가. 개관
◦ 함부르크 콩그레스 센터에서 지난 10.22-23간 개최된 제7차 수소 및 연료 전지 국제회의 및 박람회(H2Expo) 계기에 함부르크 세계경제연구소(HWWI : Hamburgisches Weltwirtschaftsinstitut)에서 발표한 “운송 분야에서의 수소, 그 응용 및 전망 그리고 해결방안(Wasserstoff im Verkehr - Anwendung, Perspektiven und Handlungsoptionen) 보고서 요약
- 수소 기술은 화석 연료의 고갈과 눈앞에 직면한 심각한 기후변화 위기를 극복할 수 있는 중요한 대안임.
- 운송 분야에서는 화석 연료와 경쟁하여 시장성이 충분한 대체 연료가 아직 개발되지 않았으며, 이산화탄소 배출량의 많은 부분을 운송분야가 차지 하고 있는 바(독일의 경우 전체 이산화탄소 배출량의 약 21%를 운송 분야가 유발), 수소 기술을 운송 분야에 적용함으로써 이산화탄소 배출량을 획기적으로 줄이는데 긍정적으로 기여할 수 있을 것으로 전망됨.
- 이러한 수소 기술의 가능성을 개발하여 상용화에 이르기까지 경제 정책적인 차원의 전폭적인 지원이 중요함.
나. 보고서 상세 내용
【 기후변화에 따르는 에너지정책 변화 】
◦ 화석연료 자원의 고갈, 지속적으로 증가하는 에너지 수요와 그와 결부된 에너지 가격 상승, 눈앞에 직면한 기후변화 위기는 다가올 미래에 지속적 이고 친환경 에너지 공급을 어떻게 보장할 것인지에 대한 대책 마련을 요구 하고 있음.
- EU 차원에서는 2020년까지 기준년도(1990년) 대비 이산화탄소 배출량을 20% 감축하는 것을 목표로 삼고 있으며, 현재 6.5%인 재생에너지 비율 또한 20%로 끌어올리려 하고 있음.
- 독일은 2007.8월 메제베르크 결의를 통해 이산화탄소 배출량을 2020 년까지 40% 감축을 목표로 상정하였음(함부르크 주정부는 2012년까지 2007년 대비 이산화탄소 배출량을 2백만 톤 감축시키는 계획을 세웠음).
수소 및 연료 전지 개발
◦ 향후 예상되는 에너지정책 관련 주요 추세는 다음과 같음.
- 교통량이 지속적으로 증가할 것으로 보이는 바, 운송 분야에서 이산화 탄소 배출량 감소에 크게 기여하는 대책을 추진
- 석유와 석탄 등 화석 연료의 고갈로 인한 대체 연료 기술개발이 필요하며, 이로 인해 재생에너지 분야에 대한 관심이 크게 증대
- 정치적 판단에 따라 원자력 및 화력 발전을 포기할 수도 있음에 따라 전력 공급 공백을 메우기 위한 대체 에너지원 개발을 강력히 추진 - 바이오 연료의 경우, 부분적으로 식량원과 경쟁을 피할 수 없기 때문에
대체 연료로 추진하기에는 어려운 점이 있는 바, 운송 분야에서 바이오 연료를 대체할 수 있는 연료를 개발하여 조기에 상용화하는 것을 추진
◦ 재생에너지 신기술은 지속가능한 에너지 공급에 대한 답변의 실마리를 제공하고 있으며, 특히 깨끗한 에너지와 고효율 에너지 개발기술이 중요한 역할을 할 것임.
◦ 특히 이러한 신기술의 개발과 도입을 운송 분야와 연계시킴으로써 이산화 탄소 배출량을 획기적으로 감소시킬 수 있을 것으로 전망됨. 또한 세계 각국의 이산화탄소 절감 목표 등을 감안하여 빠른 시일 내에 신기술을 개발하여 상용화하는 것이 중요함.
- 각국의 기후변화 목표에 기여하고 효과적으로 이동성을 보장하는 미래 기술이 수소 기술임.
