지속가능하고 청정한 에너지로의 전환은 대기오염과 지구온난화를 해결하기 위해 최우선적으로 고려돼야 할 사항으로 꼽힙니다. 현재 화석연료를 에너지원으로 사용하는 에너지 산업은 가장 많은 온실가스를 배출하는 산업이기 때문입니다. 이에 화석에너지원을 대체할 다양한 에너지원들이 논의되고 있는데, 그 중에서도 가장 큰 주목을 받고 있는 에너지원은 '수소(H2)'입니다.
수소는 우주 질량의 75%를 차지할 정도로 풍부할 뿐만 아니라 연소하더라도 소량의 물과 아주 적은 양의 질소산화물만 발생시키는 않는 청정에너지로 불립니다. 또한 질량 1g당 발열량이 석유보다 3배 이상 높은 에너지원으로, 신재생에너지가 가지고 있는 불안정성을 해소해줄 에너지로 주목받고 있습니다.
세계정부를 비롯한 일부 기업들은 수소 경제로의 전환을 목표로 하고 있으며, 수소 에너지의 주도권을 잡기 위해 치열하게 경쟁하고 있습니다. 이에 이번 기사에서는 국내 기업들이 수소 경제로 전환하기 위해 어떤 노력을 하고 있으며, 수소 사업을 이끌기 위해 어떤 기술을 연구하고 있는지 알아보겠습니다. 세 번째 순서는 액화수소 생산·공급을 시작으로 탄소배출이 전혀없는 그린수소 생산·공급을 통해 글로벌 수소 시장을 겨냥하고 있는 SK그룹의 수소 사업 전략입니다. [편집자 주]
지난 3월 SK인천석유화학에서 개최된 제3차 수소경제위원회, 이날 SK는 ‘바이오·부생 수소 생산 클러스터 구축 사업’과 연계해 액화 수소 플랜트 조성 등의 수소산업 전략을 발표했다(인천시 제공)/그린포스트코리아
[그린포스트코리아 임호동 기자] 청정 에너지로 불리는 수소는 모든 기업의 뜨거운 감자다. 특히 수소 산업을 리드하기 위해 많은 기업들이 경쟁 중이다. SK그룹은 지난해부터 수소 사업에 주목, 본격적인 수소 사업 강화 행보를 보이고 있다. SK는 지난해 수소 사업 추진단을 신설하고, 부생수소를 기반으로 한 액화수소 생산·공급. 천연가스를 기반으로 한 블루수소 생산·공급이라는 두가지 방향으로 전략을 설정해 수소 사업을 추진하고 있다.
SK 그룹은 모든 기업의 역량을 총집결해 국내 수소 시장을 리드하고, 최종적으로 탄소 배출이 없는 그린 수소를 생산해 세계 수소 시장을 노린다는 계획이다. 이를 위해 SK는 수소 사업의 전략을 구상하고 다양한 기업과 지자체, 기관 등과 협업을 이어가고 있다.
◇ 수소 사업 리드를 위해 전략을 설정한 SK
현재 에너지원의 단점을 보완할 수 있는 수소는 차세대 에너지로 각광을 받고 있다. 이에 수소 경제를 리드하기 위해 많은 기업들이 수소에너지 전환을 목표로 설정하고 있는 상황이다.
SK그룹 역시 마찬가지다. SK그룹은 수소 사업에 주목해 지난해 초부터 수소 사업 추진의 타당성 검토와 전략 수립을 진행했다. 그 결과 지난해 12월 그룹 핵심 역량을 집결해 수소 사업 추진 전략을 실행하는 역할을 수행하는 수소 사업 전담 조직인 ‘수소 사업 추진단’을 신설했다.
당시 수소 사업 추진단은 수소 대량 생산 체제를 구축 및 국내 수소 시장 진출, 수소 생산·유통·공급에 이르는 밸류체인(Value-Chain) 통합운영, 수소 핵심 기술 확보를 위한 기술 회사 투자 및 파트너십 통한 글로벌 시장 공략 등을 추진전략으로 발표했다.
특히 SK는 SK E&S를 통해 액화수소를 생산하고, SK 이노베이션을 통해 부생수소를 공급하는 것으로 수소 대량생산 체계를 구축하는 한편, 친환경 수소를 생산하는 방향으로 수소사업을 추진해나갈 방침이다. 이를 통해 2025년까지 28만톤 규모의 수소를 생산·공급할 계획이다.
또한 수소의 생산부터, 유통, 공급까지 이르는 수소 벨류체인을 통합 운영해 사업의 안정성을 강화할 방침이다. 특히 SK에너지의 주유소와 화물운송 트럭휴게소 등을 그린 에너지 서비스 허브로 활용해 차량용으로 수소를 공급하는 한편, 연료전지 발전소 등 발전용 수요를 적극 개발해 수소를 공급해나갈 방침이다 .
이와 함게 수소 핵심사업 기술 확보를 통한 글로벌 수소시장 공략도 병행할 방침이다. 이를 위해 수소 관련 원천 기술을 보유한 해외 기업 투자는 물론 글로벌 파트너십 체결 등을 통해 글로벌 수소 사업 경쟁력을 조기에 확보하고, 이를 기반으로 중국, 베트남 등 아시아 시장 진출을 본격화할 계획이다.
SK 관계자는 “그룹 차원의 수소 사업 추진 결정은 SK㈜의 투자 포트폴리오가 친환경으로 본격 전환하는 출발점의 의미”라며 “그간 축적된 에너지 사업 역량을 친환경 수소 생태계 조성을 위해 결집함으로써 국내는 물론 글로벌 시장에서도 ESG경영 선도기업으로 자리매김 할 것”이라고 말했다.
◇ 1단계는 액화·부생수소, 2단계는 친환경 수소
SK의 이러한 수소 사업 전략은 지난 3월 개최된 국무총리 주재 제3차 수소경제위원회에서 더 확실한 방향으로 드러났다. 지난 3월 2일 SK인천석유화학에서 개최된 제3차 수소경제위원회에서 SK는 향후 5년간 약 18조원을 투자해 국내 수소 생태계 조성에 본격 나설 것을 천명했다.
당시 수소경제위원회에 참석한 최태원 회장은 “수소는 기후에 영향을 받지 않고 생산에 소요되는 부지 면적이 작아 국내 환경에 적합한 친환경 에너지”라며, “SK가 대한민국 수소 생태계 조성에 앞장섬으로써 2050 탄소중립 실현을 위한 기업의 책임을 다하겠다”라고 밝혔다.
