미국 DOE(에너지부)에서 2023년 6월, 청정수소 전략과 로드맵을 발표하면서 연도별 실행계획을 구체화 하였습니다. 크게 청정 수소 생산과 수소 인프라, 적용 분야, 수소산업을 촉진시킬 수 있는 분야를 2022년~2036년까지의 계획을 담고 있습니다.
- 청정수소 : 미국의 정의는 수소 1kg 당 2kg CO2eq 이하의 탄소집약도로 생산된 수소를 의미하며, 그린수소를 포함한 블루수소, 핑크수소까지 청정수소로 보고 있습니다.
미국의 수소 전략 실행 계획
- 수소 생산능력 강화를 통해 가격 경쟁력 확보
- 수소 생태계 인프라 구축
- 수소 활용을 위한 촉진 계획
수소샷이란 프로젝트 이름으로 진행되는 수소 전략의 숨은 의미는 1962년 캐네디 대통령에서 찾을 수 있습니다. 그때 당시 인류를 달에 보낸다는 문샷(Moon shot)이란 계획 아래 빠르게 준비해서 결국 1969년에 달에 인류를 보내고야 말았죠. 결국 미국이 불가능해 보이는 수소샷 프로젝트를 성공시키겠다는 의지를 담고 있는 듯합니다.
위 그림과 같이 전기 에너지원을 신재생 에너지(태양열, 풍력 등), 원자력, CCUS(이산화탄소 포집기술)로 활용하여 수소 생산비용을 낮춤으로써 이산화탄소 배출량을 낮추고 교통, 운송, 철강, 전력과 같은 산업분야에 국가 차원에서 적용한다는 큰 계획을 가지고 있습니다.
청정수소 생산 계획
| 2022년 ~20203년 | 2024년 ~ 2028년 | 2029년 ~ 2036년 |
| 3개 이상의 경로를 가지고 있는 수소샷 10,000시간의 고온 전해조 테스트 1.25MW 전해조, 원자력과 통합 생산 2건 이상의 조건부 대출 | 10개 이상 재생 에너지 및 원자력, CCS를 사용 대규모 전기분해로 수소 1kg 당 2달러 달성 저온 전해조 : 80,000시간 수명, 1kw/250달러 고온 전해조 : 60,000시간 수명, 1kw/300달러 20MW의 원자력 열추출, 전기분해 분매 | 다양한 소스에서 나오는 청정수소 수소 1kg당 1달러 달성 저온 전해조 : 80,000시간 수명, 1kw/100달러 고온 전해조 : 60,000시간 수명, 1kw/200달러 |
수소샷 프로젝트에 적용하는 깨끗한 수소의 범위는 신재생 에너지에서 전기를 얻어 수소를 생산하는 그린수소, 원자력 발전에서 전기를 얻어 수소를 생산하는 핑크수소, 천연가스에서 추출하면서 동시에 이산화탄소만 포집하여 생산하는 블루수소를 통해 수소샷을 달성한다는 계획입니다.
청정수소 인프라 구축
| 2022년 ~ 2023년 | 2024년 ~ 2028년 | 2029년 ~ 2036년 |
| 1분에 10kg 수소 연료 공급 인프라 연료 충전소 면적 40% 감소 수소 전용 유량계 구축 400kg의 수소읙 압축기 구축 | 수소 액화 효율 향상 탄소섬유 원가 50% 절감(수소 저장용기) 백금 촉매 등 어셈블리 개발 전해조 3GW 이상 제조 능력 확보 | 규모에 따른 1kg당 4달러 멤브레인 등 재료의 업사이클링 온실가스 배출량 감축과 에너지 정의 순위 우위 확보 |
1GW를 가늠해 보면 일반적인 36만 가구가 1년 동안 사용할 수 있는 전기량이며, 월평균 약 300 kWh를 사용하는 기준입니다. 만약 1GW 규모의 태양광 발전을 하기 위해서는 약 300만 평방미터가 필요하며 이 정도는 축구장 약 400개 이상의 크기 정도죠.
청정수소 활용도 계획
| 2022년 ~ 2023년 | 2024년 ~ 2028년 | 2029년 ~ 2036년 |
| 18,000시간 연료전지 내구성 확보 1MW 전해조 및 연료 공급 1개 이상의 통합 수소, 암모니아 생산 | 4개 이상의 청정 수소 허브 수소연료전지 Super Truck 프로젝트 대형트럭 연료전지 비용 1kw당 140불 PGMs 연료전지의 50% 감소 | 대형트럭 연료전지 비용 1kw당 80불 고정형 연료전지 1kw당 900불, 40,000시간 내구성 연간 10MMT 이상 청정 수소 전략적 시장에서 사용되느 수소 전략 목표 |
수소를 신재생 에너지 분야로 보기에는 다소 작게 느껴지는 면이 있습니다. 즉 수소 경제라는 말이 저장, 유통, 인프라 등 모든 면에서 수소산업 생태계를 만들 수 있는 기가 산업인 거죠.
하지만 현재 수소 가격은 1kg당 6달러 이상인 만큼 수소 경제를 거대하게 만들기 위해서는 무엇보다 산업 전반에 사용될 수 있도록 가격 경쟁력을 갖추면서 수소샷 프로젝트와 같은 각 정부들의 노력과 일관된 정책이 필요합니다.