【 운송분야 현황 】
◦ 전 세계적으로 교통량이 2050년까지 200% 증가할 것으로 전망됨(2008 연방환경청 자료).
- 중국의 경우, 향후 10년 내에 승용차 대수가 2억 5천만 대로 현재의 10배로 증가할 것으로 예측됨.
◦ 독일의 경우, 연방환경청 자료에 따르면 2007년 총 이산화탄소 배출량의 20.6%가 운송 분야에서 유발됨.(에너지산업 45.5%, 가공산업 12.9%, 상업 및 서비스업 5.7%, 일반가정 14.2%)
◦ 세계화와 무역자유화에 따라 국경을 넘나드는 화물 물동량이 급격하게
◦ 이에 따라 21세기에는 지속적으로 안정적인 이동성을 보장하는 것이 중요한 의미를 지니게 됨.
- 이는 운송 분야에 있어서의 에너지 수요 증가를 의미하며, 이산화탄소 배출을 효과적으로 감소하기 위한 에너지 절약형 구동기술 개발이 시급함을 의미함.
【 운송 분야에 있어서 수소 이용 】
◦ 수소 생산
- 운송 분야에 있어 수소가 이산화탄소 배출량 감소에 기여하기 위해서는 우선 수소를 생산하는 단계에서 발생하는 이산화탄소를 줄이는 기술 개발이 필요함.
- 재생에너지(풍력, 수력, 태양광, 바이오매스)를 수소 생산에 이용할 경우, 이산화탄소 배출을 억제하거나 배출량을 최소화할 수 있음.
◦ 수소 저장
- 현재 대부분은 수소를 가스 형태로 압축하여 저장하지만, 액화 상태로 저장할 경우 동일한 저장공간에 더 많은 용량을 저장할 수 있어 에너지를 더욱 집약적으로 활용할 수 있음. 또한 수소를 액화 상태로 저장함으로써 운송비 등 부대비용을 줄일 수 있는 장점이 있음.
◦ 수소 이용
- 수소는 연료전지를 통해 자동차의 전기모터에 에너지를 공급할 수 있으며, 일반 연소모터의 연료로 사용될 수도 있음.
- 연료전지는 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시켜 에너지 변환 효율이 약 60%로 높고(연소모터 약 30%) 공해가 적음.
◦ 상용화와 기간시설 구축
- BMW의 Hydrogen 7과 Mazda Hydrogen RX-8와 같이 액화수소와 휘발유를 동시에 연료로 사용할 수 있는 하이브리드 차량을 이미 개발 하였음.
- 기타 Daimler(A 클래스 F-Cell), Honda(FCX), Ford(Focus Hybrid), Opel(HydroGen3), Toyota, Volkswagrn 등의 자동차 회사에서 이미 연료전지 자동차를 개발하여 테스트 중에 있음.
수소 및 연료 전지 개발 - 독일 베를린과 함부르크에는 연료전지 버스가 운행 중에 있으며,
2010년부터 제2세대 수소버스가 투입될 예정임. 제2세대 버스는 하이 브리드 버스로 브레이크 에너지를 리튬-이온 전지에 충전하여 사용할 수 있음.
- 연료전지 자동차는 하이브리드 차량 및 전기 자동차와 경쟁관계에 있지만, 기술 개발을 통해 이산화탄소 배출량 절감을 위한 시너지효과를 낼 수 있을 것으로 기대함.
- 개발된 연료전지 자동차가 상용화되기 위해서는 충분한 자동차 대수가 확보되는 것이 관건이며, 또한 수소 충전소 등 기간시설이 구축되어야 함.
◦ 전망과 가능성
- 수소 기술이 운송 분야에 응용됨으로써 이산화탄소 배출량 감소에 긍정적인 기여를 할 것으로 보임.
- 공급안정성 측면에서 보더라도 독일과 같이 에너지 대부분을 수입하는 국가의 경우, 직접 생산할 수 있는 수소 에너지를 통해 에너지 공급이 안정화되는 효과를 기대할 수 있음.
