교육과학기술부 산하 21세기 프론티어 사업인 수소에너지사업단과 한국수소 및 신에너지학회는 지난달 24일부터 27일까지 나흘 동안 서울 르네상스 호텔에서 ‘제4차 수소제조국제회의(ICH2P-2012)'를 개최했다.
이번 국제회의에는 우리나라를 비롯해 미국, 캐나다, 독일, 일본, 중국 등 28개국 2백여 명의 관련 전문가들이 총 253편의 구두 및 포스터 논문을 발표했다.
세계 20여개국의 수소·연료전지 분야 투자액은 56억 달러에 이른다는 2011년도 통계자료에서 보듯이 그동안 정부와 기업체의 투자가 집중되어왔던 분야중 하나가 수소·연료전지다.
이번 국제회의에서도 수소제조 뿐 아니라 수소·연료전지 전반에 걸친 주제를 다루었는데 기조연설로 캐나다의 이브라힘 딘서 교수가 ‘연계된 수소생산시스템을 갖는 혁신적인 에너지해법’을, 일본의 미야케 교수가 ‘전기그리드를 위한 바이오수소’를, 현대·기아자동차 안병기 박사가 ‘연료전지자동차-새로운 가능성으로 가는 길’을 발표했다.
재생에너지와의 연계를 통해 다양한 용도로 사용할 수 있는 수소와 전기를 만드는 수소인프라부터 연료전지차의 상용화 추진 현황에 이르기까지 다루어진 셈이다.
지속가능에너지시스템의 중점 요소는 재생에너지로부터 수소를 얻고 이를 연료전지 자동차에 활용하는 일이다. 이를 통해 수소 분야의 탈탄소화가 가능해지고, 그리드를 안정화시킬 수 있다. 수소연료전지를 시장으로 진입시키기 위해서는 대중의 인식, 지속적인 연구개발 실증, 적합한 정책 수립, 국제적인 협력 강화가 필요하다고 보고 있다. 수소연료전지 분야의 대표적인 국가의 추세를 언급해보기로 하자.
독일은 청정에너지파트너십(CEP)으로 수소충전소는 16곳이 운영되고 있으며, 풍력-수소도 실증되고 있다. 독일의 수소인프라는 2015년 연료전지차량 5천대(충전소 100개소), 2020년 150천대 (400개소), 2050년 1500천대 (1000개소)를 예측하고 있다.
수소연료전지 분야의 선두를 지켜온 미국은 오바마 정부 들어 아젠다의 변화가 있었지만, 청정에너지특허지수(clean energy paten growth index)는 2011년 950건으로 두 번째를 차지하고 있는 태양광분야 540편에 비해 거의 두 배 수준이어서, 연료전지분야의 특허가 청정에너지분야를 선도하고 있음을 보여준다.
2002~2011년까지의 특허점유율을 보면 미국 48%, 일본 31%, 독일 7%, 한국 7%, 캐나다 2%의 비율로서 한국이 독일과 비슷한 수준으로 4위를 기록하고 있음도 특기할 만하다.
미국의 수소연료전지 프로그램을 보면, 상용화 과정에서 직면한 장애요소를 제거하는데 집중하고 있어서, 수소연료전지의 연구와 기술실증 뿐만 아니라 제조기술, 안전 및 표준화, 교육 등 시장 진입을 위한 준비도 이뤄져 왔다.
연료전지는 수송용, 정치형, 보조동력, 백업파워, 이동형 등 다양한 상용화가 이루어지고 있다. 차후의 방향으로는 수소, 연료전지, 안전, 코드ㆍ표준화 등 중요한 연구개발을 지속적으로 강화하며, 혁신적인 기술에 대한 선택적 전략적인 실증 수행, 연구개발 실증과 향후 방향에 지침을 줄 핵심 분석 지속 및 효과를 극대화하기 위한 소통과 홍보를 들고 있다.
21세기 초와 달라진 점은 수소경제라는 말의 사용이 줄어든 대신 사람들은 수소를 에너지시스템의 보조적인 수단으로 인식하고 있다는 변화를 들 수 있다. 수소경제 체제로의 변환이 쉽게 일어날 수 있다고 낙관적인 생각이 지배적이던 시기에서 보다 현실적인 생각을 가지게 되었음을 뜻한다. 10년 전에는 비전은 있으되 기술이 없었다면, 이제는 연료전지기술이 시장 진입을 준비하고 있다는 점이 큰 차이점이다.
연료전지의 시장 규모가 얼마나 될 것인가 하는 데에는 다양한 견해가 있다.
SBI 에너지의 최근 연구보고서인 국제 연료전지기술(Fuel Cell Technologies Worldwide)’은 2010년 연료전지시장이 5억9800만 달러일 것으로 예측했으며, 2014년에는 12억 2천만 달러로 매년 20%의 성장률을 보일 것으로 예상된다고 했다. 하지만 파이크리서치는 2017년 군용연료전지 시장만으로도 120억 달러에 이를 것으로 예상했다.
일본의 경우는 동일본 대지진 이후 일본경제센터(Japan Economic Center)가 예측한 자료에 따르면, 2020 년도 연료 전지 (가정, 소형 자동차, 업무 및 산업) 시장은 세계 규모로는 2 조 4,000 억 엔, 일본 내 규모는 1/5 수준이 넘는 5,230 억 엔이 될 것으로 보고 있다. 세계 수소시장은 2011년 55백만 톤으로 2016년은 30% 증가된 7천만 톤으로 예측하고 있다. 적어도 수소연료전지 시장의 성장을 점치는 것이 추세인 것만은 틀림없다.
미래의 에너지에 대해서 생각할 때에 다음과 같은 변화가 일어나고 있다.
즉, 화석연료에서 재생가능에너지, 불안정한 공급 상태에서 (volatile)에서 사용자가 제어 가능한 공급형태(user-controlled supply), 폐기물과 공해물질 배출에서 무공해, 외국의 자원의존으로부터 지역 공급 가능한 에너지로 바뀐다는 것이다.
2012년 제시한 엑슨 모빌의 에너지전망 (2012 The Outlook for Energy: A View to 2040)에서 에너지기술 분야에서 뚜렷한 성장은 태양광이나 풍력발전에서의 분산발전과 대규모 저장시스템에서 도달할 수 있음을 예측하였다.
미래의 안정적인 에너지 공급을 위한 시스템을 구축하는 일은 여전히 중요하며, 미래는 더 이상 과거의 볼모가 아니다. 잉여전력을 가스로 바꾸어서 저장하거나 수송에너지로 이용하며, 다양한 가치를 만들어 낼 수 있는 경로를 갖추어야 할 것이다.
수소연료분야에 이미 지난 10년간 열심히 연구개발을 진행해 왔다. 가장 도전적인 분야중 하나이기에 기술적인 도전과제는 여전히 존재한다.
우리가 예상했던 것보다도 더 오래 걸리고 더 많은 비용이 든다. 수소연료전지기술은 이미 있는 시장에 자리잡은 기술을 대체하여야 하기에 경쟁자는 많고 시장을 차지하기는 쉽지만은 않다.
하지만 시장에서의 기회는 크다. 수송분야는 전통적으로 중요 목표였다. 도요타, 혼다, 현대 등 세계적인 자동차 회사들이 이미 많이 준비했고 거의 시장 진입단계에 와 있다.
어느 유명회사의 회장이 말했듯이 성공의 기본은 혁신(Innovation)이요 장기적인 전망(Longterm outlook)과 인내(Preseverance)이다. 따라서 지속적인 연구개발, 기술혁신과 실증화에 대한 노력은 상용화를 향한 유효한 전략임은 물론이다.
