[세계 수소 여행] 독일 : 발전을 위한 한 걸음의 후퇴

[세계 수소 여행] 독일 : 발전을 위한 한 걸음의 후퇴

대학생신재생에너지기자단 25기 이예영

 

탄소 중립과 지속 가능한 에너지 전환에서 수소의 역할 

수소는 탄소 중립 목표를 달성하고 지속 가능한 에너지 전환을 이루는 데 핵심적인 역할을 한다. 특히, 수소는 다양한 산업 분야에서 화석 연료를 대체할 수 있는 청정에너지로 주목받고 있다. 그린 수소는 재생 가능한 에너지, 예를 들어 태양광이나 풍력을 통해 생산되어, 온실가스를 배출하지 않으며, 이를 산업, 교통, 난방 등의 분야에 활용할 수 있다. 수소는 높은 에너지 밀도를 자랑하면서도 배출가스가 없는 특성 덕분에, 특히 이동 수단이나 중장비와 같은 분야에서 화석 연료를 대체하는 중요한 수단으로 떠오르고 있다. 또한, 수소는 전력망에 통합되어 에너지 저장 및 전력 생산에서도 중요한 역할을 할 수 있으며, 향후 탄소 중립 사회로의 전환을 돕는 핵심 기술로 자리 잡을 것이다.

'세계 수소 여행' 시리즈는 이러한 수소 산업의 발전과 그 역할을 중심으로 다양한 국가들의 사례를 탐구한다. 각 편에서는 국가들의 수소 정책과 현황을 소개하며, 그들의 수소 산업이 어떻게 전 세계 에너지 전환에 기여하고 있는지와 발전 방향 등을 탐구하며 우리가 얻어갈 점을 알아본다.

두 번째 여행지, 재생에너지 강국 독일로 함께 수소 여행을 떠나보자.

[자료 1. 베를린]

출처 : pinterest

 

독일의 수소 정책 동향 

가장 먼저, 독일 수소 산업의 최근 정책들과 목표에 대해 알아보겠다.

1. 국가 수소전략(NWS, Nationale Wasserstoffstrategie 2020)

2020년 6월 독일 연방경제에너지부는 독일의 수소 관련 첫 번째 정책인 국가 수소전략(NWS)을 채택하고, 우선 추진해야 할 38개의 실행 계획을 발표한 바 있다. 경쟁국보다 먼저 수소경제 선점을 위한 기술력 확보, 장기적으로 수소생산국보다는 수소기술 수출국이 되는 방향의 전략을 추진했다. EU 차원에서의 그린수소에 대한 연구개발 투자 확대를 위해, 유럽 공통 프로젝트의 추진 필요성을 함께 제시했다. 연방정부는 수소 기술개발 및 시장 확대에 70억 유로, 수소 확보를 위한 국제협력 프로젝트에 20억 유로를 투자하고, 2030년까지 수소 생산설비 5GW를 설치할 예정이다. 일조량 및 바람 등 환경이 우수한 국가에 그린수소 생산 공장을 건설하는 데 독일이 기술과 자금을 지원하고 생산된 수소를 수입하는 방식으로 협력을 진행할 것으로 보인다. 사우디아라비아, 모로코, 칠레, 호주 등과의 협력을 고려하는 중이다. 

R&D 분야의 적극적인 지원도 볼 수 있었다. 독일 연방경제협력개발부는 독일기업들의 기술과 역량을 통합하기 위해 '에너지 기업 얼라이언스'를 구성하였고, Thyssen-Krupp, Siemens, MAN Energy Solutions 등의 기업이 참여했다. 더불어 독일 연방교육연구부는 녹색수소 개발을 위한 3대 프로젝트에 '25년까지 7억 유로를 지원할 예정이다. H2Giga, H2Mare, TransHyDE의 프로젝트로, 전해조 생산기술, 풍력터빈을 이용한 직접 녹색수소 및 수소 유래제품 생산, 단거리나 중장거리 운송 솔루션 개발을 진행한다. 독일 연방경제기후보호부는 '수소 IPCEL 프로젝트'를 통해 총 21억 유로를 지원할 계획이며, 지원 프로젝트는 다른 유럽 프로젝트들과 네트워크를 구성하여 수행한다. 

