[MT리포트]원전사고 이후 대전환, 수소경제로 가는 일본

[수소경제로 가는 日]① 나미에마치 세계최대 수소생산 시설 착공

도쿄전력은 2011년 후쿠시마 제1원전 사고로 정지된 1~4호 원자로의 폐로를 결정했다. 약 30~40년 걸리는 이 작업에 투입된 근로자들이 2018년 2월 14일 후쿠시마 원전 사고 상흔과 치열하게 싸우고 있다.사진은 공동취재단이 제공한 것이다. /사진 제공=뉴시스

#2011년 동일본 대지진의 상흔이 깊이 남은 후쿠시마. 한때 폐허였던 이 도시가 '수소'로 다시 태어나고 있다.


지난 15일 나미에마치에서는 세계 최대 규모의 수전해(전기로 물을 분해해 수소를 얻는 기술) 수소생산시설 착공식이 열렸다. 나미에마치는 후쿠시마 원전사고 지점에서 불과 20여km 떨어진 도시다. 일본 정부는 여기서 만든 수소를 2020년 도쿄올림픽에서 사용할 계획이다.

수소에너지 시대 진입을 위한 일본의 움직임은 최근 두드러진다. 아베 신조 총리가 직접 나서 '수소기본전략'을 챙기고 있다. 2050년 친환경 에너지 시대로의 완전한 전환을 염두에 두고 2030년까지 실행 전략을 세웠다.

2017년 스위스 다보스에서 열린 세계경제포럼(WEF)에 글로벌기업 13개(현재 30여곳)가 모여 출범시킨 수소위원회는 2050년 글로벌 수소경제가 2조5000억달러(약 2670조원)에 달할 것으로 전망했다.


일본 경제산업성은 2030년까지는 일본 전국에 수소공급망을 구축할 예정이다. 에너지원으로 사용하는 수소의 양을 현재 연간 200톤에서 2030년 1500배 늘어난 30만톤으로 확대할 계획이다. 장기적으로는 1000만톤 이상의 수소를 에너지원으로 사용할 전망이다.

도쿄 지요다구에 위치한 경제산업성(經濟産業省) 사무실에서 만난 카와무라 신야 경산성 수소연료전략실 실장보좌(47)는 "환경과 에너지보안, 신산업창출 등 3가지 측면에서 새로운 에너지원 수소를 주목하게 됐다"며 "특히 일본은 연료전지 분야에서 특허출원 건수가 세계 1위로 경쟁력이 높다"고 설명했다.

◇아베 총리가 수소전략 지시…새 경제동력= 일본은 지난해 12월 26일 열린 장관회의에서 '수소기본전략'을 책정했다. 그해 4월 아베 총리가 연내에 '기본전략'을 수립하라는 지시를 내리자 약 반년 만에 마스터플랜이 도출됐다. 2014년 세운 '수소연료전지 로드맵'이 기반이 됐다.

일본 정부는 2050년을 목표로 2030년까지 세부 실행안을 짰다. 수소경제는 전세계적으로 2050년 3000만명의 고용을 창출할 전망이다. 일본은 올해 수소연료전지 관련 예산에 300억엔(약 3000억원)을 책정했다.

일본은 수소를 태양광·풍력과 같은 새 에너지자원으로 설정했다. 당장의 목표는 수소 공급가격을 휘발유나 LNG 수준으로 낮추는 것이다. 현재 N㎥(노멀 큐빅 미터: 온도 0℃, 표준 기압하에서의 상태)당 100엔인 가격을 2030년 30엔으로 낮추고 궁극적으로는 5분1 수준까지 염두에 두고 있다.

일본은 저비용 수소공급을 위해 △생산비용 절감 △대량 생산 및 수송 공급망 구축 △수소 대량 사용 등 3대 전략을 세웠다. 공급 뿐만 아니라 수요도 챙기겠다는 전략이다.

저렴한 생산(비용절감)을 위해 일본(가와사키중공업 등)은 호주에 매장된 갈탄(석탄의 일종)에서 수소를 뽑아내 일본으로 수송하는 시스템을 구축 중이다.

더불어 미쓰비시그룹 등은 브루나이에서 LNG 가스 생산 중 발생한 수소를 가져오는 프로젝트를 2020년 완성을 목표로 진행 중이다. 두 프로젝트 모두 수소를 액화해 운송하는 방법을 연구 중인데, 액화수소는 부피가 기체수소의 800분의 1에 불과하다.

◇생산부터 사용까지 AtoZ…2030년 수소전기차 80만대= 동일본 지진으로 원전사고가 발생한 후쿠시마는 수소생산 거점 지역이 됐다. 일본 정부는 '후쿠시마 신에너지 사회구상'을 기초로 태양광과 풍력으로 만든 전기로 물을 분해해 수소를 만드는 생산시설 착공에 들어갔다.

