인도 미래연료로서의 수소에너지

- 화석연료 사용을 줄이고 청정 에너지 사용을 추구하는 인도의 에너지 정책 변화 -

- 기술의 발전과 공공, 민간 협력을 통한 무공해, 무한정 에너지로 수소의 활용 -

화석 연료에서 청정 에너지원으로 전환

세계는 점차 고갈되는 화석 연료와 악화되고 있는 환경을 보호하기 위해 깨끗한 청정 저탄소 에너지원으로 급속도로 전환하고 있다. 모든 국가에서 전략적으로 중요한 문제이지만 특히 인도는 세계 최대의 인구와 빠른 경제 성장 속도를 갖고 있기 때문에 앞으로 이러한 청정 에너지 기술의 최대 시장 중 하나가 될 것이다. 

태양광 발전 및 풍력/수력 발전과 같은 청정 에너지 시장은 이미 소수의 선도 기업이 앞서나가고 있지만 보다 효율이 높고 공급이 지속적으로 가능한 새로운 기술도 관심을 받고 있다. 그중 하나는 요즘 더욱 각광을 받고 있는 수소 에너지이다.

양립하기 힘든 경제성장과 환경보호의 해결책, 수소

인도는 현재의 기후 변화 이니셔티브, 적극적인 재생 에너지 활용, 전기 자동차(EV) 인프라 구축을 넘어 더 강력한 에너지 전환 조치를 취하도록 가정, 기업, 사회에 여러 규제와 지원책을 제시하고 있다. 특히, 인도의 열악한 대기 질, 높은 화석 연료 수입 비용 및 인도의 에너지 안보에 걱정 때문에 인도 경제에서 고비율의 탄소를 함유하고 있는 석유, 석탄과 같은 연료 사용을 줄여야할 필요가 있다. 

하지만, 기후 변화 조치에 대한 국가적 노력에도 불구하고, 현실적으로 대체 에너지 활용의 부족과 비용 효율성으로 인해 인도의 화석 연료 소비는 어떤 형태로든 계속 증가할 것으로 예상되고 있다. 왜냐하면 경제발전이 먼저냐, 환경보호가 먼저냐에 있어서 경제발전을 먼저 택할 수 밖에 없기 때문이다. 그렇기 때문에 경제를 발전 시키면서 동시에 환경을 보호할 수 있는 수소의 활용이 더욱더 주목을 받고 있다. 

 

무공해, 무한정 공급이 가능한 수소 활용 수소에너지

수소에너지 기술은 수소를 저장용기에 저장하여 연료전지를 통해 수소를 전기로 변환시키는 기술이다. 수소를 이용해 전력 저장을 하는 경우 단위 부피당(m³) 압축공기보다는 100여배, 양수보다는 380배 많은 전력에너지를 저장할 수 있다. 또한 전기를 발생시켜도 공해물질이 배출되지 않고 원료로 사용할 수 있는 물은 거의 무한정 사용이 가능하다. 물론 안정상 폭발의 위험과 수소 불꽃은 색이 없어 식별이 불가능한 위험성을 가지고 있지만, 이에 대한 방지 기술들이 계속 만들어지고 있다. 

인도 석유 철강 전임 협회장 Mr. Dharmendra Pradhan은 2021년 4월 15일 뉴델리에서 열린 수소 전략 회의에서 "앞으로 인도는 수소 에너지가 석탄, 석유와 같은 탄소 에너지를 대체할 수 있는 핵심적인 역할을 할 수 있다고 강력히 믿고 있다"고 의견을 밝혔으며, 수소 공급망 인프라 구축을 가속화하는 것을 목표로 하고 있다고 말했다. 

 

수소 사용의 이점

자료 : 인도 과학기술부, 'India Country Status Report on Hydrogen and Fuel Cell’ 

대형 차량 운송 분야에서 뛰어난 효율을 자랑하는 수소에너지

운송 분야에서 대부분의 승용차는 향후 전기자동차로 변화될 것으로 보이지만 트럭과 버스 같은 대형 차량의 경우는 에너지 대비 배터리의 무게가 너무 많이 나가고, 대형 배터리를 재충전하는 시간이 오래 걸려서 수소 연료전지의 활용이 더 크게 기대되는 분야이다. 현재 수소 연료 전지 차량(FCEV, Fuel Cell Electric Vehicle)은 5분에서 15분 사이에 충전할 수 있으며, 배터리 전기 자동차(BEV, Battery Electric Vehicle)는 90분이 넘게 걸린다. 