이와 함께 최태원 회장의 발언을 뒷받침하기 위한 SK그룹의 국내 수소 생태계 전략이 발표됐다. 이날 발표된 SK의 전략은 크게 2단계로 진행된다. 먼저 SK는 1단계로 2023년까지 인천시의 ‘바이오·부생 수소 생산 클러스터 구축 사업’과 연계해 부생수소를 기반으로 세계 최대 규모인 액화 수소 3만톤을 공급한다는 방침이다.
지난해 12월 SK 수소 사업 추진단은 SK E&S를 중심으로 2023년부터 연간 3만톤 규모의 액화수소 생산설비를 건설해 수도권 지역에 액화수소를 공급할 계획을 밝힌 바 있다. 실제 SK E&S는 1단계 목표인 액화수소 3만톤 생산체제 달성을 위해 약 5000억원을 투자해 액화수소 생산기지를 건설을 추진하고 있다. SK E&S는 인천시 서구 원창동 일대 SK인천석유화학단지 내 약 1.3만평의 부지를 매입해 연 3만톤 규모 수소 액화플랜트를 2023년까지 완공한다는 방침이다.
이 설비가 완공되면 SK인천석유화학으로부터 공급받은 부생수소를 고순도로 정제하고 액체 형태로 가공한 뒤 수도권에 공급하게 된다.
이와 함께 2단계에서는 2025년까지 이산화탄소를 제거한 청정수소(Carbon Free) 25만톤을 보령LNG터미널 인근지역에서 추가로 생산함으로써 글로벌 1위의 친환경 수소 기업을 달성한다는 계획이다. 이를 위해 SK E&S는 2025년까지 약 5.3조원을 투자해 천연가스(LNG)로부터 친환경 수소를 생산하는 세계 최대 청정 수소 생산기지를 완공하고, CCUS(이산화탄소 포집·처리)기술을 활용해 이산화탄소를 제거한 블루수소 25만톤을 생산·공급한다는 계획이다.
SK그룹 관계자는 "부생수소는 이미 석유화학 공정에서 부산물로 만들어진 수소로, 이를 액화수소로 가공하는 과정에서 추가적인 이산화탄소가 배출되지는 않는 청정 에너지"라며 "천연가스를 개질해 만드는 블루수소 역시 CO2는 CCUS 기술을 적용해 포집해 땅 속에 영구 저장하는 방식으로 제거하기 때문에 탄소 배출이 없는 청정수소라 할 수 있다"고 덧붙였다.
이와 같은 2단계 전략까지 달성한다면 SK는 연간 총 28만톤의 수소를 생산·공급할 수 있게 된다. SK는 이러한 사업 경험과 역량을 활용해 중국·베트남 등 아시아 수소사업을 본격 추진한다는 계획이다. 또한 SK그룹은 장기적으로 태양광, 풍력 등 재생에너지를 활용한 수소 생산으로 생산 과정에서 이산화탄소가 배출되지 않는 ‘그린 수소’ 생산 사업을 추진해 나갈 방침이다.
이와 함께 SK는 액화수소와 친환경수소의 생산 공급 외에도 수소의 유통 체계를 갖추어 나가는데 적극적인 투자를 진행할 예정이라고 밝혔다. SK는 2025년까지 전국에 수소충전소 100곳을 운영해 연간 8만톤 규모의 액화수소를 공급하고, 약 400메가와트(MW)규모의 연료전지발전소를 건설해 연간 20만톤의 수소를 전용 파이프라인을 통해 공급한다는 계획이다.
SK 관계자는 "SK그룹은 수도권에 인접한 SK인천석화에서 나오는 부생수소를 활용, 액화시킨 뒤 수도권 인근에 바로 공급할 계획으로 수송 비용에서 타기업 대비 높은 가격경쟁력을 기대할 수 있으며, SK E&S가 보유한 천연가스의 생산-유통-소비에 걸친 벨류 체인을 완성한 경험과 인프라가 있기 때문에 수소생태계 초기단계에서 경쟁력을 발휘할 수 있을 것으로 기대한다" 이러한 본원적 경쟁력을 바탕으로 향후 5년 간 약 18조원을 투자해 수소 생산-유통-소비 전반에 걸친 수소 생태계 조성에 나설 것이며, 이를 기반으로 글로벌 1위 수소기업으로 도약할 것"이라고 말했다.
SK E&S, 에너지기술연구원, ㈜씨이텍이 지난 6월 16일 체결한 '탄소포집 기술개발을 위한 업무협약', 해당 헙약은 블루수소 생산시 필수적인 탄소포집 기술개발을 위해 마련됐다.(SK E&S 제공)/그린포스트코리아
◇ 더 나은 수소사업을 위해
한편 SK는 수소 사업 강화를 위해 다양한 협업사례도 이어가고 있다.
지난 2월 25일 SK는 글로벌 수소 기업 ‘플러그파워’와 투자 기념식을 개최하고 전략적 파트너십을 구축했다. 아시아 수소 시장 진출을 위해 양사는 합작 법인을 설립해 국내 수소 생태계를 조기에 구축하고 아시아 시장에 공동 진출하는 등 사업모델을 구체화할 예정이다.
SK와 플러그파워가 설립하는 아시아JV는 2023년까지 연료전지, 수전해 설비 등 수소 사업 핵심 설비를 대량생산 할 수 있는 생산기지를 국내에 건설하고, 여기서 생산되는 설비의 공급 단가를 획기적으로 낮춰 국내 및 아시아 시장에 공급할 계획이다. SK와 플러그파워 양사는 아시아 시장 공동 진출 전략을 구체화해 나가는 한편, 연내 아시아 JV를 설립하고 본격 실행에 나선다는 방침이다.
이와 함께 SK는 국내기업과의 수소협업도 이어가고 있다. 지난 3월 제3차 수소경제위원회에 앞서 SK는 현대자동차와 간담회를 가지고, 수소 충전 인프라 구축 협력 및 국내 기업 간 수소 사업 협력 CEO 협의체인 ‘한국판 수소위원회(K-Hydrogen Council)’ 설립 등을 논의했다. 이날 논의는 이후 6월 10일 SK·현대자동차·효성·포스코와 수소기업협의체 설립을 논의로 이어졌다.
글로벌 수소 CEO 협의체인 수소위원회의 한국판 버전이 될 수소기업협의체에 함께하기로 뜻을 모은 4개 그룹은 수소 관련 사업에 더욱 역량을 집중해 수소생태계와 벨류체인을 확고히 하고, 탈탄소 시대 도래를 선도한다는 목표를 설정했다. 이들은 이달 수소기업협의체에 함께할 기업을 확정하고, 오는 9월 공식출범할 예정이다.
