PtX, 덴마크로 바라본 수소경제

PtX, 덴마크로 바라본 수소경제

대학생신재생에너지기자단 25기 이예영

 
한국과 덴마크의 수소 교류

지난 3월 6일, 덴마크 기후에너지유틸리티부, 주한덴마크대사관, 이노베이션센터덴마크서울, 한국경제인협회, 수소융합얼라이언스가 연합하여 주최한 한-덴마크 수소 R&D 심포지엄에 참가하였다. 이날 행사를 통하여 양국은 지속 가능한 수소에너지에 대한 여러 분야에서의 협력을 논의하였다.

[자료 1. 한-덴마크 수소 R&D 심포지엄]

출처 :  ⓒ25기 이예영

사실 양국의 수소 협력은 예전부터 지속되어 왔다. 2018년 ‘재생에너지 및 신에너지 산업 협력 각서(MOU)’를 시작으로, 2020년 12월, 한국환경공단과 주한덴마크대사관은 바이오가스와 그린수소 생산 분야 업무협약을 맺었다.* 또한 수소융합얼라이언스(H2KOREA)는 2021년 12월, ‘2021 한-덴마크 수소협력 라운드테이블’을 개최하며 수소 생태계 구축 촉진을 통한 탄소중립 실현에 힘을 썼다. 이런 협력들이 이어져, 지난 3월 8일 ‘한-덴마크 제12차 녹색성장동맹회의’를 통해 해상풍력과 수소 협력을 확대한다고 밝혔다. 이렇게 덴마크와 한국은 수소 분야에서의 협력을 지속해서 도모하고, 발전하고자 하는 움직임을 보였다. 그렇다면 이유는 무엇일까? 덴마크의 수소 분야 현황과, 양국이 협력을 통해 얻고자 하는 바에 대해 더욱 자세하게 알아보고자 한다.
*‘순환경제: 바이오 가스 및 그린 수소 생산 분야 협력을 위한 업무 협약’

 
덴마크의 수소 생태계 현황 

덴마크는 Power-to-X(PtX) 사업을 진행하고 있다. 덴마크가 선도하고 있는 풍력 에너지는 기상 여건에 따라 변동성이 크다는 것이 큰 단점으로 꼽힌다. PtX는 이를 보완하고자 하는 기술이며, 신재생에너지를 통해 얻은 전력(Power)을 전기분해(electrolysis) 등을 통해 수소 등 녹색 연료(X)로 변환하는 것을 의미한다. 빠르게 탄소중립사회를 달성하기 위해, 그린 수소와 PtX를 주목하고 있는 것이다. 재생에너지 발전량이 많을 때는 그린수소 생산을 늘려 출력제한을 해결하고, 새로운 연료를 만들 때도 이를 사용한다.

[자료 2. Power-to-X]

출처 : IRENA, Prospero

덴마크 정부는 2020년 6월 덴마크 기후법 제정을 통해 2030년 탄소 배출량 70% 감축, 2050년 탄소 중립을 목표로 설정하고, PtX를 동 목표 달성을 위한 핵심 정책으로 추진중이다. PtX 사업을 위해서 7.5억 크로네(1,360억원)의 예산을 배정하기도 했다. 덴마크 정부는 PtX 사업 실시를 위해 2030년까지 서해안에 Thor 풍력단지(800MW 규모), 카테가트 해협(덴-스웨덴 사이)에 Hesslo 풍력단지(1GW 규모), 북해의 2개 에너지 섬 풍력단지(각 2GW 및 3GW 규모) 건설을 추진 중이다. 최종적으로, PtX를 통해 2030년까지 CO2 50만~350만 톤 감축, 장기적으로 150만 톤~750만 톤 감축을 목표로 달려가고 있다.

[자료 3. 해상풍력]

출처 : 헤럴드경제

덴마크는 현재 해상풍력의 강국이라고 불리며, 전 세계 해상풍력 발전 분야에서 70%를 차지할 만큼 큰 영향을 끼치고 있다. 이런 덴마크가 해상풍력 기술과 수소를 연계하여 탄소배출이 없는, 청정 수소 생산에 대한 큰 의지를 가지고 있다. 현재 덴마크에서는 44개의 P2X 프로젝트가 동시다발적으로 추진되고 있다. 가장 주목하여 볼 점은, 이 프로젝트들이 기술을 개발하는 데 목적이 있는 게 아니라 민간기업 중심의 컨소시엄을 토대로 기술 실증과 상용화와 수출까지 아우르고 있다는 점이다.

