[딜사이트 이진철 기자] 우리나라의 수소산업이 연료전지와 수소차가 속한 활용 부문은 선도국 수준의 기술력을 보유한 반면 생산은 원재료와 전기이용료 부담으로 경쟁력이 취약하다는 분석이 나왔다. 탄소가 배출되는 않는 블루·그린수소 중심으로 수요가 이동하고 있으나, 국내는 원재료(천연가스)와 청정에너지 발전원 단가가 높아 구조적인 경쟁력 열위가 불가피하다는 지적이다. 그린수소 자급을 위한 발전원의 가격 경쟁력 확보 차원에서 원자력 발전과 같은 저탄소 발전원 활용이 대안이라는 주장이 제기됐다.

우리금융경영연구소는 3일 '수소경제, 새로운 패러다임의 등장과 시사점' 보고서에서 수소차 보급이 본격화하고 탄소배출이 없는 연료전지 수요가 늘어나면서 국내 수소 소비량은 2020냔 25만톤에서 2040년 980만톤으로 40배 가까이 확대될 전망이라고 밝혔다. 수소판매가격이 2020년 Kg당 7000~8000원에서 2040년 3000원으로 하락한다고 가정할 때 같은기간 국내 수소시장은 2조원에서 30조원 규모로 성장을 예상했다. 

하지만 국내 수소밸류체인은 생산, 유통, 활용으로 구분했을 때 생산과 유통의 경쟁력이 취약하다는 지적이다. 

보고서에 따르면 운송·저장, 충전 등 수소 유통의 경우 단거리용 파이프라인 방식은 이미 상업화돼 경쟁력을 갖추고 있으나 높은 수준의 설계·설비구축 능력이 요구되는 저장용기 제작은 선도국 대비 기술 격차가 여전하다. 고압저장용기는 일본(도레이, 테이진, 미쓰비시), 독일(SGL), 미국(헥셀)이 시장을 과점하고 있는 가운데 핵심소재인 탄소섬유 기술은 우주·항공, 국방용 전략물자 소재로 인식돼 국가간 기술이전이 어려운 상황이다. 우리나라의 경우 엔케이(충전소 탱크로리), 일진하이솔루스(넥쏘 연료탱크 납품)가 타입3(압력 350~700bar·복합소재) 제품개발을 완료했고, 효성첨단소재, 롯데케미칼 등 대기업이 탄소섬유 소재로 내압능력이 높은 타입4 위주로 연구개발을 진행 중이다.

충전소 구축비용의 60% 이상을 차지하는 압축기, 저장탱크, 디스펜서(충전기)와 같은 핵심 부품도 대부분 수입에 의존하고 있으며 국산화율은 40% 수준에 그치고 있다.

보고서는 생산의 경우 블루수소는 추출 방식이 단순해 기술력은 충분히 확보됐으나 천연가스 수입가격이 높아 가격경쟁력이 취약하다고 분석했다. 국가별 산업용 천연가스의 MWh당 가격은 미국이 12.9달러, 캐나다 10.0달러인데 비해 한국은 43.2달러로 높다.

그린수소의 경우 수전해 방식으로 전기료가 원가의 50% 이상을 차지한다. 신재생에너지 발전량이 적은 우리나라의 경우 균등화발전비용(LCOE·단위 전력량당 발전비용)이 글로벌 평균 대비 2배 가량 높아 경쟁력이 뒤쳐질 수밖에 없다는 지적이다. 에너지경제연구원 등에 따르면 태양광 LCOE는 kWh당 글로벌 평균은 5.7센트인데 비해 한국은 12.1센트로 2배 가량 비싸다. 

보고서는 "신재생에너지 자원이 풍부한 호주, 중국은 재생에너지 발전원가가 빠르게 낮아져 2035년 이후 그린수소 가격이 그레이수소 수준까지 하락할 것"이라고 전망했다. 또한 "수전해 시스템 구축은 전해액과 촉매 종류에 따라 기술적 비용적 한계를 해소하는 것이 핵심"이라며 "그러나 상업화에 성공한 독일, 일본에 비해 국내는 아직까지 실증연구 수준으로 경쟁력 격차가 크다"고 말했다.

보고서는 "정부는 2030년 블루·그린수소 생산비중을 50%까지 늘려나갈 계획"이라며 "그린수소 생산량을 증대하기 위해서는 발전원의 가격경쟁력 확보가 관건"이라고 분석했다. 블루수소는 2020년 5만톤 수준에서 2040년 300만톤으로 약 60배 이상, 그린수소는 가격경쟁력이 확보될 경우 블루수소와 유사한 규모로 생산량이 확대될 가능성이 높다고 전망했다.

하지만 2020년 기준 그린수소(수전해 방식) 생산비용(LCOH2)은 1kg당 1만2000원으로 여타 생산방식 대비 경제성이 부족한 것이 한계다. 이는 부생수소(2000원)나 천연가스 개질(3000원) 뿐 아니라 소비자 판매가격(6000원)을 크게 상회하는 것이다. 이같은 낮은 가격경쟁력은 높은 태양광 발전비용(약 6805원)에 주로 기인해서다. 수소 1kg 생산에 필요한 전력량(50kWh)을 태양광 발전(136.1원/kWh)으로 공급한다는 가정으로 계산한 결과다.

보고서는 그린수소 생산을 위한 발전단가가 kWh당 70원 미만으로 하락해야 블루수소와 유사한 가격경쟁력 확보가 가능할 것으로 전망했다. 에너지경제연구원이 가정한 2030년 발전원별 단가인 KWh당 태양광 94원, 풍력 150원, 원전 59원을 적용할 경우 재생에너지 발전원별 2030년 kg당 수소 생산비용은 태양광 4710원, 풍력 7515원, 원자력 2965원 수준으로 각각 추정된다. 

보고서는 "탄소중립 목표 달성을 위해 그린수소 등 저탄소 수소 생산이 보편화되고 있으나 국내의 경우 높은 재생에너지 가격부담으로 경쟁력 확보에 많이 시간이 걸릴 것"이라며 "원전을 활용한 수소 생산방식으로 블루수소와 경쟁이 가능할 것"이라고 주장했다.