- 수소연료의 상용화 가능성이 이미 여러 프로젝트를 통해 검증 중에 있지만 앞으로 더 효율적인 수소 생산과 이용을 위한 연구가 필요함.
【 경제 정책적인 지원 】
◦ 수소 및 연료전지 기술의 확대를 위해서는 경제 정책적 지원이 필수적임.
◦ 현재 실시 중인 지원 프로그램
지원프로그램 미국 Hydrogen Research Initiative
일본 Japan Hydrogen and Fuel Cell Project
캐나다 Roadmap for Canada's transition to a Hydrogen Economy EU European Hydrogen & Fuel Cell Technology Platform(HFP)
Joint Technology Initiative(JTI, PPP Project)
독일 Innovationsprogramm Wasserstoff und Brennstoffzellentechnologie, Nationale Organisation Wasserstoffzellentechnologie(NOW)
지역(독일 Wasserstoff-Gesellschaft Hamburg e.V. hySOLUTIONS
◦ EU 차원의 수소 및 연료전지 개발 관련 프로젝트 현황
프로젝트명 내 용
Roads2HyCom(2008) 수소 및 연료전지 확대를 위한 전략 개발 HyLights(2008) 대형 시범 프로젝트 계획
RES2H2(2008) 풍력을 이용한 수소연료 시스템 개발 및 실험 NaturalHy(2008) 수소경제를 위한 기존 천연가스망 활용방안 개발
EUHYFIS(2008) 안전요구를 충족시키고 전기분해 과정을 최적화하는 통합 저장 탱크 시스템 개발
Hyways 2008 이미 2004.4-2007.6간 종료된 Hyways 프로젝트의 수소연료 기술을 독일을 포함한 유럽 10개국에 적용할 수 있는 방법 연구 (Clean Urban Transport CUTE
in Europe)
수소 기술을 9개 대도시에 적용할 수 있는지 연구 2003-2005 년간 참여도시에 수소연료전지 버스 운용하여 상용화 여부 실험
HyFLEEET CUTE 프로젝트의 후속 프로젝트로 수소연료 버스의 구동장치 개발 및 기존 수소연료 기반시설 확대 및 최적화 연구
◦ 제도적 장치
- 이산화탄소 배출량 감축을 위해서는 시장원리에 어긋나지 않는 제도적 장치와 추가적인 유인책이 제공되어야 함.(이산화탄소세 도입 또는 운송 분야에 있어서의 이산화탄소 배출권 도입 등이 요망됨.)
- 운송 분야 신기술이 경쟁에서 살아남기 위해서는 국가차원의 지원이 따라야 함.
※ 지금까지 모터의 성능이나 연료소비에 대한 기술적 개발이 주로 이루어 졌으며, 구동장치 기술에 대한 개발은 미미한 실정임. 이를 활성화하기 위해서 신기술을 공공의 재산으로 간주하여 지원하는 정책이 필요함.
수소 및 연료 전지 개발
차원(독일) 조 치
일반 경제정책 또는 혁신정책
연구중심국가로서의 독일의 입지 강화
이론연구와 실제 운영간 지식교류 및 네트워킹 강화 환경 및 기후보호 기술 분야에서의 기술적 우위 확대
수소 및 대체 구동장치 기술을 지원하기
위한 특별 제도
수요자 차원 공급자 차원
자동차세 대신 이산화탄소세 도입(운송 분야에
이산화탄소 배출권 도입이 이루어지지 않을 경우)
기간시설 투자
구형 차량을 친환경적인 신형차량으로 교체시 보조금 지불
새로운 구동장치 기술개발에 투자하는 비용에 대한 감세 혜택
‘수소’분야 프로젝트(민관 합동 PPP 프로젝트)
◦ 기간시설의 확충을 위해서는 국가적 차원의 지원 프로그램뿐만 아니라 지역적 차원 또는 지역 간 차원의 지원 프로그램이 필요함.
원자력 발전 현황과 전망
원자 력 발전
현황 과 전망