세계 최대 규모로 후쿠시마 수소생산 시설에선 현재 일본 전체 연간 사용량의 4.5배인 900톤을 만들 수 있다. 일본은 2020년 도쿄올림픽에서 후쿠시마에서 생산한 수소를 선수촌과 대회 차량의 에너지원으로 사용할 계획이다. 생산과 사용과정에서 이산화탄소 발생이 거의 없는 친환경 에너지원이라는 점을 강조할 계획이다.

이와 함께 고베에서는 세계 최초의 수소발전소를 올 1월부터 시범 운영하고 있다. 연료전지가 아니라 직접 수소를 태우는 방식이다. 일본은 기존 LNG화력발전소에 수소를 혼합해 사용하는 방식을 연구 중이다. 이 경우 화력발전에 드는 연료비용을 큰 폭으로 아낄 수 있다.

수소경제의 종착점은 결국 수소전기차와 수소충전소 보급으로 이어진다. ‘수소기본전략’의 핵심이다. 충분한 사용처가 있어야 공급이 의미 있기 때문이다.

일본은 현재 2400대 수준인 수소전기차를 △2020년 4만대 △2030년 80만대로 늘릴 계획이다. 수소버스도 2020년 100대, 2030년 1200대 보급이 목표다. 현재 도쿄에는 5대의 수소버스가 일반노선에서 운영 중이다.

일본은 수소트럭과 수소선박도 개발 중이다. 향후 쓰레기수거용 차량과 철도, 트랙터 등에도 수소연료전지를 활용할 계획이다. 이미 수소지게차는 간사이국제공항 등에 80대가 보급된 상태다. 가정에서도 연료전지를 활용 중이다. 22만기가 보급된 가정용 연료전지 발전시스템을 2030년 530만기까지 늘릴 계획이다.


도쿄(일본)=김남이 기자



[수소경제로 가는 日]② 대지진 이후 전력공급 차질 대체재로 친환경 수소 낙점


일본의 '수소' 전략은 2011년 동일본 대지진과 깊은 관련이 있다. 후쿠시마 원전사고로 전력공급에 차질이 생기면서 전기료가 폭등해 에너지 안보에 비상이 걸리자 대안을 마련한 것이다. 일본의 이런 대응은 문재인 정부 들어 탈원전화를 선언한 우리나라에도 시사하는 바가 크다.

일본 경제산업성에 따르면 2010년 1kWh당 13.65엔이었던 산업용 전기가격은 2014년 18.86엔으로 38% 가량 올랐다. 2011년 동일본 대지진으로 후쿠시마 원전가동률이 크게 떨어진 것이 직접적인 원인이다.

지난해 전기가격은 15.62엔/kWh으로 2014년과 비교해 다소 하락했다. 그러나 2010년과 비교해보면 여전히 14% 가량 높다. 가정용 전기는 2010년과 비교해 10%나 오른 상태다. 원전 가동률이 떨어지면서 원가가 비싼 화력발전에 대한 의존도가 높아져서다.

재생에너지 비중이 높아진 것도 가격 상승의 원인 중 하나다. 일본은 재생에너지 전원으로 발전된 전력을 발전회사가 일정 가격으로 매입하도록 의무화하고 있다. 이에 발전사는 매입에 필요한 비용을 부과금 형태로 전기요금에 가산한다. 재생에너지가 많아질수록 전기료가 비싸지는 구조다.

일본은 원전정지비용으로 1조3000억엔(12조7000억원), 재생에너지부과금으로 1조5000억엔(14조7000억원)의 추가비용이 발생한 것으로 추산한다. 2010년 19.9%에 달했던 일본의 에너지 자급률은 2016년 6%로 떨어졌다.

높은 전기가격과 낮은 에너지 자급률로 인해 일본은 새 에너지원을 필요로 했다. 그리고 주목한 것이 바로 수소다. 수소는 지구상에 물과 같은 화합물로 어디에나 있고, 축전지와 비교하면 대량으로 장시간 저장할 수 있는 장점이 있다. 또 사용 방법이 다양하고 동력화 과정에서 석유 자원과 달리 이산화탄소를 발생시키지 않는다. 환경에 무해한 에너지원이라는 장점이 큰 것이다.

여기에 다른 재생에너지는 계통문제가 있었다. 일본은 태양광에너지가 급격히 늘고 있다. 그러나 전국적으로 선로용량과 변전 용량은 그 속도를 따라가지 못하고 있다. 전기를 다른 지역으로 옮길 수가 없어 버리는 양도 늘었다. 일본 정부는 재생에너지로 수소를 만들어 보관하는 것이 더 합리적이라는 판단을 내렸다.