또한 SK그룹은 지난 6월 에너지기술연구원, ㈜씨이텍과 탄소포집 기술개발을 위한 업무협약을 체결했다. 이는 블루수소를 생산∙공급하기 위해 필수적인 CCUS기술을 제고하기 위해 체결된 업무협약이다. 현재 CCUS 기술은 해외 유수의 에너지기업들이 상용화해 적용 중인 상황이다. 이에 SK E&S를 비롯한 SK그룹은 이번 업무협약을 통해 현재 상용화된 범용 CCUS 기술에 그치지 않고, 지속적인 기술 개발을 통해 탄소 포집률과 경제성 모두 지속 제고할 계획이다.
SK 관계자는 “SK가 대규모 수소 인프라 등 민간투자 확대 및 글로벌 핵심기술 확보를 통해 국내 수소경제 로드맵 목표 달성을 지원할 것” 이라며 “ESG 핵심 영역이자 꿈의 에너지로 평가받는 수소 시장에서 글로벌 리더십 확보를 위해 다양한 파트너들과의 협력을 기반으로 탄탄한 사업구조를 구축해 나가겠다”고 말했다.
車 업계 "전기차 개발만으로 환경 규제 대응 어렵다" 판단 낮은 경제성은 과제..이퓨얼 생산비, 휘발유의 10배
미국 제너럴모터스(GM)와 독일 폭스바겐은 2035년부터 내연기관차 판매를 중단하겠다고 선언했다. 글로벌 환경 규제가 강화되고 있어 화석연료로 달리는 내연기관차 판매 비중을 줄이지 않으면 차를 팔아 번 돈을 고스란히 벌금으로 내야 하는 상황이 됐기 때문이다.
그렇다면 내연기관차를 퇴출하고 배터리로 달리는 전기차로 완전히 전환하는 것이 정답일까. 가장 높은 수준의 환경 규제를 적용하고 있는 유럽의 일부 국가에서조차 100% 전기차 전환이 해답은 아니라는 견해와 함께 대안을 찾는 움직임이 활발하다.
이 과정에서 신종 연료 ‘이퓨얼(e-fuel)’이 주목받고 있다. 전기 기반 연료(Electricity-based fuel)의 약자인 이퓨얼은 무색무취에 가까운 액체이지만, 화학적 구성(탄화수소)이 석유와 같아 가솔린·디젤차는 물론, 제트 엔진 연료로도 바로 쓸 수 있다. 이퓨얼은 물을 전기 분해해 얻은 수소를 이산화탄소나 질소 등과 결합해 만드는데, 수소는 태양광이나 풍·수력 같은 재생에너지를 이용해 얻고, 이산화탄소와 질소는 대기 중에서 포집해 쓰기 때문에 온실가스 저감 효과가 크다.
내연기관차의 연료 주입구./포르셰 제공
환경 규제에 대응해야 하는 글로벌 완성차 업체들은 전기차 전환과 함께 이퓨얼 개발에 나서고 있다. 독일 스포츠카 제조사 포르셰는 지난해 2400만달러(약 272억원)를 투자해 칠레에 이퓨얼 공장을 세우고 있다. 포르셰는 내년부터 풍력 발전을 이용해 수소를 얻어 이퓨얼(e-메탄올)을 생산할 계획이다.
포르셰와 함께 폭스바겐그룹 안에 있는 독일 아우디 역시 2017년 이퓨얼 연구소를 설립했다. 아우디는 2018년 3월 상당한 양의 이퓨얼을 생산했는데, 아우디가 개발한 e-가솔린은 유황과 벤젠 성분이 없어 배기가스에 오염물질이 적은 것이 특징이다. 또 옥탄가가 높아 엔진 효율도 높다.
전기차 전환이 최종 목적지가 아닐 수 있다고 주장하는 일본 완성차 업체들도 이퓨얼 연구에 적극적이다. 특히 순수 전기차보다 이퓨얼을 연료로 하는 하이브리드차가 전체 탄소 배출량이 더 적다고 주장하는 도요타는 닛산, 혼다와 함께 본격적인 이퓨얼 연구에 나섰다.
전기차 전환으로 큰 소비 시장을 잃게 된 정유사들도 이퓨얼 개발에 나서고 있다. 미국 엑손모빌은 포르셰와 이퓨얼 개발에 협력하고 있고, 유럽 쉘사는 항공기용 이퓨얼 생산을 시작했다. 스페인 최대 에너지 기업 렙솔은 6000만유로(약 811억원)를 들여 북부 항구도시 빌바오에 이퓨얼 공장을 짓고 있다. 미국 자동차 부품사 테네코는 산학 협력을 통해 이퓨얼의 상업적 가능성을 시험하고 있다.
국내에서도 이퓨얼 개발을 위한 공감대가 형성되고 있다. 현대자동차는 SK에너지, 현대오일뱅크, GS칼텍스, S-OIL 등 국내 정유사와 함께 이퓨얼 개발에 나서기로 했다.
이퓨얼을 생산하는 아우디의 파일럿 설비./아우디 제공
전기차 개발에 늦은 일본차 업체뿐 아니라 전동화 전환에 적극적인 포르셰, 아우디, 현대차까지 이퓨얼 개발에 뛰어든 것은 이들이 전기차 개발에만 집중해서는 리스크가 크다고 판단한 것으로 풀이된다.
전기차 개발과 관련 인프라 구축 과정에서 상당한 비용이 드는 것은 물론 주행거리 등 해결해야 할 과제가 많다. 게다가 유럽 일부 국가를 제외하면 전기차 배터리를 충전하기 위한 전력을 생산하는 과정에서 상당한 양의 탄소가 발생힌다. 환경 규제가 단순히 자동차에서 배출되는 오염물질을 대상으로 하는 것이 아니라 궁극적으로 에너지 생산에서부터 차량 구동에 이르는 전 과정, 이른바 ‘유정에서 바퀴까지(well to wheel)’로 확대된다면 전기차 전환만으로 환경 규제를 피해가기 어렵다는 의미다.
다만 이퓨얼이 상용화되려면 상당한 기간이 필요하다는 게 전문가들의 평가다. 가장 큰 문제는 생산비가 높아 경제성이 떨어진다는 점이다. 한국환경산업기술원에 따르면 현재 이퓨얼의 리터당 생산비는 5000원 정도로, 세금을 제외하면 휘발유 가격의 10배 정도다
Volkswagen Group executiveslaid outthe basics of the new Group strategy “NEW AUTO – Mobility for Generations to Come”, which will see the Group realign from being a from vehicle manufacturer to a leading, global software-driven mobility provider. The guiding principle is to be the development of sustainable, connected, safe and tailored mobility solutions for future generations.
