한국, 연료전지 발전설비량 세계 최대, 하지만 경쟁력은?
[기사요약]
지난해 국내 연료전지 발전설비 세계최대 규모 구축
연료전지 품목별 경쟁력은 미국 대비 80~90% 수준
수소관련 특허수, 일본과는 비슷하나 중국 대비 5분의 1
산‧학‧연 연대 활용한 기술개발 가속화 필요
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현재 수소는 석유 등 탄화수소 개질과 부생수소 등을 통해 얻고 있어 100% 친환경 에너지가 아님에도 유럽, 중국 및 일본 등 선진국은 차세대 에너지원으로 집중 육성하고 있다. 수소를 친환경적으로 조달하기 전에도 수소‧연료전지는 마치 이론적으로는 불합리하지만 현실에서는 충분히 유용한 양수발전과 같은 에너지 저장원으로서의 역할이 요구되고 있다. 그리고 장기적으로는 화물차뿐만 아니라 일정 구간을 왕복하는 운송수단의 에너지원으로 주목받고 있다. 수소(연료전지 포함)를 차세대 에너지로 집중 육성하고 있는 중국과 일본 등의 움직임을 살펴보고 우리의 대응방향을 모색해 본다. <편집자 주>
[뉴스투데이=곽대종 산업연구원 연구위원] 2주 이상 지속되는 러시아의 우크라이나 침공 사태로 인해 천연가스를 비롯한 에너지 가격의 급등이 우려되고 있다. 단적으로 이번 주 독일에서 자동차용 경유 소매가격은 지난주 대비 약 44% 가까이 급등한 것으로 알려졌다.
러시아의 우크라이나 침공이 조속히 종료되지 않는 한 비료 가격은 물론 각종 곡물 등 원자재 가격의 급등은 불 보듯 뻔한 사실이다. 이러한 상황은 에너지 전환의 필요성을 더욱 부각시키고 있다고 하겠다.
• 우리나라 발전용 연료전지 설비량, 2021년말 기준 749MW
2021년말 기준으로 국내에 구축된 연료전지 발전설비 총량은 749MW로 미국(527MW, 2021.9 기준) 및 일본(352MW, 2021.7 기준)을 뛰어넘어 세계최대 규모인 것으로 나타났다.
연도별로도 2018년 333MW를 시작으로 2019년 405MW, 2020년 610MW, 2021년 749MW로 매년 100~200MW의 설비가 추가되었다.
2021년의 누적 설비량은 2019년 초 수립된 「수소경제 활성화 로드맵」의 2022년 내수량 1GW 대비 약 75% 수준으로 금년에도 예년의 추세가 지속된다면 목표를 거의 달성할 것으로 예상된다.
• 정부는 2019년 초 「수소경제 활성화 로드맵」 공표
산업통상자원부는 과기부 및 국토부 등과 공동으로 2019년 1월 중순 수소경제 활성화 로드맵을 발표한 바 있다. 이 로드맵은 수소차, 연료전지(발전용 및 가정‧건물용), 수소공급 및 수소가격의 분야별/연도별 목표를 제시하고 있다.
수소차의 경우 수출 포함 2022년 8.1만대, 2040년 620만대를 보급하며, 연료전지는 2022년 발전용 1.5GW, 가정‧건물용 50MW, 2040년 발전용 15GW, 가정‧건물용 2.1GW 보급을 목표로 하고 있다.
또한 수소 공급은 2022년 연 47만톤, 2040년 526만톤 이상을 목표로 하고 있으며 수소 가격은 1kg 당 2022년 6000원, 2040년 3000원을 목표로 설정하였다.
• 국내 연료전지 경쟁력 미국 대비 80~90% 수준, 특허는 중국 압도적 우위
연료전지 관련 우리나라의 경쟁력 수준은 최고 선진국인 미국 대비 80~90% 수준으로서 일본과 EU에는 다소 뒤떨어지고 있지만 중국에 비해서는 앞서고 있는 것으로 나타났다.
가장 높은 경쟁력을 보이고 있는 품목은 MCFC(용융탄산염 연료전지)인데 미국 대비 90% 초반대의 경쟁력을 보이고 있으며 가장 낮은 품목은 SOFC(고체 산화물 연료전지)로서 미국 대비 80% 초반대의 수준으로 평가된다.
주2) 고분자 전해질 연료전지(PEMFC), 인산 연료전지(PAFC), 용융탄산염 연료전지(MCFC), 고체 산화물 연료전지(SOFC), 직접 메탄올 연료전지(DMFC)
[자료=녹색기술센터, 한국수출입은행 해외경제연구소 재인용]
그러나 중국은 막대한 연구개발 투자에 힘입어 수소기술 관련 특허에서 압도적인 모습을 보이고 있다.
즉 2014~2020년 기간 중 누적 특허 총수에서 중국은 11,726건으로 1위를 차지하고 있으며 그 뒤를 이어 미국이 9,817건으로 2위, EU가 6,216건으로 3위, 일본이 5,768건으로 4위를 차지하고 있는 반면 우리나라는 4,497건으로 5위를 점하고 있다.
특히 중국의 2020년 특허 건수는 4,721건으로 4위인 우리나라의 1,033건의 다섯 배에 가까운 수준이다.
• 산‧학‧연 연대 지원 등 핵심 기술개발 주력 필요
수소경제는 2050 탄소중립 달성을 위한 중요한 전략적 분야 중 하나이다. 따라서 인프라 확충 및 선도국/기업과의 글로벌 파트너십과 아울러 산‧학‧연 연대를 통한 핵심 기술개발에 박차를 가할 필요가 있다.
최근 한국과학기술연구원의 수소‧연료전지연구센터와 한양대학교 에너지공학과의 공동 연구팀은 물에서 수소를 분리하는 장치의 내구성을 10배 높이고 소재를 대체하여 제조비용을 3000분의 1로 낮출 수 있는 기술을 개발한 바 있다.
이 기술은 역으로 가져가면 연료전지 기술이므로 상당한 기대를 모으고 있다. 이와 같이 산‧학‧연 연대를 지원함으로써 핵심 기술개발에 주력할 필요가 있다.