 

덴마크의 사례

다음으로는, 몇 가지의 사례를 소개하고자 한다. 

1. 세계 최초의 인공에너지섬

[자료 4. 에너지 인공섬 초기 구상안] 

출처 : State of Green

덴마크가 2033년까지 북해와 발트해에 각각 건설하는 인공에너지섬이 있다. 인공섬에서 해상풍력으로 생산한 전력을 수소로 바꾸어 육지로 보내거나, 선박에 직접 공급하는 구상이다. 2개의 인공섬의 발전설비 용량이 총 12GW로, 유럽 내 최대 1200만 가구에 전력을 공급할 수 있는 수준이다. 독일이나 노르웨이, 스웨덴 등 인근 국가들과 연계하여 에너지 수출에 대한 의지를 보인다. 

2. 덴마크를 위한 그린연료(Green Fuels for Denmark, GFDK) 프로젝트

[자료 5. PtX 그린 연료로의 원리]

출처 : 머니투데이

덴마크 코펜하겐 남서부 교외 지역인 아우에되레에 2030년까지 1.3GW급 수전해 플랜트를 구축한다는 프로젝트이다. 이는 향후 코펜하겐 공항에서 소비되는 항공유의 30%를 그린수소나 합성연료로 대체할 수 있을 것으로 보고 있다. GFDK 프로젝트에는 세계 최대 규모의 해상풍력 개발기업인 덴마크 오스테드와 코펜하겐 공항, 덴마크의 글로벌 운송 그룹 AP 몰러 머스크 등이 참여한다. 이를 통해 탄소 배출을 줄이기 어려운 산업이나 항공, 선박 등에 그린연료가 대안이 될 수 있다는 것을 볼 수 있다.

 

덴마크와 한국의 네트워킹 프로그램

지난 3월 6일, 덴마크 기후에너지유틸리티부, 주한덴마크대사관, 이노베이션센터덴마크서울, 한국경제인협회, 수소융합얼라이언스가 연합하여 주최한 한-덴마크 수소 R&D 심포지엄이 열렸다. 이날 행사를 통하여 양국은 지속 가능한 수소에너지에 대한 정책, 산업 현황, R&D 협력 방안 등을 논의하였다.

[자료 6. 덴마크 전력생산 에너지원 비율]

출처 : korta 

SESSION 2에서는 한-덴마크 수소 R&D 협력 방안에 대해 다루었다. 덴마크는 대회전 관람차 전략, Big Wheel 전략을 제시했다. 한국과 덴마크의 신재생에너지 발전 비율을 보면, 바이오에너지에 대한 발전 비율이 한국(31.5%), 덴마크(21.2%)로 유사하다. 따라서, 유사점인 바이오에너지부터 시작하여 발전 기술들을 연계하는 방안을 제시하였다. 풍력과 바이오에너지 생산기술을 수소와 바이오에너지에 적용하는 등의 방안을 제시하였다. 또한 Aarhus University의 Thomas Lindgaard는 덴마크의 네트워킹 프로그램을 언급하며, 덴마크는 현재 대규모로의 확장이 중요하며, scaling에 강한 한국과 여러 협력이 진행되었으면 좋겠다는 입장을 밝혔다. 또한 지난 4월 국제그린에너지엑스포에서 진행되었던 H2MI에서, 덴마크는 덴마크의 수소경제 이행 사례와 한국이 주목해야 할 시사점에 대해 발표하였다. 

첫 번째 시사점으로는 해상풍력을 제시했다. 해상풍력은 전력 분야에서 가장 효율적인 해결책이 될 수 있으며 그린 수소 산업의 주요한 발전 동력이 될 것이라고 전했다. E-methane과 E-fuel, H2 Pipeline 등과 연계하는 방안들을 언급하며, 덴마크의 에너지 인공섬에 대한 내용과 해상풍력의 필요성과 중요성을 짚었다. 두 번째로는 분산에너지이다. 한국에서 많은 발전량을 기록하는, 태양광 PV나 바이오가스, 풍력 등과 수소를 연계하며 분산에너지를 활용하는 방법을 제시했다.마지막으로는 두 가지의 솔루션을 제시했다. Long term과 short term으로 나누어 여러 정책에 대응하는 방안을 설명했다. 수소 분야의 강한 능력을 띠는 한국과 해상풍력, 바이오가스, 암모니아 트랙킹 분야에서 강한 능력을 띠는 덴마크가 함께 win-win way를 만들자며 협력에 대한 의지를 강조했다.