Strong brands and the automobile will continue to play a central role in individual mobility in the future. At the same time, the Volkswagen Group’s core product—the car—and the underlying business model are changing fundamentally. The Group sees the sources of revenue will change gradually between now and 2030: from conventional combustion engine models to zero-emission electric cars, and from vehicle sales to software and mobility services, boosted by the key technology of autonomous driving.
With its “NEW AUTO” strategy, the Volkswagen Group is realigning itself and building up the new competencies this requires. In addition to software development and the capability for autonomous driving, this also applies to areas such as battery technology, battery recycling, charging infrastructure and mobility services.
SSP: The next generation of mechatronics platform.From 2026, the Volkswagen Group will bundle its future technologies on the Scalable Systems Platform (SSP). The SSP, as Volkswagen Group’s next generation mechatronics platform, will significantly reduce complexity over time.
As the successor of MQB, MSB, MLB, as well as MEB and PPE, it will extend the consolidation from three ICE-platforms to two BEV-platforms, to finally one unified architecture for the whole product portfolio.
From 2026 onwards, the Group plans to start the production of pure electric vehicles on the SSP. This next generation will be all-electric, fully digital and highly scalable. Over its lifetime, more than 40 million vehicles are projected on this basis. Like the MEB today, the SSP will be open to other auto manufacturers.
To improve and speed up its mechatronics platform competencies, the Group will invest around €800 million into a new Research & Development facility in Wolfsburg, where the core of the SSP platform and its modules will be designed.
Introducing the SSP means leveraging our strengths in platform management and building on our capabilities to maximize synergies across segments and brands. In the long run, our SSP will significantly reduce complexity in mechatronics. Thereby, it is not only a central premise to lower CAPEX, R&D and unit costs compared to MEB and PPE and to enable the Group to reach its financial targets. It particularly is the enabler to manage future challenges in vehicle development, as cars become more and more software-oriented.
— Markus Duesmann, CEO of Audi
By combining different modules with various sizes of platform, the Group’s brands also have a number of opportunities to differentiate themselves. From 2025, Audi’s Artemis project will use significant SSP modules for the first time. In 2026, Volkswagen will introduce this technology to the high-volume segment with its first model based on the SSP: the “Trinity” project.
CARIAD and E3 2.0 software architecture.Over the coming years, the Group’s own software and technology company CARIAD will develop the new E3 2.0 software architecture and thus exploit synergy effects across all the brands. This standard software stack will form the technical foundation for data-based business models, new mobility services and autonomous driving (level 4) for the Volkswagen Group and its brands.
The new software architecture enables a complete ecosystem, which will offer customers a range of software-based services throughout the full product life cycle. By 2030, the Volkswagen Group will put up to 40 million of its cars based on the new software stack on the streets of this world. The Group says it will will have the largest amount of real-time data in the whole industry, and continuously improve its products on this basis.
CARIAD has a clear schedule for the development and introduction of the software architecture, which includes a scalable operating system and cloud connection. To enable this, the company is expanding its competencies around the world.
By 2025, the proportion of internally-developed software in the car will rise from the current figure of 10% to 60%. Furthermore, strategic shareholdings and strong partnerships already cover important fields of expertise.
Battery and rapid charging.By 2040, virtually 100% of Volkswagen vehicles in all of the world’s core markets will be climate-neutral. Key to achieving this are the internal battery supply and a comprehensive infrastructure, which allows rapid and simple charging. However, energy services are also success factors and generate additional sources of income in the new mobility world.
The biggest cost in electric cars is the battery. Internal battery production, including repair and recycling, significantly reduces these costs. This is where the new “unified cell” plays a central role. The Volkswagen unified cell concept refers to a prismatic cell format adaptable to various chemistry mixes available today or market-ready at a later point in time. The unified cell is compatible to all major upcoming innovations in both product and production technology.
From 2023, one cell—rather than several different ones—will be used in the majority of the Group’s models. High economies of scale also reduce costs.
In order to accelerate the market success of e-mobility, Volkswagen is expanding its extensive charging infrastructure with strong partners and establishing a complete energy ecosystem, with the car at its heart. The car itself will become a mobile, intelligent power bank. Whether an electric car is climate neutral depends 100% on green electricity. Here too, Volkswagen offers its own solution. In subsidiary Elli, it has an internal energy service provider for electrification on board.
Mobility services and autonomous driving.By 2030, the Volkswagen Group will also have system capabilities for autonomous shuttle fleets. It will also own some such fleets and expand its range of mobility services and financing options. Mobility as a Service (MaaS) and Transport as a Service (TaaS), fully autonomous, will be an integral component of NEW AUTO. The value chain consists of four levels: the driverless system; its integration in vehicles; fleet management; and a mobility platform for customers.
The Volkswagen Group and its strategic partner ARGO AI are already consistently pushing ahead with the development of a driverless system for autonomous shuttles. CARIAD will develop level 4 autonomous driving for passenger cars. As such, the Group will establish what it says will be the largest neural network of vehicles in the world.
With pilot projects in Munich, the Volkswagen Group is currently testing the first autonomous buses and plans to implement similar autonomous driving projects in other major cities in Germany, China and the US. In 2025, Volkswagen will provide its first autonomous mobility service in Europe, shortly followed by the US. Future revenue potentials are promising: by 2030, the total market for Mobility as a Service in the five biggest European markets will amount to US$70 billion.
In the coming years, the Group will bundle all its mobility offerings, and those of its brands, on one mobility platform. In doing so, the company plans to capture a significant share of the market and additional sales potential in this important future business. A joint fleet of vehicles, covering all the various services—from car rental and subscription to car sharing and ride hailing—will ensure a high degree of availability, capacity and rentability.
[에너지신문] 2020년 10월 문재인 대통령은 국회 시정연설에서 2050년 탄소중립을 목표로 나아가겠다고 선언했다. 2050년 탄소중립을 선언한 국가는 우리나라 뿐만 아니라 유럽연합과 미국, 일본 등 120개국에 달한다.
지구온난화 및 기후변화 대응을 위해 많은 국가들이 탈탄소화 전략을 추구함에 따라 수소가 미래 에너지믹스의 핵심 구성 요소로 부상할 것으로 전망된다.
