수소법과 알록달록 수소 이야기

수소법과 알록달록 수소 이야기

대학생신재생에너지기자단 22기 김혜윤, 박주은

 

[차세대 에너지원, 수소]

온실가스 배출로 인한 환경오염은 현대 사회의 가장 큰 이슈 중 하나다. 석탄, 석유, 원자력 등의 에너지원은 경제 규모의 성장을 촉진시켰으나 막대한 양의 온실가스를 배출해왔다. 유엔기후협약을 시작으로 교토의정서, 파리협정 등의 협약을 통해 세계는 온실가스 배출량 감축을 위해 노력하고 있다.

우리나라의 경우 2018년 “2030 온실가스 감축 목표달성을 위한 기본 로드맵 수정안”에서 2030년까지 BAU 대비 온실가스 37%를 감축을 목표로 발표했다. 2020년에는 “2050 장기 저탄소 발전전략”을 추가로 발표했다. 이렇듯 온실가스 감축을 위한 흐름 속에서 세계를 비롯해 우리나라에서도 수소가 차세대 에너지원으로 주목받고 있다.

[자료 1. 국가전략기술 전원 회의]

출처: 머니투데이

지난 3월 7일 과학기술정보 통신부는 지난해 3조 7400억원 규모였던 12대 전략기술 투자규모를 5년간 매년 10% 확대해 2027년에 6조 300억원으로 두 배 가까이 늘린다는 계획을 발표했다. 12대 전략기술은 과학기술정보 통신부가 지난해 발표한 것으로 수소가 포함된다.

[자료 2. 수소전문기업 지정 기준 개정안]

출처: 그린포스트코리아

또한 지난 3월 3일 산업통상자원부는 수소경제 시대 대비를 위해 2030년까지 600개 기업을 육성할 계획이라고 밝혔다. 수소전문기업은 수소경제로의 이행을 위해 일정 요건을 충족한 수소기업을 발굴하고 지원하는 제도다. 산업부는 매출액이 20억원 미만인 기업도 수소사업 매출액 비중이 50% 이상이면 수소전문기업으로 지정되도록 기준을 낮춘다는 방침을 발표했다. 이를 통해 수소전문기업을 확대할 계획이다.

정부의 확대된 수소 사업 투자를 통해 알 수 있듯이, 현재 대한민국에서 수소는 온실가스 배출 저감을 위한 핵심 산업으로 손꼽히고 있다.

 

[우리나라의 수소법 - CHPS]

수소발전 입찰 시장 제도(CHPS)는 지난해 발표된 ‘윤석열 정부의 수소경제 정책 방향’의 핵심 전략 과제다. 수소발전 입찰은 기존 신재생에너지공급 의무화 제도(RPS)에서 수소발전을 분리해 수소 사용을 촉진하기 위한 제도다. 전력수급기본계획과 국가 온실가스 감축 목표 등을 고려해 산정된 수소발전량에 대해 수소발전사업자와 수소발전구매자가 중장기 공급계약을 체결하는 제도다. 연료전지와 석탄/암모니아 혼소, 수소터빈, 수소엔진 등 발전사업자는 발전량을 판매할 수 있다.

정부는 시장 활성화를 위해 사용 연료에 따라 ‘일반수소’와 ‘청정수소’ 발전시장을 구분하여 운영하기로 했다. 일반수소는 추출 공정에서 화석연료를 사용하는 수소이고, 청정수소는 이산화탄소를 배출 하지 않거나 거의 배출하지 않는 수소를 말한다.

[자료 3. 연도별 수소발전 구매량]

출처: Chosun Biz

수소발전 입찰 시장 고시 제정안을 보면, 정부는 수소발전 전력 구매량을 매년 꾸준히 증가시켜 확대할 방침이다. 정부는 올해 2025년분 일반 수소발전 개설 물량을 1300GWh로 결정했다. 이는 지난해 전체 전력거래량의 0.23% 수준이다. 청정수소의 경우 2027년분 3500GWh를 입찰하며, 2028년분 3000GWh 물량을 개설하여 수소발전 전력 구매량을 대폭 확대했다.