2. 국가 수소전략의 업데이트

2023년 7월 독일 정부는 '국가 수소전략'을 업데이트하기로 결정, 독일에 친환경적이고 지속가능한 수소를 안정적으로 공급하고자 하는 목표를 마련했다. 기본적으로 기존의 전략을 바탕으로, 변화된 에너지 시장과 기후보호에 맞는 수소 생산, 운송, 사용에 대한 정부 지침을 발표했다. ▼수소시장 확대 가속화 ▼수소 및 수소 유도체의 충분한 가용성 보장 ▼효율적인 수소 인프라 개발 ▼수소 응용분야 확립 ▼2030년까지 수소 기술의 선두 주자 ▼적절한 프레임워크 조건 형성 의  새로운 6가지의 목표를 가지고 국가 수소전략을 다듬어갈 예정이다.

가장 큰 변화로는 그린수소만을 인정했던 기존의 국가 수소 전략을 청정 수소라는 포괄 개념을 도입함으로써, 블루/핑크/그레이 수소도 과도기적으로 인정한다는 것이었다. 단기적으로 유럽 내 재생에너지만으로는 수요 충족이 불가능하기 때문이다. 

[자료 2. 국가 수소전략 업데이트 계획]

출처 : 독일 연방경제기후보호부(BMWK)

(1) 수소의 가용성 확보

특히 독일 내 전해조 용량 확대에 중점을 두고 있으며 2030년까지 그린수소 생산을 위한 전해조 용량 목표를 기존 5GW에서 10GW로 두 배 늘릴 계획이다. 다만 국내 수소 생산의 잠재력은 제한적이기 때문에, 장기적으로 대부분의 수요는 수입으로 충당할 예정이다. 현재 연방정부의 분석에 따르면 2030년 수요 예측치 95~130TWh 중 약 50~70%(45~90TWh)는 해외로부터 수소 및 수소 유도체의 형태로 수입하여 충당할 것으로 예상되며, 수소 수요를 충당하기 위한 수입 비중은 2030년 이후에도 계속 증가할 것으로 보인다. 핵심 수단으로서의 수입전략으로, 연방정부는 2023년에 2030 의제 목표에 부합하는 지속가능한 생산 및 운송 옵션과 선박 및 파이프라인 운송(예: 노르웨이산 수소)에 필요한 수입 인프라에 초점을 맞춘 수입전략을 발표할 예정이다.

수소 및 수소 유도체의 수입은 적어도 2030년까지 주로 선박을 기반으로 이루어질 계획이며, 암모니아의 운송은 단기적으로 이루어질 것으로 보인다. 중장기적으로는 그린메탄, 합성 메탄올, 액상유기수소저장체(Liquid Organic Hydrogen Carrier, LOHC) 및 액체 수소의 수입이 중요한 역할을 할 것이며, 2030년 이후에는 유럽 및 인근 지역에서 파이프라인을 통한 녹색수소 수입이 점차 확대되는 등 다변화를 통해 위험을 최소화할 예정이다. 기존의 수소, 에너지 및 기후 파트너십은 국가 간 수소 부가가치 사슬을 구축하기 9 위한 정책 프레임워크로 활용될 것이며, 녹색수소 전략 연구 및 혁신 의제는 수출입 항만을 연결하기 위한 항만 동맹 출범을 포함하여 유럽과 그 밖의 지역에서 연구 협력을 촉진하는 데 활용될 것으로 보인다. 이 과정에서 새로운 수소 파트너십을 구축하는 것을 목표로 두고 있다. 

