해서 얻는 ‘그린수소’를 일컫는 말입니다. 탄소배출 완전 제로!

하지만 아직은 미래의 기술쯤으로 멀게 느껴지기도 합니다. MB정부 때부터 ‘수소경제시대가 온다’고 정부가 나서 얘기해왔는데, 십수년이 지난 지금까지도 우리 곁에 수소산업이 눈에 잘 띄지 않는 것도 사실이죠.

그런데 실제로 그린수소 시대가 다가오는 속도가 한층 빨라지고 있다고 합니다. 지금의 수소산업이 “10년 전 전기차와 같다”는 평가인데요. 전기차에 비유하니 좀더 솔깃하신가요? 그린산업을 오래 담당해온 한병화 유진투자증권 애널리스트를 만나 자세한 설명을 들어봤습니다.

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탄소중립은 리튬이온배터리만으로는 도달할 수 없다. 수소 에너지가 필요! 게티이미지

탄소중립의 필수품, 그린수소

-신재생에너지라고 하면 다양한 에너지원이 있죠. 태양광도 있고, 풍력도 있고요. 그런데 왜 수소, 특히 그린수소가 중요하고 특별한가요?

“지금 우리가 쓰고 있는 수소는 ‘그레이 수소’입니다. 천연가스에서 개질해서 쓰거나 철강∙화학공장에서 발생하는 부생수소를 쓰고 있어요. 그런데 요즘 ‘수소시대 개막’에서 얘기하는 건 그런 수소가 아니라 그린수소입니다.

그린수소가 반드시 필요한 이유는인류가 2050년 탄소중립을 확정했기 때문입니다. 예를 들면 철강∙화학 같은 분야는 탄소중립으로 가기 너무 힘든 영역이죠. 비행기∙배 같은 큰 교통수단도 마찬가지이고요. 배터리로 하기엔 너무 무거워지니까요.

철강산업의 경우 포스코나 현대제철 같은 회사가 탄소를 가장 많이 배출합니다. 철광석을 녹일 때 석탄을 넣으니까요. 이걸 대체할 에너지원을 찾지 않으면 탄소중립에 도달할 수가 없어요. 그 역할을 하는 것이 수소에너지입니다.

반드시 수소가 필요한 거죠. (수소가 필요한가 아닌가라는 논쟁은 이제 없고) 탄소중립 시대 완성을 위해서 수소가 전체 에너지원의 10%가 필요한가 20%가 필요한가 정도의 논쟁만 있습니다. 글로벌 전체 에너지 사용량의 10%만 한다 하더라도 이게 연간 시장 규모가 조 달러예요. 2조 달러냐, 4조 달러냐, 이런 얘기를 할 정도니까 어마어마한 시장이 열리는 거죠.

두 번째 이유는 우리가 사용하는 전력의 거의 대부분, 80~90%가 다 재생에너지로 바뀔 겁니다. 현재 전 세계 전력에서 재생에너지가 차지하는 비중은 10%정도밖에 안 돼요. 그런데 이게 빠른 속도로 올라가서 2040~2045년이 되면 80% 가까이 될 겁니다.

그러면 무슨 문제가 생기냐면, 재생에너지는 변동성이 큰 에너지원이죠. 바람이 많이 불거나 빛이 세게 쬘 때는 많이 만들어지는데, (바람이나 빛이) 없을 때는 덜 만들어지니까 저장 수단이 필요하죠. 지금은 우리가 저장하는 수단이 ESS(에너지저장장치)입니다. 그런데 ESS는 주기가 짧아요. 요즘은 장주기, 즉 아주 긴 시간을 저장하고 방출하는 저장 수단이 필요한데, 수소로 이게 가능합니다.

풍력이나 태양광으로 만들어진 전력으로 물을 분해하면 수소가 나오잖아요. 그 수소로 아까 말씀드린 다양한 산업에 쓸 수 있는 거죠. 그러면 완벽한 (친환경 에너지의) 사이클이 갖춰집니다.

독일이나 영국 같은 유럽국가는 재생에너지 비중이 높다보니 너무 많이 남아돌아서 그냥 버리는 케이스가 많아요. 그래서 이런 국가들은 재생에너지 사업자들에게 버려지는 걸 돈으로 보상해주거든요. 유럽 재생에너지 비중이 30%대 중반인데도 이런데, 이게 80~90% 가게 되면 훨씬 더 많은 재생에너지를 버려야 하는 거죠. 남아도는 재생에너지를 어떻게 처리하느냐는 차원에서도 수소는 꼭 필요한 에너지원이 됐습니다.”