정부 관계자는 “2023년 입찰을 통해 물량을 확보하면 사업자는 2년간 안정적으로 투자를 집행하거나 투자를 받아 시설을 구축해 2025년분 수소발전 사업에 참여하 수 있게 된다”며 수소발전 입찰 시장(CHPS)에 대해 긍정적인 의견을 밝혔다. 또한 수소 업계 관계자는 “그간 수소발전 입찰 시장이 없어 산업이 커지는 데 한계가 있었다”며 “불확실성 때문에 투자 역시 제대로 하지 못했는데 이번 고시가 시행되면 수소 발전 생태계가 본격적으로 가동될 것으로 보인다”라고 말했다.

 

 [우리나라의 수소법-청정수소 인증제도]

청정수소 인증제도는 암모니아, 탄소포집저장활용(CCUS) 등 다양한 수소 생산방식의 생산과정에서 발생되는 탄소 배출량에 따라 등급을 매기는 제도다. 탄소 배출량이 적을수록 인센티브가 주어진다. 인증제도의 경우 생산방식이 아닌 생산과정의 탄소 배출량에 따라 등급을 측정하기 때문에 기업들은 유리하고 적합한 생산방식을 골라 수소사업을 진행할 수 있다.

이한우 에너지공단 단장은 인증제도에서 규정하는 청정수소 기준 범위의 모호함을 지적했다. 이한우 단장에 따르면 EU는 기준 탄소 배출량 대비 감축 수준에 따라 등급을 결정하며 중국의 청정수소 평가 기준은 저탄소, 청정, 재생수소로 구분한다. 일본은 재생에너지 사용 여부는 관계없이 수소생산 때 탄소 감축량에 따라 4등급으로 나눠진다. 따라서 이 단장은 “공급 안정성, 국내기술 수준을 고려하고 해외제도와 연계해 상호인증 및 호환에 대한 협의가 필요하다”라고 말했다.

 

[우리나라의 수소법에서 정의하는 청정수소란]

수소가 온실가스 배출 저감의 핵심 솔루션으로 손꼽히기 때문에, 수소발전 입찰 시장제도(CHPS)및 청정수소 인증제도와 같은 수소법들이 대한민국 사회에서 점차 확립되고 시행되고 있다. 앞선 두 제도는 정부 주도하에 수소의 생산량과 판매량을 높이기 위한 취지로써 수소 사업 시장에서 긍정적인 평가를 받고있다. 하지만 법에서 정의하는 ‘청정수소’의 개념이 모호하기 때문에 전문가들 사이에서 토론회가 개최될 만큼 논란이 되고있다.

산업부는 2022년 7월 20일 단계적인 수소 경제 정책 밑그림을 공개했다. 청정수소발전제도는 2023년에 도입하며, 청정수소 인증제도는 2023년에 초안을 공개학 2024년 시행한다. 즉 청정수소에 대한 기준을 확립하기 전에 청정수소발전제도를 도입하는 셈이다. 이는 청정수소발전제도 도입 초기에 우선 화석연료로부터 생산된 ‘그레이수소’로 시작하기 때문에 가능한 설명이다.

산업부 관계자는 “수소 시장을 형성해야 하기 때문에 ‘그레이수소’로 시작한다”면서 “청정수소 이증제 도입 때는 CHPS에서의 그레이수소를 청정수소로 전환해야 한다”고 설명했다. 이에 대해 여러 기업들은 청정수소 인증제의 조속 시행 및 청정수소 규정 기준 확립을 요청하고 있는 상황이다.

 

[알록달록 수소 이야기]

[자료4. 수소 생산 기술 종류]

출처: 가스신문

수소는 이용 원료와 공정조건, 이용 에너지 종류에 따라 9가지 색상으로 분류한다.

[자료5. 수소 생산기술 분류도]

출처: 가스신문

브라운 수소는 석탄을 고온·고압에서 가스화해 추출한 수소이다.

그레이 수소는 천연가스를 활용한다. 천연가스의 메탄을 고온·고압 수증기와 반응시켜서 수소를 얻어낸다. 즉, 천연가스와 수증기로 증기 개질 과정을 거쳐 수소와 이산화탄소를 생산한다.

