에너지 자립도 상승과 기후변화 대응 위해 수소의 필요성 인지

[인더스트리뉴스 최홍식 기자] 일본은 우리나라와 더불어 세계에서 에너지 수입 의존도가 가장 높은 국가 중 하나다. 에너지안보에 위협을 받고 있다. 이를 극복하기 위해 다양한 노력을 추진하고 있다. 에너지경제연구원에서 최근 발표된 ‘세계에너지시장 인사이트’ 보고서에 따르면 일본은 현재 1차 에너지 공급의 90%를 수입화석에너지에 의존하고 있는 것으로 나타났으며, 이에 따라 에너지안보의 구조적 취약성을 보유하고 있다.

동일본 대지진과 후쿠시마 원전 사고 이후 일본 정부는 에너지 효율을 강화했음에도 불구하고 1차에너지, 즉 전원 구성에서의 화력발전 비중이 상승한 상태다. 일본은 87%의 석유를 중동지역 국가로부터 수입하고 있으며, 자동차 연료의 98%를 석유에 의존하고 있다. 또, 후쿠시마 원전 사고 이후 원전 가동을 중단하면서 에너지 자급도는 6~7% 수준으로 하락했으며, OECD 34개국 중 두 번째로 낮은 수준까지 내려간 상황이다.

지난 2012년 발전차액지원제도(FIT)를 도입하고, 태양광을 중심으로 재생에너지 보급이 급속하게 이뤄졌다. 그럼에도 불구하고 지난 2016년 재생에너지 전력 전원비중은 기존 수력을 포함해 15%에 불과한 수준이었다. 일본 정부는 ‘자발적 감축기여목표(NDC)’에 따라 온실가스 배출량을 2030년까지 2013년 대비 26%를 감축해야 하는 의무를 이행해야 한다. 감축목표 달성을 위해서 이산화탄소 3.1억톤을 감축해야 하며, 이 중 전력부분에서 1.9억톤의 감축이 요구되고 있다.

수소는 에너지공급구조 다각화와 대폭적 저탄소화 실현 수단

이러한 배경에 따라 일본은 1차에너지 공급 구조의 다각화를 추진하고 있으며, 대폭적인 저탄소화 실현을 위한 수단으로 수소를 주목하고 있다. 산업공정에서 생산되는 부생수소와 천연가스 및 LPG 가스 개질을 통해 생산된 수소를 에너지 용도로 이용하고 있다. 수소가 에너지원 및 에너지공급처 다각화를 통한 에너지공급 리스크 축소에 기여할 것이라고 일본 정부는 기대하는 중이다. 에너지 생산 및 공급 측면에서 토지 이용 가능성을 고려할 경우 화석연료 매장량의 편재, 재생에너지 발전 적합지역, 이산화탄소 포집‧저장(CCS : Carbon dioxide Capture and Storge)이 가능한 지역 등은 세계적으로 특정 지역에 편재돼 있는 상황이다.

그러나 수소는 재생에너지 등 다양한 에너지원으로부터 제조해 저장‧수송하는 것이 가능하며, 높은 수송 및 저장의 편의성을 보유하고 있는 에너지원이다. 수소에너지를 활용할 경우 화석연료 의존도가 높은 일본의 에너지공급 구조가 다원화 될 것으로 전망된다. 또, 일본의 에너지공급 불안정성 리스크 감소에도 기여할 것으로 보인다.

수소, 에너지 저장 이용 기술 대안으로 부각

일본은 해외의 풍부한 갈탄 등 저비용의 미이용 해외 화석에너지와 CCS 기술을 결합해 수소를 개발 도입하고 있으며, 이를 통해 무탄소 에너지 공급을 도모하고 있다. 재생에너지 발전비용이 세계적으로 급락하고 있는 가운데 순수 재생에너지 발전비용 측면에서 재생에너지 전원은 기존 화력전원보다 저렴한 수준에 도달했다. 향후 재생에너지 전원의 비용감축이 더욱 심화될 경우, 발전비용이 저렴한 국가 및 지역에서 재생에너지를 통한 수소 제조가 증가할 것이다. 이때 생산된 수소를 일본으로 조달하는 것에 대해 충분한 경제성이 있다고 일본 정부는 판단하고 있다.

일본 정부는 수소가 일본 자국 내 재생에너지 도입 및 확대에도 기여할 것으로도 기대하고 있다. 재생에너지 전원 확대를 위해서는 대규모 및 장기간에 걸친 전력저장 기술이 요구된다. 수소가 이를 위한 대응 수단으로 부각되고 있다. 재생에너지 전원의 확대가 이뤄지고 있는 일본은 '덕 커브(Duck Curve)' 현상에 직면하고 있다. '덕 커브(Duck Curve)'란 전력 총공급이 총수요를 넘어서 공급과잉 및 수급불균형으로 시간대에 따라 큰 괴리를 보이는 현상이다. 재생에너지 전원의 지속적 확대를 위해서는 전력계통 안정화의 기술적 대안 마련이 요구되고 있다.

재생에너지 확대가 에너지 자급률은 향상시킬 수 있으나, 태양광이나 풍력 등 기후에 출력변동이 큰 전원은 공급량 제어가 어렵다. 공급 부족시 기타 백업 전원이 필요하며, 공급 과잉시 출력 억제 등이 필요하다. 일본 정부는 전력계통 안정성 제고를 위해 재생에너지원 전력 공급 과잉 시 낭비하지 않고 효율적 이용을 도모하기 위해 수소를 활용한 전력저장 설비를 적극 추진하고 있다.  

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