한병화 유진투자증권 애널리스트는 신재생에너지와 전기차를 포함한 그린산업 전반을 담당한다. 그린산업이 핫한 데다 넓은 영역을 담당하다 보니 “한가할 틈이 없다”고 말한다. 송은석 기자

생산단가 비싸고 인프라 없다고?

-그린수소는 신재생에너지로 만든 전기로 물을 분해해서 생산하니까 ‘궁극의 친환경 에너지원’이긴 한데요. 발전단가가 너무 높잖아요. 그 문제는 어떻게 해결되려나요?

“그건 우리가 이미 여러 번 경험했죠. 2010년만 하더라도 태양광 발전 단가가 지금보다 열 배 비쌌습니다. 그런데 각국 정부가 보조금을 주면서 대량생산 체제를 만들게 했고, 하다보니 기술 발전이 있었고요. 그래서 지금은 가격이 다른 에너지원보다 쌉니다. 석탄, 천연가스, 심지어 원전보다 싸죠. 미국의 발전 단가, LCOE(균등화 발전원가, 플랜트의 평생 비용을 총 발전량으로 나눈 값)로는 태양광과 풍력이 제일 싸요.

정책에 드라이브를 걸어서 R&D에 돈을 많이 넣어주고 기술 발전을 시키고 대량 생산 체제를 갖추게 하면 당연히 그린수소 단가도 떨어집니다. 미국엔 IRA(인플레이션감축법)가 있고, 유럽엔 러시아 의존도를 탈피하기 위한 ‘리파워EU’가 있는데요. 그 안에 수소생산에 대한 대규모 투자계획이 들어가 있습니다.

그린수소 가격이 그레이수소와 비슷해지는 시점을 원래는 2030년 정도로 봤거든요. 이게 훨씬 더 앞당겨질 겁니다. 아마 2025년에서 2027년 사이로요. 수소시대가 더 빨리 오는 거죠.”

-수소는 생산비용도 걸림돌이지만 운송이 또 큰 이슈잖아요. 기체 상태로 운송하려면 탄소 섬유로 만든 압력 탱크가 필요하고요, 액체로 만들려면 초저온으로 냉각을 해야 하고요. 그런 문제는 어떻게 극복할까요.

“그 부분도 초기투자가 꽤 일어나야 하죠. 요즘 미국과 유럽 모두 수소의 이송, 유통 인프라에 대한 투자가 굉장히 많습니다. EU는 기존 천연가스 파이프라인을 수소 전용 파이프라인으로 교체할 계획을 세우고 있어요. 물론 그러려면 (파이프라인) 재질의 변화가 필요하죠. 수소는 입자가 너무 작아서 금속을 파고들어가는 특성이 있어서요. 그런 걸 극복하기 위한 기술적인 준비들이 진행되고 있고요.

스페인, 포르투갈, 프랑스는 이미 수소전용 파이프라인 건설을 발표했어요. 원래 천연가스 파이프라인 프로젝트였던 걸 수소 전용 파이프라인으로 하기로 확정 발표했고요. 독일도 조만간 아주 긴 수소 파이프라인을 건설하는 것을 발표할 예정이고요. 네덜란드는 이미 투자를 시작을 했습니다. 아마 2030년 정도 되면 유럽의 현재 천연가스 파이프라인이 상당 부분 수소 전용 파이프라인으로 바뀌게 될 겁니다.

미국은 ‘수소 허브’를 내년부터 건설합니다. 수소 허브는 수소를 생산하고 유통할 수 있는 시스템을 갖다 놓는 건데요. 거기에 연방 정부 예산이 투입이 됩니다. 중국은 유럽이나 미국보다 더 빠른 속도로 하고 있고요.

우리가 전기차 시대를 목도했잖아요. 전기차 시대 초창기에 가장 많았던 질문이 ‘충전 인프라 없는데 이게 되느냐’였거든요. 그런데 이젠 전기차 시대가 왔다는 걸 누가 부인하겠습니까. 물론 수소는 그보다 훨씬 더 어려워요. 훨씬 더 천문학적인 투자가 필요한데 그래서 정부가 나서줘야 되는 거죠.”

충전 인프라 구축이 문제라고? 전기차 초창기에도 그랬다. 게티이미지

-수소차, 정확히는 수소연료전지를 쓰는 전기차이죠. 이게 2023년에도 새로 많이 출시가 된다던데요. 승용차가 수소를 에너지원으로 해서 달린다, 이건 인프라 구축까지 좀더 많은 시간이 걸리지 않을까 싶습니다. 일부에선 승용차는 어렵고 아마 화물트럭이 항구에서 수소를 충전해서 다니는 게 주가 될 거라는 전망도 나오던데요?

