[최지웅의 에너지전쟁] 호주·중동 수소강국의 꿈…韓 기술로 합류해야

호주, 넓은 땅 토대 그린수소 개발
초대형 재생에너지 발전단지 건설
수소 산유국 강한 의지 보여


중동, 천연가스서 블루수소 추출
사우디는 초대형 가스전 개발
130조원 천문학적 규모 투자


한국, 수소와 암모니아 혼소 발전
수소 각 분야 기술우위 통해
환경적인 열위 상쇄해야

아시아경제신문은 한 달에 한 번씩 목요일자에 대변혁기를 맞은 에너지 산업을 진단하고 그에 얽힌 국제 질서 변화를 짚어보는 '최지웅의 에너지전쟁'을 연재합니다. 저자는 2008년 한국석유공사에 입사해 유럽ㆍ아프리카사업본부, 비축사업본부에서 근무하다가 2015년 런던 코번트리대의 석유ㆍ가스 MBA 과정을 밟은 에너지 분야의 전문가 입니다. 석유의 현대사를 담은 베스트셀러 '석유는 어떻게 세계를 지배하는가'를 펴냈습니다.

수소를 얻는 방식 중 가장 이상적 형태는 물을 태양광·풍력 등의 재생에너지로 전기분해하여 만든 그린수소다. 그린수소만 유일하게 탄소배출이 없다. 생산과정에서 발생하는 탄소를 포집·격리한 블루수소도 청정수소로 간주되나, 친환경적 면에서 그린수소에 못 미친다. 따라서 그린수소가 대량으로 생산돼야 수소경제 실현이 가능하다.

그린수소를 만들기 위해서는 재생에너지가 필요하다. 그런데 재생에너지는 넓은 땅, 풍부한 일조량, 강한 바람 등을 요구한다. 이러한 조건을 가장 잘 갖춘 나라가 호주다. 호주는 수소사업에 대해 강한 의지를 보이고 있다. 2021년 5월 서호주주(州)의 수소부 장관 앨래나 맥티어넌은 2040년까지 재생에너지 발전용량 200GW 확보하고, 이를 그린수소 생산에 사용하겠다고 밝혔다. 현재 호주의 전체 발전시설 용량이 약 70GW인데, 현 용량의 약 3배를 20년 안에 재생에너지 발전시설로만 건설하겠다는 것이다.

호주의 수소 강국 꿈은 넓은 땅에서 비롯됐다. 호주의 면적은 769만㎢로 남한 면적 약 10만㎢의 77배에 달한다. 그런데 인구는 약 2600만명으로 한국의 절반 정도다. 재생에너지 발전량이 땅의 함수라는 점에서 호주는 재생에너지 발전 여건에서 압도적 비교우위를 갖는다. 필요한 전력의 몇 배 이상을 재생에너지로만 생산할 잠재력이 있다. 그러나 재생에너지 자체는 수출이 되지 않는다. 따라서 수출이 가능한 형태로 변형해야 한다. 여기서 ‘에너지캐리어’로써 수소가 필요하다. 호주는 자국에 초대형 재생에너지 발전단지를 건설하고 그것으로 그린수소를 대량 생산하는 수소 산유국을 목표로 삼았다. 재생에너지 활용에 필요한 조건을 모두 갖춘 호주 입장에서는 당연한 구상이다.

그런데 호주의 그린수소 생산은 시간이 꽤 오래 걸릴 수 있다. 아직은 재생에너지 발전시설도, 수전해시설도 완성 단계가 아니다. 당분간 수소의 주역은 천연가스에서 추출한 블루수소가 될 수밖에 없다. 아직 블루수소 생산비용이 그린수소의 25~30% 정도다. 사실 블루수소는 탄소를 제거한 천연가스의 변형 상품이다. 따라서 천연가스 생산이 많은 사우디, 카타르, UAE 등 중동이 블루수소 생산의 중심으로 떠오른다. 사우디는 1100억 달러(약 130조원)라는 천문학적 규모의 투자를 통해 초대형 가스전을 개발 중이다. 여기서 생산될 가스의 대부분을 수소 생산에 활용할 것이다.

