일본의 수소 물류 세계화와 시사점

■ 수소 물류 사업 소개 및 배경

에너지산업은 석유기반의 에너지생산에서 배출가스가 없는 재생에너지로의 에너지생산 패러다임으로 변화하고 있고, 세계적인 탈탄소 흐름으로 에너지 산업이 가속화되고 있으며 수소 에너지에 대한 관심이 커지고 있다. 수소는 매우 가벼우며 저장이 용이하고, 단위질량당 에너지량이 가장 높기 때문에 생산되는 에너지를 저장하기에 가장 합리적인 방법으로 알려져 있다. 일본 정부도 수소를 탈탄소의 중점 분야로 선정하였으며, 2020년 10월 ‘2050년 탄소중립’을 선언하고 공격적인 계획을 수립하였다. 
목표 달성을 위해 대량의 수소 원료가 필요하지만 일본의 2019년 재생에너지 발전비중은 약 19%로 세계평균인 27%에 비해 낮은 편이며, 일본 내에서 재생에너지를 수소생산에 이용하기는 불가능하다. 따라서 호주, 사우디아라비아 등 풍부한 에너지자원 및 재생에너지 등의 잉여에너지로 수소를 생산하여 항만을 통해 일본까지 운송하는 ‘수소 확보 사업’이 주목받고 있다. 이 사업은 여러 형태로 수소를 운반•이용할 계획이며, 그 중 핵심인 수소 물류 사업을 소개하고자 한다.

■ 일본 수소산업 육성전략

일본정부가 발표한 전략의 대부분은 해외 현지 자원을 이용해 수소를 생산한 후, 일본으로 들여오는 것이다. 따라서 일본의 수소사업은 크게 수소 생산, 수소 운송, 수소 활용으로 구성되어있다.
	수소 생산: 수소를 생산하기 위한 에너지원의 종류 및 탄소 배출여부에 따라 그린수소(재생에너지 기반, 탄소중립), 블루수소(화석연료 기반, 탄소 포집 및 저장), 그레이수소(화석연료 개질, 탄소발생)로 구분된다.
	수소 운송: 가스형태의 수소는 부피가 매우 크기에 운송 및 저장에 있어서 효율성이 떨어진다. 따라서 액화수소, MCH(MethylCycloHexane), 암모니아 등으로 변환하여 운송하며, 다양한 운송 방식이 있으며 현지에서 사용하는 방식도 주목받는다. 
	수소 활용: 현재 크게 주목받는 ESS 및 연료전지 이외에도 석유화학, 식품의 공정 등 다양한 분야에서 기액수소 모두 사용되기에 넓은 범위로 사용되며, 암모니아 형태는 석탄, 화력발전소에도 사용될 전망이다.

일본 수소사업의 주요 생산원은 갈탄(블루수소), 태양광(그린수소) 등이며, 이 밖에도 일본종합상사들은 해외 각국 현지의 에너지원에 따라 수소 생산, 운송, 이용 방법들을 선정하였다. 현재 진행중인 대표적인 사업 현황을 표1.에 정리하였다. 이 밖에도 NEDO, JOGMEC등 국책기관을 포함한 일본기업들이 협력하여 수소 공급망을 구축하기 위한 사업이 진행중이다. 

■ 국내 / 해외 동향

일본이 수소사업에 적극적으로 임하는 이유는 수소사업이 탈탄소에너지 흐름에서 주목받기도 하지만, 사업 자체가 민관 합동 상사의 역량을 발휘하기에 적합하기 때문이다. 해외에서 생산한 수소를 무역활동을 통해 일본으로 들여오기 때문에 종합상사의 유기적인 기능이 필요하다. 또한, 수소 생산의 에너지원에 대해서 일본 상사들의 경험이 실제 산업화에 밑거름이 되었다.
현재 일본 상사들은 블루수소(화석연료 기반, 탄소 포집 및 저장)에 중점을 두고 있지만 탈탄소흐름에 맞춰서 그린수소(재생에너지 기반, 탄소중립)로 전환할 예정이다. 따라서 그린수소를 위해 화석연료 수준의 신재생에너지원을 확보하고, 그에 대한 재생에너지원의 비용 절감이 중요할 것이다. 이에 태양광에너지, 풍력에너지, 지열에너지 등의 재생에너지에 대한 투자도 적극적이다. 
특히 한국을 포함한 대부분의 국가에서는 액화수소의 특수선박 해상수송 기술을 상용화하지 못했지만, 일본의 Kawasaki Robotics는 세계 최초 액화수소 운반선 건조를 완료했고, 2022년 시범운항도 완료했다. 한국도 수소 에너지 수요가 증가할 것이므로, 중장기적으로 액화수소 수입을 진행하기 위해 산업통상자원부는 액화수소운반선 개발에도 속도를 내고 있다. 한국은 액화수소 운송과 유사한 환경의 LNG운반에서 높은 기술력을 갖고 있다. 이에 울산항만공사는 선박과 수소를 취급하기 위한 저장시설 구축에 힘쓰고 있으며, 포스코와 현대중공업이 액화수소탱크 개발을 합작하고 있다. 
또한, 2022년 롯데케미칼은 미쓰비시상사와 청정 암모니아의 생산협력 및 공동투자, 해양 운송, 터미널 운영 등을 위해 업무협약을 체결했다. 롯데케미칼은 일본상사들과의 협업을 통해 시장개척에 나서는 노력 중이다. 이처럼 대한민국에서도 수소경제를 구축하기 위한 인프라투자가 활발히 이루어지고 있으며, 수소를 청정에너지 저장매체로 사용하기 위해서 경제적으로 수소를 생산하고 이용하는 것이 중요하다. 이에 정부에서도 19년 1월 ‘수소경제 활성화 로드맵’을 발표하였다. 2040년까지 620만대의 수소연료전지차 생산과 1200개소 이상의 수소충전소 구축이 목표했지만, 수소 공급의 70%를 해외생산 및 부생수소, 수전해로 설정하였다. 일본은 한국과 달리 에너지 수입국이 아닌 수소 공급자의 역할을 하겠다는 해석도 가능하다. 따라서 우리나라도 의지에 맞는 현실화를 위해 민관 합동의 생산, 운송, 이용에 대한 기술 및 프로젝트의 적극적인 개발이 필요할 것으로 보인다.

출처

[1] KAR, Sanjay Kumar, et al. Hydrogen economy in India: A status review. Wiley Interdisciplinary Reviews: Energy and Environment, 2022, e459.
[2] MECA, Vladimir L., et al. Large-Scale Maritime Transport of Hydrogen: Economic Comparison of Liquid Hydrogen and Methanol. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2022, 10.13: 4300-4311.
[3] E.L. González, F.I. Llerena, M.S. Pérez, F.R. Iglesias, J.G. Macho, Energy evaluation of a solar hydrogen storage facility: comparison with other electrical energy storage technologies, Int. J. Hydrogen Energy, 40 (2015) 5518-5525.
[4] Marcelo Carmo, A Comprehensive review on PEM water electrolysis, International Journal of Hydrogen Energy, Volume 38, Issue 12, 22 April 2013, Pages 4901-4934
(https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0360319913002607?via%3Dihub)