블루 수소는 그레이 수소와 비슷한 과정을 통해 수소를 얻어낸다. 천연가스를 통해 수소를 얻어낸다. 하지만, 발생하는 이산화탄소를 대기로 방출시키지 않는다는 점에서 그레이 수소와 다르다. 이산화탄소 포집·저장 (CCUS) 기술을 사용해 이산화탄소를 포집함으로써 바다 깊숙이 있는 유전이나 가스전에 묻는다. 따라서 블루 수소는 그레이 수소보다 탄소 배출량을 줄이는 방법이다.

터키석 수소 혹은 청록 수소는 천연가스를 이용하여 수소를 얻어낸다. 천연가스를 고온 반응기에 주입해, 열분해한다. 이 과정에서 수소와 고체 탄소를 얻어낸다. 이 반응의 특징은 이산화탄소가 발생하지 않는다는 점이다. 또한, 반응에서 얻어낸 고체 탄소는 타이어 등 기계용 고무 부품으로 활용된다.

그린 수소는 재생에너지를 통해 생산한 전기로 물을 전기분해 한다. 이 과정에서 수소와 산소를 얻어낸다. 따라서 환경오염물질이 생성되지 않는다.

핑크 수소는 원자력에너지를 통해 얻어낸 전기로 물을 전기분해 해서 수소와 산소를 얻어낸다. 그린 수소를 생산하는 방식과 같지만 신재생에너지 대신 원자력발전을 사용한다.

레드 수소는 원자력에의 열을 이용하여 물을 열화학 방식으로 분리한다. 이 과정에서 수소와 산소를 얻어낸다.

퍼플 수소는 원자력 열과 전기를 함께 사용한다. 물을 열화학 방식과 전기분해 과정을 통해 분리하여 산소와 수소를 얻어낸다.

옐로우 수소는 사용 전력망(GRID)의 전기에너지 즉, 태양에너지를 이용한다. 이 에너지로 물을 전기분해 해서 수소와 산소를 얻어낸다.

 

[어떤 색의 수소가 수소 법에 적합할까?]

수소법 개정안은 청정수소 범주에는 그린 수소, 그레이 수소, 블루 수소 모두를 일단 의무구매 대상으로 정했다. 현재 청정수소 생산량이 전무하다는 점을 고려해 유예기간을 둔 것이다.

그렇다면, 진짜 청정수소에 해당하는 것은 무엇일까?

청정수소 정의에 대한 법률안을 살펴보자. 청정수소란 청정수소 인증을 받은 수소 또는 수소화합물로서 무탄소수소, 저탄소수소, 저탄소수소화합물 중 하나에 해당하는 것이다. 무탄소수소는 온실가스를 배출하지 않는 수소다. 저탄소수소는 온실가스를 대통령령으로 정하는 기준 이하로 배출하는 수소다. 저탄소수소화합물은 수소운송 등을 위해 생산된 수소화합물로 온실가스를 대통령령으로 정하는 기준 이하로 배출하는 수소다. 무탄소는 생산·수입 등 과정에서 온실가스를 배출하지 않는 그린 수소인 것이 명확하다. 갈등은 저탄소수소에서 발생한다. 온실가스를 대통령령으로 정하는데, 이 기준치가 명확하지 않다는 것이다.

EU의 경우, 수소 생산 시 CO2 배출량 감축 수준 및 재생에너지 사용 여부에 따라 저탄소 또는 그린수소로 인증하는 안을 마련하고 있다. 중국은 수소 생산 시 CO2 배출량 감축 정도 및 재생에너지 사용 여부에 따라 저탄소·청정·재생 수소로 구분하여 인증한다.

우리나라의 청정수소 인증은 생산 방식이 고려되지 않고 탄소 배출량에 따라 결정한다. 따라서 학계나 업계에서는 블루 수소까지는 청정 수소 범위에 포함될 것이라는 관측을 하고 있다. 더불어, 현 정부의 기조를 고려하면 핑크 수소도 포함될 가능성이 큰 것으로 보인다. 그 외에도 미래의 수소 수요를 충당하기 위해서는 퍼플 수소도 포함해야 한다는 주장도 나온다. 따라서 대한민국 수소경제 활성화를 위해서는 청정수소의 기준을 명확히 규정해야 한다.