특히 수소생산방식 중 이산화탄소를 배출하지 않는 수전해 방식에 의한 그린수소는 탄소중립을 달성하는데 크게 기여할 것으로 예상되나 그린수소 생산비용을 낮추는 것이 관건이다.
현재 그린수소는 블루수소에 비해 약 2∼3배 비용이 더 높지만 향후 그린수소 생산비용은 급속한 하락이 가능할 것으로 예상된다.
IRENA(국제재생에너지기구)는 최근 발표한 ‘그린수소 생산비용 절감 전략’에 대한 보고서에서 지구 평균 온도 상승 폭을 1.5℃ 이하로 억제하기 위해 그린수소 역할이 필수적이라는 전제하에 그린수소 생산비용 절감 방안을 분석했다.
해당 보고서는 향후 재생에너지 발전단가는 지속적으로 하락할 것으로 예상됨에 따라, 특히 전해조 비용 절감에 초점을 맞춰 그린수소 생산비용 절감을 위한 전략 방안을 제시했다.
따라서 본고에서는 IRENA 보고서에 주로 기초해 향후 글로벌 그린수소 생산비용 수준 전망과 그린수소 생산비용을 낮출 수 있는 비용 절감 요인에 대해 구체적으로 살펴보고자 한다.
특히 지속적인 기술 혁신과 시장 규모 확대 등으로 전해조 비용 절감이 예상됨에 따라 수전해 방식 특성과 수전해 시스템 비용 절감 요인에 초점을 맞춰 그린수소 생산비용 절감 방안을 세부적으로 분석하고자 한다.
글로벌 그린수소 생산비용 전망 현재 전 세계 수소생산량은 연간 약 7000만톤이고 이중 천연가스에 의한 수소생산이 3/4을 차지하며 재생에너지 활용 수전해 수소 비중은 약 1% 수준이다. 수전해 총 설비용량은 2019년 10월 기준 3.2GW에 이르렀고 향후 급증할 것으로 전망된다.
주요 기관별 수전해 설비용량 전망치는 기관별 전망치를 발표한 시점과 기본 가정들에 대한 차이에 따라 2030년까지 IEA는 25GW, 수소위원회는 90GW, IRENA는 270GW로 전망했다.
최근 유럽연합(EU)이 발표한 내용에 따르면 그린수소를 EU의 탈탄소화를 위한 혁신적인 에너지 기술로 인정함에 따라 유럽만으로도 2030년까지 40GW의 수전해 설비가 설치될 것으로 예상된다. 2020년 7월 8일 유럽연합은 ‘기후 중립 목표를 위한 수소전략’에서 2030년까지 최소 40GW의 수전해 설비를 설치하고 최대 천만톤의 그린수소 생산 계획을 발표했다.
IRENA는 당초 국가별 로드맵 발표에 기초해 수전해 용량을 2030년까지 100GW를 전망했으나 최근 확장 시나리오에서 270GW로 전망했고 2050년까지 약 1700GW(1.7TW)로 확대 전망했다. IRENA는 세계 재생에너지 수요 확대와 기술 개발을 촉진시키는 기구라는 관점에서 향후 수소 수요를 충족하는데 있어서 재생에너지에 의한 수소생산이 큰 비중을 차지할 것으로 예상하고 있다.
IRENA는 기후변화협약 목표 달성 시나리오에서 2050년까지 연간 수소 생산은 29EJ로 전망했다. 이중 재생에너지 활용 수전해 설비용량 1700GW에서 생산된 수소가 19EJ로 66%를 차지하고 나머지는 CCS(탄소 포집 및 저장 기술) 설비가 추가된 천연가스 추출 수소와 전력계통 연계에 의한 수전해 수소가 차지할 것으로 전망했다.
이와 같이 2050년까지 전해조 설치용량이 1∼5TW로 급증하는 것을 가정할 경우 수전해 설비비는 130∼307$/kW로 하락할 것으로 예상된다. 하지만 2050년에 수전해 용량이 약 5TW의 설치 용량에 도달하기 위해서는 2030년까지 연간 50GW, 2040년까지 연간 250GW로 급속히 확대돼야 함을 의미한다.
국제사회가 기후변화 협약 목표를 준수하고 수소사회 구현을 위해 글로벌 그린수소 생산을 확대하면 수전해 용량 확대가 가능해지고 규모의 경제로 인한 그린수소 생산비용도 현재 대비 대폭 하락할 것으로 예상된다.
IEA 보고서에 따른 현재 생산원별 수소생산비용을 살펴보면 그레이수소는 1∼2.2$/kgH2, 블루수소는 1.5∼3$/kgH2, 그린수소는 3∼7.2$/kgH2 이다. 현재 대부분 그레이수소가 생산되고 일부 국가들에서는 블루수소가 그레이수소 대비 비용 경쟁력을 갖기 시작했다.
현재 그린수소 생산비용은 평균 5$/kgH2 수준으로 최대 비용 구성 요소는 재생에너지 발전단가이고 다음으로 전해조 설비비의 비중이 큰 것으로 분석된다.
2020년에도 최적 조건, 즉 재생에너지 발전단가가 20$/MWh이고 수전해 설비비가 650$/kW인 경우 그린수소는 블루수소와 생산비용 측면에서 경쟁이 가능하다. 또한 재생에너지 발전단가가 보다 하락하고 전해조 기술 개발이 더욱 촉진되면 2030년까지 그린수소가 블루수소에 비해 비용 경쟁력을 갖게 될 것으로 예상된다. 더욱이 탄소가격이 50$/tCO2 이상이 될 경우 그린수소 비용 경쟁력은 더 커질 것으로 예상된다.
BloombergNEF의 전망에 따르면 그린수소 생산비용은 현재 2.5∼4.6$/kgH2에서 2050년에는 0.8∼1.6$/kgH2 수준까지 하락할 것으로 전망된다. 또한 2050년까지 수소위원회는 평균 1.5$ /kgH2, IRENA는 1$/kgH2에 도달할 것으로 전망하고 있다.
재생에너지를 활용한 수소생산비용은 재생에너지 발전단가 하락, 수전해설비비 하락, 전해조 효율 향상과 운영비 하락 등으로 2020년 평균 5$/kgH2에서 2050년에 1$/kgH2로 약 80% 하락이 예상된다.
재생에너지는 이미 세계 여러 지역에서 가장 저렴한 전력공급원이 됐으며 일부 국가들의 경매에서 20$/MWh 이하의 기록적인 가격에 도달할 만큼 재생에너지 발전단가는 지속적으로 하락하고 있다.
