우리나라를 비롯한 전세계가 수소에너지에 주목하고 있다. 환경친화적이며, 효율성과 경제력을 갖춘 수소를 활용한 경제생태계 구축에 사활을 걸고 있다. 우리나라에서 특히 제주도는 '제주형 그린수소 생태계 구축을 통한 글로벌 허브 조성'에 나서고 있다. 결국 그린수소 생태계를 구축해 우리나라 수소산업의 선도적으로 나서겠다는 계획이다. 수소경제의 개념과 필요성을 제시하고, 제주형 그린수소 생태계 및 허브 구축을 위한 기대와 전망 그리고 과제 등을 진단한다.

△청정 미래에너지 수소
전 세계적으로 주목받고 있는 수소경제란 화학 연료의 고갈을 대비하고, 특히 탄소배출을 제로화할 수 있는 친환경 에너지인 수소가 주요 연료가 되는 미래 경제를 의미한다. 

수소에너지는 지난 2015년 세계에너지기구(IEA)는 미래 에너지원으로 수소를 지목했고, 2019년 스위스 다보스에서 열린 2019 세계경제포럼(WEF)에서는 기후변화에 대응해 탄소배출량을 줄이기 위한 방법중 하나로 전기·수소·바이오에너지 저장 등이 제시됐다.

그린수소는 자동차·열차·선박·드론 등 다양한 분야에서 활용될 수 있다는 장점이 있다. 석유나 석탄처럼 일부 지역에 편중돼 있지 않은 보편적 에너지원이다. 특히 온실가스도 배출하지 않으며 미세먼지 정화 능력이 우수해 최적의 친환경 에너지로 가치를 인정받고 있다.

우리나라 정부 역시 '수소차'와 '연료전지'를 양대 축으로 수소경제의 생태계를 구축하겠다는 계획을 추진하고 있다. 

수소차 생산량을 2040년 620만대로 확대하는 동시에 수소충전소 역시 2022년 310개, 2040년 1200곳을 구축할 계획을 추진중이다. 에너지 분야의 경우 발전용 연료전지는 2040년까지 발전용 연료전지는 15GW(내수 8GW), 가정 건물용 연료전지는 2.1GW(94만 가구) 보급을 목표를 설정했다.

정부는 그린수소경제 선진국가로 도약하면 2040년에는 연간 43조원의 부가가치와 42만개 새로운 일자리를 창출하는 혁신성장의 원동력이 될 것으로 기대하고 있다.

△탄소중립 열쇠는 그린수소
전 세계의 생존과제 중 하나가 지구온난화에 따른 기후변화 대응이다. 이를 위해서 가장 중요하고, 시급한 과제가 바로 탄소중립(탄소제로화)를 실현하는 것이다.

우리나라 역시 2050년 탄소중립국가를 실현하기 위해 국가핵심프로젝트를 시행하고 있다. 탄소중립의 핵심 에너지원으로 풍력·태양광과 함께 수소에너지에 관심이 집중되고 있다.

제주특별자치도는 2012년부터 카본프리아일랜드2030(CFI2030) 프로젝트를 추진하고 있다. 카본프리아일랜드는 2030년까지 풍력·태양광 등 신재생에너지를 통해 100% 자체 전력을 생산하는 것이다. 이미 10년전부터 탄소제로화를 위한 신재생에너지 정책을 추진하면서 다른 지자체와 비교해 매우 앞서나가고 있다. 

풍력과 태양광에너지 중심의 카본프리아일랜드 프로젝트에 제주형 그린수소가 융합된다면 막대한 시너지 효과를 가져올 것으로 기대되고 있다.

제주특별자치도는 산업통상자원부의 제6차 지역에너지계획(2020~2025)이 확정·시행됨에 따라 카본프라아일랜드2030과 제주형 그린수소 생태계 구축을 함께 추진하고 있다.

도내 신재생에너지 발전 비율이 2020년 17.3%로 전국 평균 7.4%로 전국 보다 2.3배 빠르게 구축됐다.

하지만 현재 카본프리아일랜드2030 프로젝트가 추진되면서 현재 발생하고 있는 문제는 풍력과 태양광 등 신재생에너지발전을 통한 전력이 과잉 생산되면서 출력제어가 빈번해지고 있는 것이다.

도내 풍력발전 출력제한 횟수는 2015년 신재생전력 출력제한이 3회 발생한 이후에 2018년 15회, 특히 2019년 46회, 2020년 77회, 2021년 65회, 2022년 132회로 급증했다.

제주도는 전력과잉생산 및 출력제어 문제를 해소하기 위해 신재생에너지 잉여전력을 활용한 수전해 방식의 그린수소 생산(P2G, Power to Gas) 시범실증(25㎿) 사업을 추진하고 있다. 

P2G(Power to Gas)는 전력을 연료형태(가스)로 저장하는 기술로 이미 제주에서는 국내 최초로 500㎾급 P2G실증이 완료됐다. 저장된 수소와 메탄을 연료전지 또는 가스터빈 등의 발전연료로 사용 가능하며, 도시가스망에 주입해 활용할 수도 있다. 

P2G(Power to Gas)가 상용화된다면 풍력 등 재생에너지에서 생산된 전력에서 수전해 기술을 가미해 그린수소를 생산할 수 있다. 날씨 변동이 큰 신재생에너지 특유의 불안정성을 해소함과 동시에 안정적으로 그린수소를 공급할 수 있는 것이다.

△제주 수소경제 실증·상용화 첫 걸음
제주도는 올해 8월 구좌읍 행원리에 3.3㎿급 대용량 그린수소 생산·충전시스템을 구축했다. 순도 99%의 그린수소를 하루 1t 정도 생산할 수 있으며, 수소 버스 24대를 충전할 수 있는 규모다. 수소를 옮기는 튜브 트레일러 4대가 마련됐고, 함덕해수욕장 인근에 그린수소 충전소가 설치됐다. 

함덕 그린수소 충전소는 시간당 수소버스(25㎏ 기준) 4대, 수소 승용차(5㎏ 기준) 20대를 충전할 수 있는 규모다. 현재 수소버스(수소모빌리티) 9대를 투입해 현재 개통·운행중이다. 

그린수소는 대부분의 분야에서 에너지로 활용할 수 있으며, 생산·저장·활용 인프라가 동시에 도입돼야 작동할 수 있는 산업생태계다. 이 때문에 제주형 그린수소 생태계 구축이 필요하며, 이를 통해 글로벌 허브로 조성할 수 있다.

앞으로 제주형 그린수소 생태계의 지속발전 가능성을 입증하고, 이를 기반으로 타 지자체는 물론 전 세계적으로 영역을 확대, 제주의 미래를 이끌어 갈 신산업으로 주목을 받고 있다. 김용현 기자

※ 이 기획은 제주특별자치도 지원으로 진행되고 있습니다.