지구가 뜨거워지고 있다는 사실, 이제는 누구나 알고 있는 현실입니다. 극심한 폭염, 잦은 자연재해, 해수면 상승 등 기후 변화의 영향은 우리 삶 곳곳에 스며들어 있습니다. 특히 우리가 매일 사용하는 전기는 탄소 배출의 주요한 원인 중 하나인데요. 전기를 생산하기 위해 화석 연료를 태우는 과정에서 다량의 이산화탄소가 발생하기 때문입니다. 이처럼 전력생산 시 나오는 탄소 배출을 줄이기 위해 신재생에너지 확대, 청정 수소 발전, 스마트 그리드 등 다양한 기술 개발이 활발히 진행되고 있는데요. 그중에서도 청정수소와 청정수소발전에 대해 좀 더 알아보도록 하겠습니다.
1. 수소, 위험하다고요?
청정미래에너지의 오해를 풀고, 지구적 스케일의 답을 찾다
“수소는 위험해. 아직 먼 미래 이야기야.”라고 생각해보신 적 있나요? 아직 대중에게 익숙하지 않은 수소는 끊임없는 오해와 논란의 중심에 서 있습니다.
수소는 위험한 물질이다?
수소는 가연성이 높지만, 공기보다 14배 가벼워 누출 시 빠르게 대기 중으로 확산되어 축적될 가능성이 낮고 화재 및 폭발 위험을 줄입니다. 이미 여러 산업에서 적절한 안전 기준과 설비를 갖추고 수소를 안전하게 사용하고 있는데요. 에너지 밀도가 높은 수소는 정유, 화학, 철강, 수송, 우주산업 등 다양한 산업 분야에서 활용되고 있으며, 일상에서 쉽게 볼 수 있는 수소 자동차와 충전소 또한 엄격한 안전 기준을 통과하여 생산되고 안전 시스템에 의해 운영되고 있습니다. 또한 2023년 한국가스안전공사는 ‘수소 안전관리 로드맵 2.0’을 수립하는 등 국가적으로도 산업의 안전성 확보를 위한 노력은 지속되고 있습니다.
깨끗한 수소, 청정수소1의 생산 비용이 너무 비싸다?
현재 청정수소의 생산 단가가 높다는 것은 부정할 수 없는 사실입니다. 하지만 기술 발전과 시장 확대를 통해 점차 하락할 것으로 예상되는데요. 국제에너지기구(IEA)는 2030년까지 그린수소의 생산 단가가 ㎏당 1.3~3.5달러, 2050년까지 ㎏당 1~2.5달러 수준으로 하락할 것으로 예측했습니다. 이처럼 청정수소 생산 단가는 재생에너지 발전단가 하락, 물에 전기를 가해 수소와 산소로 분리하는 수전해(水電解) 기술의 규모의 경제, 그리고 각국의 정부 지원 등의 다양한 요인에 힘입어 지속적으로 하락할 것으로 예상하고 있습니다.
수소, 아직은 먼 미래 이야기이다?
한국 정부는 2050 탄소중립 목표를 달성하기 위해 다양한 정책을 추진하고 있습니다. 그중 하나가 바로 ‘청정수소발전의무화제도(CHPS, Clean Hydrogen Energy Portfolio Standards)’의 도입인데요! 청정수소발전의무화제도(이하 CHPS)를 통해 정부는 대통령령으로 정하는 전기사업자에게 수소발전량을 의무적으로 구매하게 하거나 공급하게 할 수 있고, 이를 청정수소발전입찰시장을 통해 실행할 계획입니다. CHPS는 기존 RPS2에서 수소발전을 분리, 재생에너지와 수소발전 각각의 특성에 부합하는 지원체계를 마련하고 수소발전에서 청정수소의 사용을 촉진하기 위한 제도입니다.
청정수소 발전은 기존 화석연료 기반 발전기에 청정수소 또는 청정수소화합물(ex. 암모니아)를 혼입하여 발전하고, 탄소 배출량을 줄이는 구조입니다. 한국 정부는 ’24년 CHPS 입찰을 시행했고, 낙찰된 발전사는 3~4년 이내로 실제로 수소 및 암모니아를 활용한 저탄소 발전을 실현할 예정입니다. 즉, 수소는 더 이상 자동차 연료에만 국한된 에너지원이 아니라, 산업 전반의 탄소 중립을 위한 핵심적인 역할을 수행하게 된 것입니다.
2. 청정수소의 기준을 제시하다!
청정수소인증제 도입
투명한 수소 시장 조성과 수소산업 발전을 촉진하고 탄소중립목표 달성을 위해 우리나라 정부는 올해 청정수소인증제를 도입했습니다. 청정수소고시에서는 청정수소 인증대상을 ‘1㎏의 수소를 생산할 때 발생하는 이산화탄소(CO2)가 4㎏ 미만인 수소’로 정하고, 탄소 배출량에 따라 이를 다시 4개 등급으로 구분했습니다. 어떤 수소가 청정한지에 대한 확실한 기준이 생겨났으니 청정수소 거래의 투명성은 높아지고, 불확실성은 해소되겠지요?