재생에너지 발전단가가 40$/MWh인 경우와 수전해 투자비가 450$/kW인 경우, 전해조 가동시간이 증가함에 따라 수소생산비용이 하락하는 것으로 나타나고 있다. 가장 최적의 지역에서는 연간 가동시간은 5000시간도 달성이 가능하나 대략 4000시간 이상이 필요하며 수전해 수소생산비용을 낮추기 위해서는 연간 가동시간을 높이는 것이 필수적이다.
수전해 방식 특성과 비용 요소 재생에너지를 활용한 수전해 기술은 알칼라인(Alkaline), 고분자 전해질막(PEM, Polymer Electrolyte Membrane), 음이온교환막(AEM, Anion Exchange Membrane), 고체산화물(SOECs, Solid Oxide Electrolysis Cell) 수전해 방식으로 구분한다.
알칼라인 수전해는 알칼리 전해액을 이용해 물을 전기분해하는 방식이다. 보통 알칼라인 단위전지의 전해액으로 20∼30wt%의 고농도 수산화칼륨(KOH)이 사용된다. 전극은 탄소강에 니켈을 도금해 사용하거나 니켈 메쉬(그물망 형태로 제작)와 니켈 폼(스펀지 형태로 제작) 형태의 전극이, 분리막으로는 테플론 계열의 고분자와 세라믹 입자로 구성된 분리막이 주로 활용된다.
현재 수전해 기술 중 상용화가 가장 많이 진척됐으며, 국내에서도 일부 시판되고 있다. 오랜 기간 동안 기술개발이 이뤄져 가장 안정적인 수전해 기술이며, 고가의 귀금속 촉매를 사용하지 않아 초기 설치 비용이 상대적으로 저렴하고 대용량에 적합하며, 신뢰도가 높다는 장점이 있다.
하지만 낮은 효율과 전극 부식, 전해액 보충 등의 단점이 존재한다. 고분자 전해질막(PEM) 수전해는 이온전도성 고분자 전해질막을 전해질로 이용하는 수전해 방식이다. 수소이온이 이동할 수 있는 듀퐁사의 나피온(Nafion)과 같은 양이온교환막을 전해질로 이용한다.
단위전지는 막전극접합체(MEA)의 형태로 구성된다. PEM 수전해 기술은 전류밀도가 높아 에너지 효율이 높은 방법으로 평가받으며, 장치의 크기도 작아 생산설비의 소형화가 가능하고 유지 및 보수 측면에서 가장 우수하다는 장점이 있다.
또한 고체산화물 수전해 기술과 마찬가지로 전해액을 사용하지 않고, 순수한 물을 원료로 사용하기 때문에 생산된 수소의 순도가 매우 높아 미래 수전해 수소생산분야의 핵심 기술이 될 것으로 기대되고 있다. 하지만 양성자 교환막과 백금 촉매는 매우 고가이기 때문에 유지비용이 많이 드는 단점이 있다.
재생에너지와 연계 관점에서 정격전류가 0∼160%인 PEM 수전해가 알칼라인 수전해 방식보다 활용하기가 용이하다. 최근 기술 개발을 통해 가격 및 에너지 효율 관점에서 알칼라인 수전해와 유사한 수준에 도달했으며, 추가적인 연구개발 진행으로 그린수소 확산에 PEM 수전해 방식이 활용될 전망이다.
음이온교환막(AEM) 수전해는 음이온교환막을 전해질로 이용하는 수전해 방식이다. AEM 수전해는 알칼라인의 장점인 저가 촉매 사용으로 비용을 낮출 수 있고, 낮은 전력에서도 잘 작동하며 압축기 없이도 고압에서 작동이 가능해 효율 및 순도가 높다. 하지만 현재 촉매와 음이온교환막의 성능이나 신뢰도가 부족한 상황이다.
고체산화물(SOEC) 수전해는 고체산화물 전해질을 이용해 800℃ 이상의 고온 수증기를 전기분해해 수소를 생산하는 기술이다. 이 방식은 물을 분해하기 위해 필요한 전기에너지가 고온에서 더 낮아지는 현상을 이용하는 방법으로 적은 전기에너지로 고효율의 물 분해가 가능하다.
또한 고체산화물 전해질을 사용하기 때문에 부식에 대한 내구성이 뛰어나고, 전해액을 보충할 필요가 없어 유지 및 보수가 용이하다는 장점이 있다. 하지만 이 기술은 수증기를 800℃ 이상으로 가열하는데 추가 열원이 필요하고, 고온의 작동조건을 가지기 때문에 충분한 내구성을 가진 고체전해질에 대한 연구와 개발이 필요한 상태다.
현재 수전해 방식별 총 시스템 비용은 알칼라인은 500∼1000$/kW, PEM은 700∼1400$/kW, SOEC는 2800∼5600$/kW이다. PEM 수전해 비용은 알칼라인 대비 50∼60% 비용이 높고 AEM과 SOEC는 훨씬 더 높으며 일부 제조업체에서만 상용화되고 있다.
하지만 최근 PEM의 신규 프로젝트 점유율이 증대되고 있는데 알칼라인 대비 비용 절감 폭이 크기 때문이다. 알칼라인은 스택을 1개에서 20개로 증가 시 투자비 절감효과가 20%인 반면 PEM은 스택을 1개에서 6개로 증가시 40%의 투자비 절감효과를 보인다.
2014년까지 설치된 수전해 설비용량의 90%가 알칼라인 방식이고, 2015∼2019년에는 PEM 방식이 90%를 차지하고 있다. 현재 수전해 설비 평균 용량은 1∼2MW이며 점차 수전해 설비 대형화가 이뤄지고 있다.
수전해 시스템 구성요소를 보면 알칼라인 수전해의 경우 수소 및 산소발생 전극, 분리막, 분리판, 전해액으로 구성된 스택이 핵심부품이며, 이를 구동 및 제어하는 BOP(balance of plant)로 구성된다. 전극과 분리막으로 구성된 단일셀은 전기화학반응에 의해 수소가 생산되는 부품이며 수전해 스택의 성능을 결정하게 된다.
PEM 수전해 스택은 CCM(Catalyst Coated Membrane, 촉매 코팅된 고분자 전해질막)에 기체확산층까지 접합한 것을 막전극접합체(MEA)라고 하고 가장자리에 분리판을 붙여 하나의 셀을 만들어 이 셀을 적층형식으로 제작한다.