“맞습니다. 수소승용차는 전기차에 비해 경쟁력이 떨어져요. 전기차는 이미 대규모 생산체제가 확정됐고 인프라도 용이하게 갖춰지고 있어서 둘이 경쟁할 순 없어요. 다만 이런 건 있죠. 승용차는 (신기술을) 적용하기가 좀 쉬운 차종이기 때문에, 이를 적용해서 대량생산 체제를 어느정도 갖춰둔 업체와 그렇지 않은 업체 사이엔 기술적인 차이가 날 수밖에 없어요. 이게 현대차와 토요타의 개념이죠.

토요타는 생산능력이 연간 2만대 정도되고, 현대차도 1만대 이상 생산하고 있습니다. 이 두 업체가 수소차뿐 아니라, 그 수소차에 들어가는 PEM(고분자전해질막)방식의 수소연료전지에서는 가장 높은 기술력을 가지고 있는 이유가 이런 대량생산 체제 덕분이거든요. 이를 바탕으로 점차 더 중량이 큰 교통수단으로 옮겨가게 되는 거죠. 궁극적으로 당연히 아주 큰 상용차, 버스, 건설기계, 배, 기차, 항공기 쪽으로 가게 될 겁니다.

이게 수소연료전지 기술 없이는 어느 날 갑자기 수소배를 타거나 수소비행기를 탈 수가 없잖아요. 정부가 초기에 수소차 산업에 보조금을 주면서 붐업 시키면 수소연료전지 기술이 발전하는 거죠. 그런 면에서 우리나라 정책은 잘하고 있다고 보고요.

최근에 우리 정부도 상용차 중심으로 수소차를 확대하겠다고 했죠. 상용차도 테슬라 세미트럭 같은 전기차와 경쟁하게 될 텐데요. 둘이 공존할 것 같아요. 주행거리가 길고 충전시간이 오래 걸리는 환경의 국가는 수소상용차가 훨씬 유리하겠죠. 전기차라고 해도 상용차용 충전소는 따로 만들어야 합니다. 지금은 승용차용 충전소가 깔려 있는데, 거기엔 트럭을 댈 수가 없으니까요. 상용차는 두 개(수소차, 전기차) 모두 인프라가 새로 구축돼야 하죠.

유럽은2027년 말까지 수소차 충전소 의무화를 발표했어요. 주요 도로 100㎞마다 수소차 충전소를 건설해야 하죠. 아직은 수소차 산업이 우리가 눈에 띄게끔 확 올라오고 있지 않지만 2020년대 중후반으로 넘어가면 성장 속도가 더 빨라질 겁니다.

최근엔 중국이 나서기 시작했죠. 전기차도 사실 테슬라가 워낙 잘했지만, 중국이 전기차 시장에 진입함으로써 시장이 열렸거든요. 수소차도 똑같아요. 최근 중국의 수소상용차 생산이 시작됐습니다. 아직은 월 100~300대 정도밖에 안 되는 수준이지만 매우 빠른 속도로 생산이 진행되고 있어요.

결국 수소차도 앞으로 전체 자동차 시장의 몇 퍼센트를 차지할 거냐 정도만 남아있다고 보시면 돼요. 물론 아주 크진 않아요. 하지만 5%만 된다 하더라도 엄청난 시장이죠. 글로벌 자동차 시장이 연간 3000조원 시장이거든요. 현대차나 토요타가 수소차를 포기하지 않는 게 이 때문이고요. BMW나 르노, 혼다, 그리고 GM도 수소차는 포기하지 않고 있어요.”

한병화 애널리스트는 “지금 추세라면 3~4년 뒤엔 중국에서도 수소차를 1만대 이상 생산하는 업체가 나올 것”이라고 내다봤다. 송은석 기자

선점 못하면 패자, 수소대전 시작됐다

-유럽은 리파워EU, 미국은 IRA, 중국은 국가수소로드맵이란 정책을 발표하면서 수소산업에 엄청난 투자와 지원을 하겠다고 밝혔는데요. 그 중 가장 앞서갈 곳은 어디일까요?

“원래 이런 정책 게임은 중국이 가장 빠릅니다. 중국은 일사불란하잖아요. 중앙정부가 얘기하면 지방정부가 쫙 움직입니다. 지금 중국의 국가 수소 로드맵이 나온 뒤 주요 지방정부들은 거의 다 수소 사업에 조 단위로 투자하고 있어요. 그래서 한국 기업과 많은 얘기를 하고 있고, 최근엔 국내 수소연료전지 발전회사(두산퓨얼셀)가 중국에 진출하기로도 했잖아요.