독일 정부가 2045년까지 기후중립과 온실가스 배출 감소 목표를 달성하기 위해서는 안전하고 지속가능하며 기후중립적인 수소 공급이 필수적일 것으로 보인다. 독일은 녹색수소 및 탄소 포집, 저장 기술과 연계하여 폐기물이나 천연가스에서 나오는 저탄소수소 기술 개발에 재정적 지원을 아끼지 않을 예정이다. 

(2) 국가 수소 인프라

예측 가능한 수소 수요를 충족하기 위해 IPCEI 수소 네트워크 이상으로의 개발을 목표로 한다. 요금 납부 유예와 같은 적절한 해결책이 검토되고 있으며 구조적 고려 사항 외에 운송 부문의 요구 사항도 네트워크 계획에 고려될 것이다. 올해 에너지산업법(Energiewirtschaftsrecht)을 개정하여 수소 기반 네트워크의 법적 근거를 마련할 계획으로 2단계로 진행될 예정이다. 현재로서는 수소 및 수소 유도체의 대규모 저장은 아직 실현 가능하지 않으나, 사용 가능한 저장 용량이 충분하지 않고 비용이 여전히 매우 높기 때문에 반드시 필요한 것은 아니지만, '20년대 후반 이후부터 생산량과 필요량이 증가함에 따라 이 문제는 더욱 중요해질 것이며, 장기적인 투자주기를 고려할 때 지금 올바른 방향을 설정하고 조기에 수요와 증설을 검토하는 것이 중요하다. 

EU는 IPCEI 수소 인프라 프로젝트를 통해 유럽 전역에 4,500km의 수소 파이프라인을 건설하고, 유럽 수소 네트워크(European Hydrogen Backbone)을 구축할 예정이다. 이 중 3,000km는 기존의 천연가스 파이프라인을 활용하고 1,500km는 신규로 건설될 예정이며 참여국들을 통해 빠르게 확장되어 유럽 전역에 대한 수소 유통이 안정화를 목표로 함. 독일은 스칸디나비아, 남부 및 동유럽의 잠재적 수소 생산 거점과 서유럽의 전략적 수입 허브에 모두 연결되는 중부 유럽에 균형 잡힌 네트워크를 구축하기 위해 이웃 국가와의 연결에 중점을 두고 있다. 

(3) 수소 응용 분야

현재 알려진 바에 따르면 2030년까지 수소와 수소 유도체의 응용 분야는 주로 화학 및 철강 산업과 같은 산업 부문과 연료전지 또는 재생연료로 사용하기 위한 운송 분야가 될 것으로 보인다. 원칙적으로 수소와 수소 유도체는 다양한 용도로 활용될 수 있으며 더 많은 수소 사용 여부는 충분한 양의 수소를 사용할 수 있는지 여부와 대체 옵션에 비해 가격 측면에서의 효율에 따라 달라질 것이다. 국가 자금은 수소 사용이 절대적으로 필요하거나 대안이 없는 분야에 집중되어야 하며 대규모 산업 외 중소기업의 특수한 이해관계를 고려해 진행될 것임. 산업, 운송, 전력/에너지, 건물 난방열에 대한 계획을 포함한다. 

 

수소 모빌리티와 인프라

1. 수소 충전소

[자료 3. 독일 H2 Mobility의 수소 충전소 현황]

출처 : H2 Mobility

독일은 현재 100개 이상의 공공 수소 충전소를 보유하고 있다. 올해 안에 수소 충전소 400개를 구축하는 동시에, 고속도로와 물류 거점을 중심으로 350바(bar) 수준의 고압 충전소와 액화수소 충전소를 도입한다는 계획을 가지고 있다. 또한 2030년까지 TEM-T(Trans-European Transport Network) 전략을 따라 200km마다 충전소를 설치해야 한다. 2015년 Air Liquide, Daimler, Linde, OMV, Shell,고 TotalEnergies 합작해 H2 Mobility를 만들어 독일의 수소 충전소 확장에 큰 기여를 했다. 700 bar 충전소와 더불어 350 bar 충전소를 신설하며 승용차와 상용차에 사용 가능한 충전소들을 주요 대도시들 주변에 설치했다.