인도의 대형 운송 시장은 빠르게 확장될 것이며, 대부분의 대형 차량이 디젤엔진을 사용하기 때문에 이에 따라 CO2 배출량도 증가할 것이다. 국제 에너지 기구(IEA) 에 따르면 인도의 대형 차량 운송으로 인한 석유 수요는 2040년까지 거의 3배가 될 것으로 예상한다. 이는 인도에 엄청난 도전과제이자 수소 에너지에 있어서는 새로운 기회가 될 것이다. 

인도에서 현재 수소의 수요는 주로 화학 및 석유화학 부문에 집중되어 있다. 미래의 수요는 운송 뿐만 아니라, 산업 및 전력 전반에 걸친 더 많은 사용이 이루어질 것이다. 2050년까지 인도의 수소 수요가 3~10배 증가할 것이며, 새로운 신기술이 개발됨에 따라 추가 비용 절감을 일으킬 수 있다.

수소 에너지 활용에 적극적으로 뛰어드는 각국 정부와 기업

국가 차원에서 일본은 정부와 산업계의 강력한 지원을 받아 수소 에너지 기술 개발에 앞장서 왔다. 최근 일본은 10MW 수전해 발전소를 열었으며, 유럽 연합, 미국, 호주 및 중국이 철강, 해운, 석유화학 및 전력과 같은 부문에서 수소 에너지 기술을 전격적으로 사용하고 발전시키는 계획을 발표함에 따라 이제 각국의 수소에너지 개발 경쟁이 치열해지고 있다. 우리나라도 2018년 8월 '혁신성장전략투자방향'에서 수소경제를 3대 투자 분야 중 하나로 선정하였고, 2019년 1월 '수소경제 활성화 로드맵'을 마련하여 추진하고 있다. 

다국적 기업들도 수소 에너지를 선점하기 위해 노력하고 있다. 글로벌 석유회사인 쉘(Shell)은 미국과 유럽에서 수소 충전소를 운영하고 있으며, 대형 트럭 제조사와 중장비 제조사와 협력하고 있다. 스웨덴 철강 회사인 SSAB는 파트너인 LKAB 및 Vattenfall과 함께 세계 최초로 2026년까지 수소 에너지를 활용한 철강 제조공장을 만들 계획이다. 해운 회사인 머스크(Maersk)는 그린 암모니아로부터 고순도의 수소를 추출하여 해상 운송에서도 수소에너지를 활용할 수 있는 것을 확인시켜주었다. 독일에 기반을 둔 엔지니어링 회사인 지멘스(Siemens)도 수소 분야에서 활동을 확대하여 청정 전력을 생산하는 수소 연료 터빈을 개발하고 있다. 마지막으로 Mitsubishi Hitachi Power Systems는 2035년 이전에 로스앤젤레스에서 천연 가스 터빈을 100% 수소로 전환하여 가동할 계획이다.

기존 제철 방식과 수소에너지를 통한 제철 방식 비교

자료 : https://www.oemoffhighway.com/

수소 에너지 활용에 박차를 가하는 인도 현황

2021년 8월 15일 나렌드라 모디(Narendra Modi) 총리는 탄소 배출량을 줄이고 재생 가능한 에너지원의 사용을 늘리기 위해 독립 75주년 기념식에서 NHM(National Hydrogen Mission)의 출범을 발표했다.

National Hydrogen Mission은 탄소 배출량을 줄이고 재생 가능한 에너지원의 사용을 늘리는 동시에 인도의 기술, 정책 및 규제를 글로벌 기준에 맞추는 것을 목표로 한다. 인도 정부는 수소 에너지 연구 및 개발을 위해 2021~22년 정부예산에서 2억 5천만 루피를 할당했으며, 2050년까지 재생에너지로부터 수소의 4분의 3을 생산할 계획이다. 

수소 에너지의 활용은 인도에서 아직 초기 단계에 있다. 정부 및 기업들은 다양한 수소 생산, 저장, 활용, 발전 및 운송 애플리케이션과 관련된 R&D 프로젝트에 참여하고 있다. 이미 2003년에 국가 수소 에너지 위원회가 구성되었고 2006년에 신재생 에너지부는 수송과 발전을 두 가지 주요 녹색 에너지 이니셔티브로 국가 수소 에너지 로드맵을 마련했다. 