 

한국이 나아가야 할 방향

[자료 7. 덴마크 에너지 데이터]

출처 : KETEP

덴마크는 1970년대까지 사용 에너지의 99%나 되는 양을 화석연료 수입에 의존해 왔다. 하지만 지표를 보면 알 수 있듯, 절반 이상을 재생에너지로 사용하고 있다. 이렇게 빠른 시일 내로 덴마크가 재생에너지 사용량을 높일 수 있던 이유는, 덴마크 정부의 강한 의지와 더불어 적절한 정책, 개발자와 투자자의 조절, R&D 분야의 협력 등의 모든 것들이 잘 맞았기 때문이라고 생각한다. 무엇보다 덴마크는 농촌에서의 소규모 프로젝트로 시작하여, 에너지 인공섬이라는 대규모 프로젝트까지 진행하며 여러 방면으로 노력하고 있다. 우리나라 또한 기술적인 측면뿐만이 아닌 인프라 구축과 타 비즈니스 설득력에서 더욱 강점을 갖추어야 한다고 생각한다. 
마지막으로 덴마크는 여러 유럽국가들과 연결되어 에너지 생산에서 에너지 수출까지의 계획들이 잘 마련되어 있다. 물론 지리적인 요건 자체가 다르기는 하지만, 우리나라 또한 외교적인 측면과 더불어 재생에너지 발전사업을 추진해야 더욱더 빠르고 현실적인 도달에 가능할 것이다. 우리나라가 갖고 있는 높은 수소 기술력과 큰 규모를 다루는 능력을 기반으로 덴마크와의 협력까지 더해져 우리 또한 넷제로로의 도약에 가까워지기를 바란다.

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수소경제에 대한 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기

1. "청정(Clean)수소, 너 정말로 깨끗해?", 대학생신재생에너지기자단 23기 김경훈, 24기 변지원, https://renewableenergyfollowers.org/4417

[취재]청정(Clean)수소, 너 정말로 깨끗해?

2. "[2024 국제그린에너지엑스포 후기] H2MI 수소 마켓 인사이트", 대학생신재생에너지기자단 24기 이지혜, 25기 노정연, 이예영, https://renewableenergyfollowers.org/4460

[2024 국제그린에너지엑스포 후기] H2MI 수소 마켓 인사이트

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참고문헌

[한국과 덴마크의 수소 교류]

1) 이상희, "한국환경공단-주한덴마크대사관, 바이오가스·그린수소 생산 분야 MOU ", 전기저널, 2020.12.16., http://www.keaj.kr/news/articleView.html?idxno=3789
2) 주상돈, "한-덴마크, 제12차 녹색성장동맹회의…해상풍력·수소 협력 확대키로", 아시아경제, 2024.03.08., https://cm.asiae.co.kr/article/2024030809161062627 

[덴마크의 수소 생태계 현황] 

1) 덴마크 대한민국 대사관, "덴마크의 신재생에너지를 이용한 수소 변환(Power-to-X) 정책 추진 동향", 2021.06.18., https://overseas.mofa.go.kr/dk-ko/brd/m_7152/view.do?seq=1323883&srchFr=&srchTo=&srchWord=&srchTp=&multi_itm_seq=0&itm_seq_1=0&itm_seq_2=0&company_cd=&company_nm=&page=1  
2) KOTRA 해외시장뉴스, "덴마크의 수소산업의 현재와 미래", 2022.03.25., https://dream.kotra.or.kr/kotranews/cms/news/actionKotraBoardDetail.do?SITE_NO=3&MENU_ID=180&CONTENTS_NO=1&bbsGbn=243&bbsSn=243&pNttSn=193622

[덴마크의 사례]

1) 송경은, "정부 판 깔고 기업 뭉치고…청정수소 `금맥` 캐는 덴마크", 매일경제, 2022.03.21., https://www.mk.co.kr/news/economy/10260553