2. 수소 파이프라인 : Hydrogen Core  Network(HCN)

독일은 2032년까지 총 9,040km에 도달하는 독일 내 수소 파이프라인을 건설하는 계획이다. 2024년 10월 독일 규제 기관인 Bundesnetzagentur(BNetzA)의 최종 수소 코어 네트워크(HCN) 제안을 승인하면서 빠르게 진행되고 있다. 독일 가스 전송 사업자 협회인 FNB Gas에 의해 통합된 천연 가스 전송 시스템 운영자(TSO)의 공동 노력으로 진행된다. 수소 네트워크의 약 56%는 비용 절감에 도움이 되는 변환된 천연 가스 파이프라인으로 구성될 것이며, 나머지 44%는 새로 건설된 인프라로 구성될 예정이다. 이 파이프라인 건설을 통해, 생산과 소비, 저장과 수입 모두를 연결할 목표를 세우고 있다. 총 189억 유로 규모의 프로젝트로, 대부분이 민간 자금으로 진행되며 30억 유로는 정부의 보증으로 제공된다. 

[자료 4. 독일 HCN 계획]

출처 : Bundesnetzagentur, RaboResearch 2024

3. 수소 모빌리티

한국수소연합의 주요국 수소모빌리티 보급현황에 따르면, 2024년 누적 보급 현황 기준 독일은 2,023대의 수치를 보였다. 한국은 37,557대로 약 18배 정도의 차이를 보였다. 

Mercedes-Benz eCitaro G 연료 전지 유형의 수소 버스 10대가 2025년 Stuttgarter Straßenbahnen AG(SSB)의 시내버스에서 운행될 예정이다. 이들과 바덴뷔르템베르크(Baden-Württemberg)의 버스 네트워크에서도 배기가스 배출이 없는 버스 차량 개발을 추진하고 있다. SSB는 더 이상 디젤 버스를 도입하지 않는다는 의견을 밝혔다. 2027년부터는 슈투트가르트 도심에 배기가스 배출이 없는 버스로, 2035년부터는 슈투트가르트 전체 버스 네트워크에 기후 중립적인 방식으로 서비스를 제공하고자 하는 목표를 가졌다. 

 

독일 수소 산업의 강점과 도전 과제 

독일의 수소 산업은 현재, 혼란 속에서 점차 나아가고 있는 상황으로 보인다. 독일은 2024년 전체 전력 생산에서 재생에너지 비중이 62.7%로 굉장히 높은 수치를 기록했다. 그리고 2030년까지 재생에너지 비중을 80%까지 늘리는 것을 목표로 하고 있다. 다만 독일은 기후 환경에 따라 재생에너지 공급이 부진해지는 ‘둥켈플라우테(Dunkelflaute)’ 현상과 러시아-우크라이나 전쟁 등을 통해 전기 요금이 프랑스의 2배에 달하는 ㎿h(메가와트시)당 440.3달러까지 치솟는 어려움도 겪었다. 이러한 혼란스러운 에너지 정세 상황에서, 독일은 국가 수소전략을 조금 더 현실적인 방안으로 업데이트했으며, 유럽 전역에서의 협력을 구축하는 데에 힘썼다. 

독일은 기존의 높은 재생에너지 비율, 산업 기술력, EU의 수소 허브라는 강점을 가지고 있다. EU의 IPCEI나 H2 mobility처럼 뚜렷한 목표를 가지고, 여러 연합들을 만들어가고 기금을 만들어 민간 자금을 조달받는 적극적인 자세를 볼 수 있었다. 또한 연구개발 분야에서 다양한 지원들이 시행되고 있어 충분히 발전 가능성이 높은 나라라는 생각이 든다. 