인도의 R&D 프로젝트는 물 분해 반응의 효율성을 개선하고 반응을 가속화할 새로운 재료, 촉매 및 전극을 찾는 데 중점을 두고 있다. 현재 인도에서 100개 이상의 연구 그룹이 연료 전지 기술에 집중하고 있는데, Praxair(미국), Linde(수소 위원회 글로벌 회원), Inox(인도-미국 합작 투자), Air Liquide(프랑스), SAGIM(프랑스), Air Products(미국), Fuel Cell Energy(미국), H2Scan(미국), ITM Power(영국), Heliocentris(독일)와 같은 기업들이 대표적이다. 

대표적인 수소 에너지 개발 기관 표시 맵

자료 : 인도 과학기술부, 'India Country Status Report on Hydrogen and Fuel Cell’ 

석유 다음 에너지원으로 수소를 준비하는 인도 최대 석유회사 IOCL

인도 시장의 50% 이상을 차지하고 있는 석유회사 IOCL(Indian Oil Corporation Limited)은 환경적 고려, 에너지 안보, 미래에너지 개발로서의 수소의 활용에 관심을 갖고 수소 에너지 기술의 채택을 적극적으로 추진해 왔다. IOCL은 이동용, 산업용 난방, 가정용/상업용 및 전력 부문에서 경제 전반에 걸쳐 수소의 잠재력을 높게 평가하고 있으며, R&D 측면에서 아래와 같은 프로젝트를 진행하고 있다.

- 수소 생산 : 수소 생산과 관련 하여 이미 IOCL은 바이오매스의 수소, 전기분해 및 광분해를 포함한 생산 기술의 경험이 있으며, 2021년 7월 수소 생산 스테이션을 구축할 계획을 발표

- 수소 저장 : 인도 공과대학교 카라그푸르와 공동으로 기존 실린더보다 에너지 저장 밀도를 높이는 Type-3 고압 수소 실린더 개발

- 수소 연료 전지 : 더 낮은 순도의 수소로도 작동할 수 있는 수소 연료 전지를 맞춤화하여 개발하고 작동 비용을 낮추는 작업을 수행. 또한 최근 수소 연료 전지 차량에 대한 시범 프로젝트의 일환으로 15대의 연료 전지 버스에 대한 입찰(약 $4,000만 달러 규모)을 발표

현지 전문가 의견

에너지 및 자원 연구소(TERI, The Energy and Resources Institute) Ajay Mathur 박사에 따르면, "인도의 화석 에너지에서 청정 에너지로의 전환에서 수소는 큰 잠재력을 가지고 있으며, 대형 차량과 장기적으로는 대부분의 화학 산업에서도 사용될 수 있다"고 주장하였다. 또한, "현재는 수소에너지를 활용하는데 비용이 많이 들어 가용성이 떨어지지만, 지속적인 기술의 발전으로 인해 에너지 생산 비용이 줄어들고 있기 때문에 효율성과 환경문제를 해결하는 열쇠가 될 것이며, 진보적인 공공 및 민간 기업 간의 협력에 의해 주도될 것"이라고 말하였다. 

시사점

인도가 전세계에서 일어나고 있는 에너지 전환의 시기에서 기술 리더로서의 역할을 담당하려면 수소 경제를 개발하기 위해 공공 및 민간 부문의 협력을 크게 늘려야 한다. 여기에 한국 기업들이 발전된 기술력을 통해 함께 참여할 수 있는 기회가 생길 수 있다. 또한 인도는 R&D 및 기술 개발에 공적 자금을 집중하여 수소 에너지 사용의 비용을 낮추고 보급을 늘리는 것을 목표로 삼고 있다. 이를 위해서는 정부 지원 및 보조금 제도 또는 화석 연료에 대한 규제와 같은 확실한 지원책이 필요할 것이다. 

많은 정부 기관이 인도에 수소 에너지 관련 시설을 구축하기 위해 곧 입찰을 실시할 것으로 예상되며 해당 분야에 관련 경험이 있는 한국 기업이 인도 기업과의 협력할 수 있을 것으로 보인다.

자료 : Primary Research, IBEF Article, Research Article by Department of Science and Technology, Research Article by The Energy and Resources Institute (TERI), Economics Times, Times of India, Livemint, Business Standards, Financial express 및 KOTRA 뭄바이 무역관 자료 종합