수전해 시스템 비용 구성 비중은 제조업체와 운전 형태, 설치 지역 등에 따라 차이가 있으며, 평균으로 볼 때 알칼라인과 PEM 수전해 비용은 둘 다 스택이 45%, BOP가 55%를 차지한다.
스택의 경우 알칼라인은 다이어프램(분리막)과 전극 패키지가 57%를 차지할 정도로 상당한 비용이 전극 제조와 관련이 있다. PEM은 분리판(Bipolar Plates)이 스택 내 비중의 53%를 차지하기 때문에 저가화가 요구된다.
알칼라인 방식의 분리판은 PEM에 비해 단순한 설계와 간단한 제조, 저렴한 재료(니켈 도금 스테인레스 스틸)로 인해 스택 비용에서 차지하는 비중이 작다.
분리판과 더불어 PEM 수전해에서 비용 절감 잠재력이 큰 부분은 CCM(촉매 코팅된 고분자 전해질막)과 확산층(Porous Transport Layer)이다. BOP의 경우는 알칼라인과 PEM 둘 다 전원 공급 부분이 50%로 비용 절감을 달성할 수 있는 가장 큰 단일 영역이다.
전해조 비용 절감 요인 수전해 기술을 이용한 수소생산비용을 낮추기 위해 스택 최적화 설계와 저가 금속재료 사용이 동시에 요구된다.
먼저 고효율·고내구성 스택 설계와 셀 구성이 필요하다. PEM의 경우 부하변동 대응성과 고전류 밀도에서의 효율적 운전을 위해 막전극접합체와 더불어 스택 핵심 구성부품인 확산층과 분리판의 최적 설계를 통한 효율과 내구성 확보가 필요하다.
또한 고가의 귀금속 계열 소재부품의 사용량을 줄이거나 저가 금속물질을 사용하여 저렴한 고효율 촉매를 개발해야 한다. 알칼라인은 백금 및 코발트를 사용하지 않는 설계 전환이 필요하다.
PEM의 경우 귀금속 촉매와 금 또는 백금 코팅 티타늄과 같은 고가재료의 분리판을 사용하기 때문에 티타늄을 더 저감하거나 저가재료로 대체하고, 스택의 핵심인 CCM(촉매 코팅된 고분자전해질막)은 희귀금속 비용을 절감함으로써 전해조 비용 인하를 가져올 수 있다.
수전해 모듈 사이즈를 확대시킴으로써 수전해 시스템 단위 투자 규모 증가시 투자비를 절감할 수 있다. 모듈 사이즈가 10배 증가 시 비용은 4∼5.6배만 증가하는 것으로 분석된다. 모듈 사이즈가 증대됨에 따라 상대적으로 스택에 비해 BOP 부문의 비용 절감이 크다.
이는 대규모 부품 제조의 한계와 대규모 부품의 기계적 불안정성, 셀의 대면적화 등을 포함하는 이슈들 때문에 스택이 규모의 경제 효과를 가지기에는 제한적인 반면 BOP는 규모의 경제 효과가 큰 것으로 분석된다.
일례로 1MW에서 10MW로 모듈 사이즈 증대 시 압축기 비용은 10배 증가하지 않고 4배만 증가한다. 규모의 경제가 가장 큰 모듈 사이즈는 10∼20MW이다. 반면 이 모듈 사이즈를 넘어서면 절감율은 낮아진다.
전해조 플랜트 규모를 현재 평균인 1MW에서 20MW로 확대 시 단위당 투자비를 1/3 이상 줄일 수 있을 것으로 예상된다. 또한 1MW(1000$/kW)와 100MW(500$/kW) 비교시 대략 50%만큼 투자비 절감이 가능하다.
전해조 제조업체인 티센크루프(Thyssenkrupp)는 수전해 용량이 100MW에 근접할수록 비용 절감 효과가 클 것으로 전망하고 있다. 현재 세계 최대급 전해조는 단일 스택인 일본 후쿠시마의 10MW 알칼라인 수전해 시설이며 하이드로제닉스는 캐나다 퀘벡주 베칸쿠흐에 세계 최대인 20MW 규모의 PEM 수전해 설비를 구축하고 있다.
현재 전해조 제조 시장은 소수의 회사만이 참여하고 소규모이나 향후 대규모 제조설비 증가로 비용 절감이 예상된다. 기가와트(GW)급 규모의 제조 시설에서 스택 생산을 확대하면 단위당 건물비 절감과 장비 활용도가 증가, 비용 절감이 가능하다.
또한 소규모 생산의 경우 수동 조립에서 연간 대규모 생산으로 확대할 경우 반자동화와 자동화 공정으로 단계적으로 비용 절감을 달성할 수 있다. 규모의 경제가 큰 전해조 플랜트의 연간 제조 용량은 1MW급 1000유닛(1GW)이다.
PEM 수전해의 연간 10MW 전해조 플랜트 경우 총 비용에서 스택 비용은 약 45%를 차지하나 1GW로 증대 시 30%로 비중이 감소해 제조용량 증대로 인해 스택 비용이 크게 하락하게 된다. 스택 비용 구성 요소의 대부분은 고가의 금속 재료비가 차지하기 때문에 대부분 금속 재료비 절감과 공정 자동화로 인한 인건비 절감이 가능하다.
제조 플랜트를 연간 1GW로 확대할 경우 공정의 자동화와 더불어 고도의 코팅 기술개발 등으로 스택비용을 절감할 수 있고 더욱이 금속 재료 사용량의 절감으로 비용 절감을 가져올 수 있다.
한편 BOP는 상대적으로 스택에 비해 비용 절감이 크지 않으나 탈이온수 순환 및 냉각 시스템에서 비용 절감율(50∼60%)이 클 것으로 예상된다. 학습효과는 전해조 시리즈 생산의 혁신과 공정 경쟁 시장, 정부 로드맵의 명확화 등을 통해 비용 절감이 가능한 부분을 포함한다.
제조 공정 단계 단순화와 생산시간 단축을 통한 비용 절감을 가져올 수 있다. 설치 장소에 따라 모듈식으로 적용할 수 있는 전해조 플랜트 건설과 다수의 수전해 프로젝트 수행을 통한 유연한 운영 방식 등의 요인으로 비용 하락이 예상된다. '
또한 맞춤형 설계, 최적화 설비 배치 등과 같은 국제 표준화와 저리융자, 보조금 지원 등과 같은 금융 리스크를 줄일 수 있는 정부의 투자 지원 방향이 긍정적인 변화를 가져올 수 있다.