그런데 그걸 견제하기 위해 미국이 IRA를 들고 나오면서 수소 관련 예산을 잔뜩 포함시켰고요. 유럽은 더 급하게 됐죠. 러시아산 천연가스를 대체해야 하니까요. 그 상당 부분을 수소에 의존할 계획이라서 지금은 모든 국가의 수소 관련 정책이 매우 빠른 속도로 진행되는 상황입니다.

이건 미래산업이니까요. 전기차의 약 10년 전, 재생에너지의 약 20년 전 모습이기 때문에 어떤 국가가 좀더 발 빠르게 선점하느냐에 따라 완전히 달라지죠. 이제 수소대전이 시작됐다고 판단합니다.”

-한국에도 말씀하신 발전용 수소연료전지 회사가 있고요, 수소차 업체나 부품업체, 소재업체도 있는데요. 이런 기업들도 기술 면에서 유망하다고 보시나요?

“저는 굉장히 유망하다고 봅니다. 물론 수소는 업스트림, 생산과 유통에 먼저 투자하고 이게 어느 정도 마련되면 뒷단의 수소를 사용하는 영역, 자동차나 발전으로 가는 게 정석이긴 합니다. 그런데 우리는 그렇게 하지 않고 맨 마지막 단(자동차, 발전소)만 한 거예요. 그러다 보니까 앞부분(생산, 유통) 기술력이 비어 있습니다.

근데 이 부분도 최근 대기업들이 많이 뛰어들고 있어요. 또 이 앞부분 투자는 아직 초기상태이기 때문에 우리와 (다른 나라가) 큰 격차가 없어요. 그래서 업스트림도 우리 기업들이 따라잡을 가능성이 큽니다.

그런데 수소를 만들어 놓으면 어쨌든 써야할 거 아니에요. 그게 자동차에 들어가든, 발전용으로든 써야 하기 때문에 마지막 단도 수소산업의 최소 30~40% 정도 되는 시장이거든요. 그 부분을 우리 기업들이 제일 잘하는 거죠. 수소연료전지발전, 그리고 수소와 관련한 소재, 부품 쪽은 우리가 가장 많은 경험을 갖고 있으니까요.

이런 위치를 지킬 수 있도록 정책적 지원이 계속 돼야 하고요. 해외에서 워낙 맹추격하고 있으니까 격차를 유지할 수 있도록 전략을 짜야 하죠.”

왜 수소산업에 정부가 엄청난 지원을 쏟아붓느냐고? 선점해야 할 미래산업이니까! 게티이미지

-여전히 수소산업에 대해서는 ‘그게 되겠어?’ ‘정부가 설레발 친다’는 식의 부정적인 여론도 있습니다. 그런 분들에게 수소산업의 미래에 대해 한말씀 하신다면요?

“목표는 탄소중립입니다. 재생에너지가 화석연료는 물론 원전까지도 결국 다 대체하게 될 겁니다. 그런 시대로 가기 위해 수소가 반드시 필요합니다. ‘그린수소가 과연 필요한가’는 논란은 사실 이제 없습니다. 수소산업을 어떻게 발전시켜서 글로벌 시장을 선점하느냐는 논란으로 옮겨가고 있죠. 우리가 이때까지는 어느 정도 했지만, 여기서 주춤하면 수소산업이 한국의 주요산업이 될 수 없을 수가 있습니다. 그러니까 굉장히 잘 해야 되겠죠.” By. 딥다이브

탄소중립으로 가기 위한 필수품, 그린수소 산업에 대해 들여다 봤는데 어떠셨나요. 각 국이 앞다퉈 뛰어드는 걸 보니 정말 수소시대가 오긴 오는구나 싶은데요. 주요 내용을 요약해드리자면

-‘2050년 탄소중립’이란 목표에 따라 수소가 반드시 필요한 에너지원이 됐습니다. 전체 에너지의 10~20%만 차지하더라도 수 조 달러의 시장이 열리게 됩니다.

-생산단가가 너무 비싸다? 충전 인프라가 없다? 그런 문제는 정부의 투자와 기술 발전으로 해결될 겁니다. 10년 전 전기차, 20년 전 재생에너지 모습과 같죠.

-한국은 수소생산, 유통 기술은 없지만 수소연료전지 발전과 수소차 기술에서 앞섭니다. 이 기술 격차를 유지해 시장을 선점하는 것이 중요합니다.

*이 기사는 23일 발행한 딥다이브 뉴스레터의 일부입니다. ‘읽다 보면 빠져드는 경제뉴스’ 딥다이브를 뉴스레터로 구독하세요!
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한애란 기자 haru@donga.com