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수소법 에 대한 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기

1. "2023년 에너지 정책의 새로운 바람 - K-택소노미와 CHPS", 21기 오화종, https://renewableenergyfollowers.tistory.com/3887

2023년 에너지 정책의 새로운 바람 – K-택소노미와 CHPS

2. "대한민국 수소 경제의 현주소", 20기 김지원, https://renewableenergyfollowers.tistory.com/3869

대한민국 수소 경제의 현주소

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참고문헌

[차세대 에너지원, 수소]

1) 고상우, "수소경제 활성화를 위한 정책연구 : REC를 중심으로", 한양대학교 학위논문, 1-5pg, 2021.02.

2) 김인한, “尹정부 첫 국가 R&D 방점 '전략기술'에..."예산15% 집중투자", 머니투데이, 2023.03.09., https://news.mt.co.kr/mtview.php?no=2023030913501722100

3) 임호동, “수소경제 생태계 구출 지속…수소산업 ‘글로벌 톱’ 노린다”, 그린포스트코리아, 2023.03.03., http://www.greenpostkorea.co.kr/news/articleView.html?idxno=206142

4) 최유빈, “산업부, 2030년까지 ‘수소’ 전문기업 600개 키운다”, 머니S, 2023.03.03., https://moneys.mt.co.kr/news/mwView.php?no=2023030313184264252

5) 헤럴드경제, “윤석열 정부, 5년간 170조원 투자…”과학기술 5대 강국 도약””, 헤럴드경제, 2023.03.07., http://news.heraldcorp.com/view.php?ud=20230307000530

[우리나라의 수소법 - CHPS]

1) 김부미, “수소법 개정안 시행…내년 공급비율제/수소발전 입찰시장 본격화”, 전기신문, 2022.12.20., https://www.electimes.com/news/articleView.html?idxno=313031

2) 박성우, “정부, 첫 수소발전 입찰 물량 1300GWh로 확정…수소 사업 탄력”, 조선비즈, 2023.03.07., https://biz.chosun.com/industry/company/2023/03/07/DTNQEFNQMVFK7OL4GUXUMAKNYE/?utm_source=naver&utm_medium=original&utm_campaign=biz

[우리나라의 수소법 - 청정수소 인증제도]

1) 윤병효, “청정수소 발전제도 2023년, 인증제도 2024년 시행 가닥”, 전기신문, 2022.07.20., https://www.electimes.com/news/articleView.html?idxno=306872

2) 윤재현, “청정수소인증제도 ‘배출권 거래제’, ‘RPS’, ‘RE100’과 연계해야”, 전기신문, 2022.03.30., https://www.electimes.com/news/articleView.html?idxno=302653

[우리나라의 수소법에서 정의하는 청정수소란]

1) 신태현, ““청정수소인증 연내수립”VS정부 “글쎄””, 뉴스토마토, 2023.03.10., http://www.newstomato.com/ReadNews.aspx?no=1147581&inflow=N

[알록달록 수소 이야기]

1) 송영권, "브라운·그레이·블루·청록·그린·핑크...수소에도 색이 있다?", 케미컬뉴스, 2022.07.21., http://www.chemicalnews.co.kr/news/articleView.html?idxno=4804 

2)양인범, "2030년 세계 수소생산량 1100만톤...그린수소 70%차지", 가스신문, 2023.02.15., http://www.gasnews.com/news/articleView.html?idxno=108984 

3) 한국에너지정보문화재단, "수소에도 색깔이 있다?", 에너지정보문화재단, 2022.11.02., https://e-policy.or.kr/info/list.php?admin_mode=read&no=5761&make=&search=&prd_cate=2 

[어떤 색의 수소가 수소법에 적합할까?]

1) 김능현, "'그린수소'만으로는 밀 수요 충당 못해...'퍼플·블루'도 육성을", 서울경제, 2022.03.29., https://www.sedaily.com/NewsView/263LUCB9K3

2) 송영권, "브라운·그레이·블루·청록·그린·핑크...수소에도 색이 있다?", 케미컬뉴스, 2022.07.21., http://www.chemicalnews.co.kr/news/articleView.html?idxno=4804 

3) "청정수소", 한경 경제용어사전,2009.11.23., https://dic.hankyung.com/economy/view/?seq=15077