미국이 수전해 등 친환경 수소 기술개발에 박차를 가함에 따라 수소차와 연료전지에 강점을 지니고 있는 우리나라가 적극적인 협력에 나설 필요가 있는 것으로 나타났다.

미국 에너지부(Department of Energy)는 지난 7월7일 차세대 청정수소 기술 개발 프로젝트를 진행하는 기업 및 기관에 총 5,250만달러(한화 약 614억원)의 기금을 지원하기로 발표했다.

미국은 연간 약 1000만톤의 수소를 생산하고 있는데 미국 대부분의 수소는 천연가스(개질수소)와 석유(부생수소)에서 생산되고 있다. 이로 인한 탄소 배출량이 상당해 미국의 청정에너지 전환에 있어 저탄소 수소 생산 경로(Pathway) 개발은 꼭 필요한 투자로 평가받고 있다.

미국 에너지부 주관으로 진행되는 이번 발표는 미국 에너지부 산하의 EERE(Department of Energy Efficiency and Renewable Energy)가 3600만달러, FECM(Office of Fossil Energy and Carbon Management)가 1650만달러를 지원하기로 하였다.

EERE는 청정수소 생산 및 저장 관련 프로젝트 19개를 지원한다. 특히 ‘수전해 제조(물에 전력을 공급해 수소를 생산하는 친환경 기술) 개선 및 조립 간소화를 통한 수소 생산비용 절감’과 ‘생물학적 및 전기화학적 접근 방식의 수소 생산’ 연구에 집중하는 것이 특징이다.

효율성 및 내구성이 강화된 연료전지 발전 모듈 및 부품 개발, 수소생산 경로, 수소 공급망 및 연료보급 기술, 수소 에너지저장 기술, 연료전지 시스템 성능 및 비용 평가를 위한 분석 연구 등이 이에 해당한다.

FECM은 ‘수소의 생산 비용, 성능, 내구성 등을 평가하는 데 도움이 되는 고온용 가역성 연료전지(RSOC, Reversible solid oxide cell)의 열화 메커니즘 및 경로’와 같은 보다 기술적인 영역에 초점을 둔 프로젝트 12개를 지원한다.

가역성 연료전지 시스템을 활용한 수소 생산의 효율성, 신뢰성, 내구성 평가와 수소 생산 비용 절감을 위한 가역성 연료전지 기술의 미세구조 개선 및 소재 개선 등의 연구를 지원한다. 수소와 천연가스 혼합연소를 위한 가스터빈 연소 시스템 개발에 대한 연구도 지원한다.

이번 미국 에너지부의 연구개발 지원 계획은 지난 6월 출범한 Energy Earthshots Initiative에 대한 내용도 포함하고 있다. 미국 에너지 장관 Jennifer M. Granholm은 이를 통해 청정에너지 기술 개발을 가로막는 장벽을 제거함으로써 바이든 행정부의 2050 탄소제로 목표를 적극 지원하겠다고 말했다.

Energy Earthshots Initiative의 첫 번째 프로젝트로 알려진 Hydrogen shot(수소 샷)은 재생에너지를 활용한 청정수소 생산비용을 킬로그램 당 약 5달러에서 10년 내 1달러로 낮춰 현재 수소 생산비용의 약 80%까지 절감하는 것을 목표로 한다.

미국 에너지부는 향후 Hydrogen shot의 목표를 달성하게 된다면 청정수소 사용량이 현재보다 최소 5배 이상 증가할 것으로 예상하고 있다. 또한, 수소 생산 비용 절감으로 철강 제조, 청정 암모니아, 에너지 저장장치, 대형트럭 시장 등에 새로운 동력을 불어 넣을 것이라고 알렸다. 2050년까지 이산화탄소 배출량 16% 저감 효과와 2030년까지 1400억 달러의 반사이익과 70만 개의 일자리 창출도 기대하고 있다.

미국 산업조사 기관과의 인터뷰에 따르면 “미국은 이미 1,600마일의 수소 공급 파이프라인을 갖추었다. 이번 미국 에너지부의 투자는 인프라 확장보다는 이미 가지고 있는 수소 인프라를 활용한 수소경제(수소를 생산 및 운반·저장 후 수소를 전력으로 전환하여 소비하는 경제) 연구 및 개발 투자에 집중하고 있다.”고 말했다.

코트라는 “미국은 수소의 생산, 저장, 운송 분야에 강점을 가진 다운스트림 분야 기술 선진국이다. 최근 액화수소 플랜트 및 수소 충전소 건설 핵심 기술을 보유한 미국 다운스트림 수소 기업에 우리 기업이 1조6000억원을 투자한 바 있다”고 말했다.

이어 “업스트림인 수소차와 연료전지에 강점을 가진 우리나라와 다운스트림에 강점을 가진 미국 기업과의 상호 협력이 향후 기대된다”라고 덧붙였다.