카와무라 신야 경제산업성 수소연료전략실 실장보좌는 "일본 에너지 정책의 기본 관점은 안전성(Safety)를 대전제로 △자급률(Energy Security) △전력효율(Economic Efficiency) △친환경(Evironment) 등을 확보하는 '3E+S'"라며 "수소는 신산업창출의 능력도 있다"고 설명했다.

일본은 수소를 통해 에너지자급률을 동일본 대지진 이전보다 높은 수준인 25%까지 높일 계획이다. 여기에 발전에 드는 비용을 2030년 9조5000억엔(93조원)수준으로 낮출 계획이다. 이산화탄소 배출량은 2013년과 비교해 2030년 26%, 2050년 80%까지 줄이는 것을 목표로 삼았다.

일본이 ‘수소’를 에너지정책의 중심에 세운 것은 우리나라에 시사하는 바가 크다. 한국은 OECD 국가 중 에너지자급률 31위(18.3%)이다. 일본(33위)과 함께 하위권이다. 특히 최근 정부가 탈원전을 선언하면서 전기료 인상 우려도 높아지고 있다. 태양광에너지의 계통문제도 일부 지역에서는 심각한 수준이라는 지적이다.


도쿄(일본)=김남이 기자



[수소경제로 가는 日]③ 카와무라 신야 日 경제산업성 실장보좌 인터뷰

일본 정부의 수소에너지 전략은 경제산업성 수소연료전략실이 주도하고 있다.

지난 24일 도쿄 지요다구에 위치한 경제산업성(經濟産業省) 사무실에서 만난 카와무라 신야 실장보좌(사진·47)는 대기업이 생산하는 수소전기차 보조금 지급이 정부의 기업 특혜라는 인식은 없느냐는 질문에 "그런 인식은 없다"며 "생각할 수 없는 일"이라고 했다.

우리나라의 경우 수소전기차가 현대차 한 곳에서만 생산된다는 이유로 특혜 논란이 일부에서 제기되고 있다.

하지만 일본에선 2016년까지 토요타가 홀로 수소전기차를 생산했지만 보조금 논란이 없었고, 최근 혼다가 생산자로 추가돼 이런 문제의 빌미 자체가 사라졌다. 수소 연료전지라는 기술장벽으로 인해 생산자의 시장 진입이 까다롭고 이익 가능성이 낮은 시장형성 시기에는 정부가 산업을 정책적으로 보호 육성하는 것이 당연하다는 설명이다.

카와무라 실장보좌는 "일본에는 토요타, 혼다, 닛산, 마쯔다 등 다양한 자동차 브랜드가 있다"며 "여러 가능성을 열어두고 수소전기차와 전기차(EV), 하이브리드(HV) 등을 개발하고 있고 회사마다 어떤 것에 집중하느냐는 전략이 달라 그에 맞게 정부도 보조를 맞추고 있다"고 말했다.

이어 "경제산업성은 최근 3년간 수소연료전지 보급 정책을 결정했고, 당시 우연하게 토요타가 수소전기차를 생산하고 있었을 뿐"이라며 "특정기업 특혜 논란은 전혀 없었다"고 강조했다. 일본은 일반 전기차에도 보조금을 지급 중이다.

카와무라 신야 경제산업성 수소연료전략실 실장보좌. /사진=김남이 기자

다음은 카와무라 실장 보좌와의 일문일답이다.

-폭발 위험성 등을 이유로 일부 일본 국민들은 수소에 부정적인 인식을 갖고 있다.
▶국민 인식을 바꾸는 건 매우 어렵다. 일본 정부는 수소에너지에 대한 정확한 이해를 돕기 위해 관련 사이트를 운영 중이다. 일반인들이 참여하는 포럼도 개최해 수소를 깊게 이해할 수 있도록 돕고 있다. 지자체와 중고등학교 등에서 체험학습을 진행 중이다.

-수소전기차 및 수소충전소 보급을 위한 예산은 충분한가.
▶충분히 확보하고 있다. 경제산업성의 2018년 수소연료전지 관련 예산은 약 300억엔(3000억원)이다. 이 중 수소충전소에 배정된 것이 50억~60억엔이다. 차량보조금은 전기차와 함께 운영되는데 200억엔(2000억원)이 책정돼 있다.

-수소에너지 관련 사고가 있었는가.
▶기준에 따라 다른데 사망사고나 건물이 부서지는 정도의 사고는 없다. 일본은 다른 국가보다 매우 엄격하게 안전규정을 만들었다. 안전제일주의다. 수소충전소 배관에 비누칠을 했을 때 거품이 조금 생기는 정도의 수소만 감지돼도 바로 가동을 멈춘다. 유럽과 미국에서는 이 정도에 멈추지 않는다.