더욱이 전기분해 시스템의 설계 및 작동은 다양한 산업 분야에서 응용될 수 있다. 전해조와 연료전지는 동일한 원리를 사용하고 동일한 구성요소(양극, 음극, 멤브레인 및 어셈블리)를 공유하기 때문에 배터리 개발의 이점으로 비용 절감이 가능하다.
수전해 효율과 내구성을 향상시킴으로써 경제성 확보를 위해 필요한 핵심 기술을 수전해 방식별로 살펴보면 다음과 같다.
알칼라인은 전극 제조비용 절감 및 최적화 설계 기술개발이 요구된다. 전력 소비효율을 높게 유지하면서도 보다 고전류밀도에서 운전할 수 있는 고효율 전극 및 셀 개발이 필요하다. 또한 다이어프램(분리막) 두께 변화에 따라 고전류밀도에서 알칼라인 수전해 효율을 높일 수 있고 저비용을 달성할 수 있기 때문에 분리막 핵심 부품소재 요소 기술이 필요하다.
한편 알칼라인 수전해 장치를 재생에너지와 연계해 에너지 저장장치로 적용하기 위해서는 재생에너지 연계 부하변동 대응형 수전해 시스템 개발이 핵심 기술이다. 재생에너지 전력원의 불규칙한 출력특성으로 가스혼입 및 전극 효율 문제를 야기할 수 있기 때문에 고효율을 유지하면서도 전류밀도를 높일 수 있는 셀 및 스택개발이 요구된다.
고분자전해질(PEM) 수전해 장치의 핵심 기술로는 이온전도도와 내구성이 높은 양이온교환막 개발이 필요하다. 전해질막 두께가 얇으면 효율손실이 감소하기 때문에 PEM은 현재 125∼175μm에서 20μm 이하로 분리막 두께 감소가 필요하다. 또한 고효율·고내구성 촉매 및 촉매담지체를 개발하여 귀금속 촉매의 사용량을 감소시키고 내구성을 향상시켜야 한다.
음이온교환막(AEM) 수전해는 촉매와 음이온교환막 내구성 확보가 관건으로 5만시간 이상의 신뢰도 입증이 필요하다. 높은 기계적, 열적 및 화학적 안정성, 이온전도도, 전자 및 가스에 대한 낮은 투과성을 가진 음이온교환막 개발이 필요하다. 또한 고성능 비귀금속 소재 개발이 요구된다.
고체산화물(SOEC) 수전해는 고온 상태의 내구성을 갖출 수 있는 고체전해질 연구 및 개발이 필요하다. 또한 고체산화물 스택에 사용되는 전극이 핵심 구성요소이기 때문에 가동 유연성 증대를 위한 전지스택 및 플랜트 설계 최적화가 필요하다.
이러한 핵심기술 개발이 장기적으로 이루어질 경우 2050년까지 수전해시스템 전력소비량은 45kWh/kg-H2 이하 달성, 스택 수명은 1만 시간 이상 지속과 같은 효율과 내구성이 향상될 것으로 예상된다. 이로 인해 수전해 총 시스템 비용도 수전해 방식에 따라 200∼300$/kW 이하로 하락할 수 있을 것으로 예상된다.
또한 2030년까지 270GW 전해조 설치의 경우 약 55%, 2050년까지 1,700GW 전해조 설치의 경우 약 70∼80% 이상 비용을 현재 대비 절감할 수 있을 것으로 전망된다.
저렴한 그린수소 생산 과제는 그린수소 생산을 위해 효율적이고 견고하며 저렴한 대용량의 전해조 시스템 개발은 에너지 전환의 핵심 기술이다. 향후 글로벌 시장에서 수전해 시스템 비용은 전해조 제조업체들의 전해조 제조 플랜트 규모 확대와 모듈 규모 확대, 학습효과, 연구 개발이 복합적으로 병행 추진됨으로써 2050년까지 현재 대비 대략 80%를 인하시킬 수 있을 것으로 예상된다.
온실가스를 배출하지 않는 진정한 수소경제를 구축하기 위해 그린수소 생산을 위해서는 수전해 설비 없이는 불가능하기 때문에 우리나라 뿐만 아니라 세계 주요국들이 수전해 설비 개발과 확충에 총력을 기울이고 있다.
특히 재생에너지의 증가와 이에 따른 잉여전력의 대용량, 장기간 저장 방식으로 수전해 기술혁신이 더욱 요구되고 있다. 즉 수전해와 연료전지 응용 분야, 장기간 에너지 저장장치는 상호 연관성이 큰 기술들로 부가가치 창출효과가 크게 기대되기 때문에 미래 유망 기술들에 대한 선제적 대응이 필요하다.
따라서 정부와 기업은 차세대 그린수소 분야의 국산 수전해 설비 기술 경쟁력을 높이고 관련 시장을 확대해 비용 절감에 더욱 힘써야 할 것이다.
현재 우리나라는 수전해 기술 관련 연구개발 역사가 짧고 아직 관련시장이 크지 않기 때문에 국산 수전해 설비의 효율이 경쟁국에 비해 낮고 핵심 소재 기술도 부족한 실정이다.
이에 국가 주도의 기술개발 및 육성을 위한 지원이 필요한 상황으로 과학기술정보통신부는 수전해 기술을 포함해 친환경적인 방법으로 수소를 생산하고 효과적으로 저장하는 기술에 2021년 33억원을 포함해 향후 6년간 총 253억원을 투입하고 연료전지 핵심기술 개발에도 예산을 지원할 방침이다.
국내 연구기관들은 수전해 셀 구성 재료의 저가화와 고효율, 고내구성 등 기계적 안정적 측면에서 실용화 연구 중심으로 적극 검토가 필요하며, 기업들은 MW급 대용량 전해조 시스템 개발과 투자비를 현저히 낮출 수 있는 기술 개발에 박차를 가해야 할 것이다.
또한 국제표준 선점을 위한 수소기술 관련 핵심기술 표준화가 필요하다. 즉 재생에너지원을 이용한 그린수소 제조 기술 등의 표준화 프로세스와 안전 기준 등의 체계적 구축이 필요하다.
그리고 국내 그린수소 생산을 위한 지리적인 제약 요인으로 2030년부터는 해외 그린수소 수입이 불가피한 상황이기 때문에 해외 기술교류 및 해외 공동 사업 등을 적극 추진할 필요가 있다. 수소시장 참여자 간 전략적 제휴 모색과 해외 수전해 사업 참여, 국제협력 네트워크 구축 강화 노력이 결합될 때 더 낮은 전해조 비용과 궁극적으로 더 저렴한 그린수소 생산이 가능할 것이다.