다만 높은 전력 요금이나, 둥켈플라우테(Dunkelflaute) 현상은 최종 목표인 그린 수소에 도달하기 위해 꼭 해결되어야 하는 과제라고 생각한다. 아직까지 수소 인프라의 부족도 문제가 되는 것 같다. 특히, 상용차용 충전소인 350bar를 늘리는 것은 좋지만, 기존의 700bar용 충전소를 없애고 대체하는 것이 과연 미래에 도움이 될 것인지에 대한 의문이 든다. 독일 내 수소 승용차의 대수가 많이 적을 뿐더러, 승용차의 탄소 저감 효과 효율도 많이 떨어지는 것은 사실이다. 다만 700bar 전용 충전소를 없애버린다면, 기존의 승용차 충전소가 없어지는 것이기 때문에 승용차 사용자들의 편의가 감소한다. 350bar 충전소를 확충하되, 700bar를 유지하는 설치 방향을 위주로 진행되는 것이 좋을 것이라 생각한다. 

독일의 강경한 재생에너지 정책들이 조금씩 완화되어가고 있는 추세이다. 산업이 발전하기 위해서는 기업과 국민이 여러 보조금 등의 혜택을 얻어야 한다. 일부 환경 단체들은 국가 수소전략 업데이트에 대해 기후와 역행하는 행보라는 비판을 내비치기도 했지만, 더 많은 기술 개발과 인재 양성을 위해서는 가끔의 일 보 후퇴 전략도 필요하다는 생각이다. 정책의 구체적인 시기 등 세부적인 사항을 추가하여, 기존 로드맵대로 독일이 수소 시장에서 더욱 큰 발전을 얻기를 바란다. 

 

여행을 마치며

여기까지 독일 수소 여행을 해봤다. 함께 바라본 독일의 수소는 어땠나? 

[자료 5. 비행기 사진]

출처 : 핀터레스트

독일의 여러 정책들과, EU 단위로 함께 진행하는 사업들, 연구 분야에서의 협력 등을 맛보며 우리나라가 나아갈 방향에 대해 알아보았다. 많은 성장을 앞둔 독일의 수소에 앞으로도 큰 관심을 가져주기를 바란다. 독일의 수소 여행은 여기서 끝이지만 수소 산업은 전 세계적으로 빠르게 성장하고 있다. 다음 목적지에서는 다른 국가들의 전략과 비전을 통해 수소 경제가 어떻게 다르게 발전하고 있는지 알아볼 수 있을 것이다. 

그렇다면, 다음 목적지는 어디일까?

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수소 정책에 대한 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기

1. "[세계 수소 여행] 이탈리아 : 미래를 향한 수소 에너지의 잠재력", 25기 이예영, https://renewableenergyfollowers.tistory.com/4680

[세계 수소 여행] 이탈리아 : 미래를 향한 수소 에너지의 잠재력

2. "수소 경제를 이끌 리더가 되어라", 21기 한세민, 24기 이지혜, 25기 남궁성, 25기 이예영, https://renewableenergyfollowers.org/4505

수소 경제를 이끌 리더가 되어라

 

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참고문헌 

[탄소 중립과 지속 가능한 에너지 전환에서 수소의 역할]

1) 김현정, 이투데이, "[유럽은 지금] 수소 사회로 가는 유럽", 2022.12.28., https://www.etoday.co.kr/news/view/2206946

[독일의 수소 정책 동향] 

1) 박효준, "독일의 수소 관련 정책 동향", 한국산업기술평가원(KEIT), 2024.02.

[수소 모빌리티와 인프라] 

1)  윤원, 그리니엄, "“길이만 9700㎞” EU, 독일 수소 네트워크 구축에 30억 유로 지원 승인", 2024.07.02, https://greenium.kr/news/34303/

2) Hyung-Ja de Zeeuw, Rabobank, "Germany’s core hydrogen network and regulatory framework explained", 2024.10.31, https://www.rabobank.com/knowledge/linkto/d011446925-germanys-core-hydrogen-network-and-regulatory-framework-explained