3. 청정수소발전 입찰시장으로
강력한 의지를 보여주다!
앞서 말한 CHPS를 기반으로 2024년 5월 24일, 우리나라가 세계 최초로 청정수소발전 입찰시장을 개설했다는 뜻깊은 소식이 전해졌습니다! 이는 탄소중립을 향한 우리나라의 강력한 의지를 보여주는 동시에 글로벌 청정에너지 시장을 선도하는 중요한 이정표가 될 것으로 기대되고 있습니다.
청정수소발전 입찰시장은 청정수소를 발전 연료로 사용하여 생산된 전기를 구매‧공급하는 시장입니다. 깨끗한 수소로 생산된 전기를 전력 구매자가 구매하여 소비자들에게 공급하는 것이죠. 2024년 기준으로 연간 6,500GWh의 거래 물량이 설정되어 있으며, 계약 기간은 15년입니다. 입찰에 참여할 수 있는 설비는 석탄-암모니아 혼소 발전설비, LNG-수소 혼소 발전설비, 수소전소 발전설비이며, 열량 기준으로 최소 20% 이상의 혼소율을 충족해야 합니다.
낙찰자 선정은 청정수소 발전단가라는 가격 지표와 함께 청정수소 등급, 연료도입 안정성, 산업/경제 기여도 등의 비가격 지표를 종합적으로 고려하여 이루어집니다. 향후 청정수소발전 입찰시장 운영을 통해 온실가스 배출 감축과 무탄소 전원 확대라는 환경적 효과와 더불어, 청정수소 시장의 경쟁 촉진과 경제성 있는 조달체계 구축이라는 경제적 효과를 동시에 달성할 것으로 기대됩니다.
4. 포스코인터내셔널의
청정수소발전 입찰시장 참여 계획?
포스코인터내셔널은 현재 설비용량 3,412㎿를 갖춘 인천 LNG 복합발전소를 운영 중인데요. 해당 발전소는 수도권 발전설비의 약 10%, 전국 발전설비의 약 2.3%에 해당하는 전력을 공급하고 있습니다. 현재 총 7기 발전기를 운영하며 수도권에 안정적인 전력을 공급하는데 기여하고 있죠.
포스코인터내셔널은 2021년 대비 탄소 배출을 2030년까지 37% 감축하고, 2050년까지 탄소중립을 달성하겠다는 청사진을 제시하고 있습니다. 특히, 인천발전소는 2035년까지 수소혼소발전기로의 단계적으로 전환하여 기가와트(GW)급 상업용 수소혼소발전소 운영의 선두 주자로 나설 계획입니다. 현재 노후화된 #3, 4호기를 하나로 통합해 대체건설(신예화)하고, 발전효율 또한 개선하고, 청정수소 혼소(열량기준 약 20%)로 정부의 청정수소발전 시장에 참여하여 CO2 배출을 감축할 계획입니다.
5. 포스코인터내셔널 발전사업변경허가 취득!
2025년 CHPS에 참여합니다
2024년 11월 22일, 포스코인터내셔널은 인천 LNG 복합발전소 #3, 4호기의 대체건설(신예화)에 대한 발전사업변경허가를 취득했습니다. 대체건설되는 #3, 4호기는 청정수소발전입찰 참여를 통해 정부로부터 수소발전에 대한 지원금을 확보하고, 2028/2029년을 목표로 청정수소혼소발전을 시작할 계획입니다.
수소는 우주에서 가장 가벼운 원소라는 특성 때문에 다루기가 어려울 뿐만 아니라 끓는점이 영하 253도에 이를 정도로 낮아 저장과 운송 과정에서 기술적 제약이 따르죠. 특히, 대량의 수소를 안정적으로 공급하기 위해서는 효율적이고 경제적인 인프라가 필수적입니다.
청정수소 조달 과정에서도 어려움이 존재합니다. 생산 과정에서 막대한 에너지가 소모될 수 있으며, 경제성을 확보하면서도 탄소 배출을 최소화하는 기술이 요구됩니다. 청정수소의 주요 저장 및 운송 방식 또한 액화 수소와 암모니아의 처리 기술은 여전히 발전이 필요한 영역으로, 비용 절감과 안정성을 모두 만족시켜야 합니다.
포스코인터내셔널은 이러한 과제를 해결하기 위해 암모니아에서 수소를 추출하는 기술, 천연가스 개질과 탄소 포집 및 저장(CCS), 원자력 기반 핑크수소 생산, 그리고 액화수소 운송 기술 등 다양한 수소 공급 방안을 면밀히 검토하고 있으며 이를 통해 안정적이고 효율적인 청정수소 공급망 구축을 목표로 하고 있습니다.
대규모 청정수소 생산과 공급은 여전히 여러 난제를 안고 있지만, 기술 혁신과 지속적인 투자, 정책적 지원이 뒷받침된다면 미래 에너지 전환의 핵심이 될 것입니다.
포스코인터내셔널 청정수소발전의 핵심!
그린에너지사업그룹 수소사업의 활약을 지켜봐 주세요!