-수소에너지 인프라 등에 참여한 기업이 대기업만 있다.
▶대기업에 집중됐다고 생각할 수 있다. 직접적인 참여는 대기업이지만 관련 중소기업이 매우 많다. 수소충전소 등이 늘어나면 여러 사업 분야에서 중소기업에 혜택이 돌아갈 것이라고 본다.

-수소 가격은 어떤 방향으로 책정되는가.
▶수소충전소에서 현재 공급하는 수소가격은 1kg 당 약 1000엔(1만원)이다. 수소전기차를 가득 채우는데 약 5000엔(5만원) 정도 들어간다. 하이브리드 차량 유지비용과 거의 비슷하다. 현재로서는 수소충전소가 흑자를 볼 수 없는 구조인데, 수소 가격을 높이기보다는 생산 원가를 낮추는 방향에 초점을 맞췄다. 수소충전소가 자립하기까지 10년 정도가 걸릴 것으로 본다.


도쿄(일본)=김남이 기자



[수소경제로 가는 日]④ 가정용 수소연료전지 23.5만대 보급, 2030년 530만대 목표

일본의 소수경제는 일반 가정까지 파고들었다. 수소를 이용해 가정에 전력과 온수를 공급하는 가정용연료전지 시스템 ‘에네팜’이 23만대 이상 보급됐다. ‘에네팜’ 보급은 일본 수소기본전략의 중요한 축이다.

일본 경제산업성에 따르면 일본에는 23만5000여대(누적기준, 2017년 기준)의 에네팜이 보급됐다. 2012년과 비교해 6.4배나 보급량이 늘었다.

일본은 2009년부터 세계 최초로 가정용연료전지를 판매하고 있고, 2020년 140만대, 2030년 530만대 보급을 목표로 하고 있다.

에네팜은 기본적으로 수소를 산소와 화학 반응한 전기를 이용한다는 점에서 수소연료전지차와 작동 방식이 같다. 다만 수소를 직접 충전해 사용하는 방식이 아니라 가정으로 공급되는 도시가스 및 LP가스에서 수소를 생성한다는 점이 조금 다르다.

직접 가스를 연소시키지 않고 수소와 산소의 화학반응으로 생긴 전기와 열(물)을 이용한다는 점에서 효율성이 더 높다. 전기는 전등·가전제품 등에, 열(물)은 온수에 사용된다. 특히 지금까지 유효하게 활용하지 못한 열까지 가정에서 이용할 수 있다는 장점이다.

전기와 열을 잘 활용하면 95%의 에너지 효율을 기대할 수 있다. 화력발전에서 가스 등을 태워 전기를 발전하면, 사용되지 않는 폐열과 송전손실 등으로 에너지 효율은 40%에 그친다.

에네팜은 파나소닉, 아이신 등이 생산하고 도쿄가스, 오사카가스 등 석유·가스 기업이 영업을 담당하고 있다. 석유가스 기업이 직접 영업을 담당해 보급 및 소비자에게 합리적인 서비스 제공이 가능하다는 장점이 있다.

일본 정부는 연료전지의 종류와 설치 가격에 따라 올해 6만~20만엔의 보조금(지자체 별도)을 지급한다. 연료전지 종류에는 전해질에 따라 PEFC(고체고분자형), SOFC(고체산화물형) 두 가지가 있다. SOFC는 700도가 넘는 고온의 열이 발생해 가정에서 이용하는 것이 어려웠으나 최근 기술이 발전하면서 보급량이 늘고 있다.

보급초기 300만엔(3000만원)이 넘었던 PEFC 에네팜 설치비용은 지난해 3분의 1 수준인 103만엔(1030만원)까지 떨어졌다. 2020년이면 보조금이 필요없는 자립적인 시장이 형성될 것으로 전망된다.

국내에서는 최근 상장을 준비 중인 에스퓨얼셀 등이 가정용연료전지 시스템을 판매 중이다. 또 현대차그룹의 현대모비스도 가정용연료전지 사업을 검토 중이다. 수소전기차 개발 과정에서 얻은 관련 기술을 활용하는 방식이다. 토요타는 계열사인 아이신이 가정용연료전지 사업을 하고 있다.

카와무라 신야 경제산업성 수소연료전략실 실장보좌는 “사무실, 식당, 미용실에서 사용되는 연료전지시스템도 작년부터 판매를 시작했다”며 “사무용에는 발전효율이 비교적 높은 SOFC 형이 이용되고 있다”고 말했다.

도쿄(일본)=김남이 기자