▲ 한국석유공사 스마트데이터센터 연구원

호주와 중동 모두 아시아 시장 확대를 염두에 두고 사업을 추진하고 있다. 때마침 한국은 2021년 11월 발표한 ‘1차 수소경제 이행 기본계획’을 통해 2050년까지 연간 2790만t의 수소를 100% 청정수소(블루수소+그린수소)로 공급하겠다고 발표했다. 수소 공급의 20%는 국내 생산, 40%는 호주 등 해외 생산, 나머지 40%는 수입할 계획이다. 이대로라면 2050년 수소는 석유를 제치고 한국의 최대 에너지원이 된다.

수소경제 실현의 관건 중 하나는 운송 기술의 발전이다. 수소는 LNG처럼 액화해야 수송 가능한 부피로 줄일 수 있다. 수소는 액화시 부피가 800분의 1로 줄어 대량 운송이 가능하다. 수소가 대량으로 활용되려면 액화수소 운반선이 필수적이다. 그러나 현재 액화수소 운반선은 일본에서 단 1척 건조되었을 뿐이며, 단기간에 대량 생산되기는 힘들다. 바로 이 지점에서 암모니아가 필요하다. 당분간은 ‘수소(H)’를 ‘질소(N)’와 결합해 ‘암모니아(NH3)’ 형태로 운송 후 다시 수소를 추출하거나, 암모니아를 그대로 사용하는 형태가 될 가능성이 높다.

한국 정부는 지난해 12월에 2022년을 수소·암모니아 혼소 발전 원년의 해로 삼고, 세계 1위의 수소·암모니아 발전국가로 도약하겠다는 포부를 밝혔다. 혼소 발전은 수소와 암모니아를 LNG 또는 석탄과 혼소하여 사용하는 것이다. 재생에너지 발전 여건이 불리한 환경에서 수소와 암모니아를 들여와 발전용 연료로 사용하는 것은 가장 합리적 전략일 수 있다. 무엇보다 국토가 좁은 여건에서 대규모로 재생에너지 발전시설을 건설해야 하는 부담을 덜 수 있다.

수소·암모니아 발전 비중이 커질수록, 암모니아를 에너지 안보 차원에서 비축할 필요성은 커진다. 설령 수소 발전이 확대되더라도 수소 저장의 어려움 때문에 저장 수단은 암모니아 형태가 채택될 가능성이 있다. 앞으로 확대될 재생에너지 발전은 기상에 따라 발전량이 들쭉날쭉하기 때문에 암모니아와 같은 전력용 에너지원의 비축은 에너지 안보의 핵심이 된다. 따라서 한국석유공사의 석유비축사업 역량을 적극적으로 암모니아 도입과 비축에 활용할 필요가 있다.

앞으로 중요한 것은 수소 생산국보다 더 앞선 기술력으로 수소 밸류 체인에서 많은 지분을 확보하는 것이다. 무엇보다 단가가 낮아지는 것이 중요한데, 이것은 생산국만의 문제가 아니라 수요국의 기술적 능력이 기여해야 하는 부문이다. 지난 세기 중동 산유국이 자국 석유 개발을 서구 석유 회사에 위탁하고 그 이익을 나눌 수밖에 없었던 중요한 이유는 서구 석유 회사가 석유 개발 초기에 선도적으로 탁월한 탐사와 개발 기술을 갖췄기 때문이다. 한국은 수소 각 분야에서 기술의 우위를 통해 면적의 열위를 상쇄하는 전략이 필요하다. 제2의 중동 붐, 제1의 호주 붐은 수소에서 나타날 것이다.

심나영 기자 sny@asiae.co.kr