수소경제
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1. 개요
수소 경제는 수소를 에너지원으로 활용하는 경제 시스템을 의미하며, 19세기 연료 전지 원리 발견 이후 1970년대부터 논의되었다. 2000년대 이후 수소 경제에 대한 관심이 높아졌으며, 2017년 세계 수소 위원회 설립과 수소 연료 전지 자동차 상용화가 이루어졌다. 수소는 자동차, 선박, 건물 등 다양한 분야에서 활용될 수 있으며, 특히 기후 변화 대응을 위해 녹색 수소 생산과 활용이 강조되고 있다. 한국 정부도 수소 경제 활성화를 위한 정책을 추진하고 있으며, 수소 생산, 저장, 운송, 충전 등 관련 인프라 구축이 진행 중이다. 수소 경제는 산업, 수송, 에너지 시스템 균형, 건물 등 다양한 분야에서 활용될 수 있으며, 전 세계적으로 수소 관련 기술 개발과 시범 사업이 활발하게 진행되고 있다.
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- 수소경제 - 연료전지
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| 수소경제 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 정의 | 수소를 에너지 저장, 운송 및 사용의 주요 매개체로 사용하는 경제 시스템 |
| 목표 | 탄소 배출량 감소 및 에너지 안보 강화 |
| 역사 | |
| 초기 개념 | 1970년대 존 복리스에 의해 처음 제안 |
| 발전 | 1990년대: 연료 전지 기술 개발 가속화 2000년대: 수소 생산 및 저장 기술 연구 확대 2010년대 이후: 수소 경제 실현을 위한 정부 및 기업 투자 증가 |
| 주요 사건 | 2003년: 유럽 연합, 수소 에너지 전략 발표 2017년: 수소 위원회 (Hydrogen Council) 발족 2020년 이후: 각국 정부의 수소 경제 로드맵 발표 |
| 수소 생산 | |
| 주요 생산 방식 | 천연 가스 개질 (SMR) 수전해 석탄 가스화 바이오매스 가스화 |
| 친환경 수소 생산 | 재생 에너지 기반 수전해 (그린 수소) 탄소 포집 기술을 활용한 천연 가스 개질 (블루 수소) |
| 수소 저장 및 운송 | |
| 저장 방법 | 고압 기체 저장 액체 수소 저장 고체 수소 저장 화학 수소 저장 |
| 운송 방법 | 파이프라인 탱크로리 선박 |
| 수소 활용 분야 | |
| 에너지 | 발전 난방 연료 전지 |
| 운송 | 수소 자동차 수소 버스 수소 트럭 수소 기차 수소 선박 수소 항공기 |
| 산업 | 철강 생산 화학 공업 반도체 제조 |
| 기타 | 건물용 연료전지 휴대용 전원 비상 전원 |
| 장점 및 단점 | |
| 장점 | 높은 에너지 효율 낮은 탄소 배출량 다양한 에너지원 활용 가능 에너지 안보 강화 |
| 단점 | 높은 생산 비용 저장 및 운송의 어려움 인프라 구축 필요 안전 문제 |
| 경제적 영향 | |
| 일자리 창출 | 수소 관련 산업에서 새로운 일자리 창출 기대 |
| 산업 구조 변화 | 기존 에너지 산업에서 수소 에너지 산업으로의 전환 |
| 투자 유치 | 수소 생산, 저장, 운송, 활용 관련 투자 증가 |
| 정책 및 규제 | |
| 정부 지원 정책 | 수소 생산 보조금 수소차 구매 보조금 수소 충전소 설치 지원 |
| 국제 협력 | 수소 기술 개발 및 표준화를 위한 국제 협력 강화 |
| 규제 | 수소 생산, 저장, 운송, 활용 관련 안전 규제 마련 |
| 기술 개발 동향 | |
| 수소 생산 기술 | 수전해 효율 향상 탄소 포집 기술 개발 새로운 수소 생산 기술 개발 |
| 저장 및 운송 기술 | 고밀도 수소 저장 기술 개발 장거리 수소 운송 기술 개발 |
| 활용 기술 | 연료 전지 성능 향상 수소 터빈 개발 수소 환원 제철 기술 개발 |
| 과제 및 전망 | |
| 주요 과제 | 수소 생산 비용 절감 안전성 확보 인프라 구축 대중의 인식 개선 |
| 미래 전망 | 수소 경제 시대 도래 탄소 중립 목표 달성에 기여 새로운 성장 동력 창출 |
| 관련 용어 | |
| 관련 용어 | 연료 전지 수소차 수소 충전소 수전해 그린 수소 블루 수소 탄소 포집 |
2. 역사 및 목표
한국에서 수소경제에 대한 정부 차원의 노력은 노무현 정부 시절인 2005년 "친환경 수소경제 구현 마스터 플랜" 발표로 거슬러 올라간다. 이후 정권 교체와 시장 상황 변화로 인해 추진력이 다소 약화되었으나, 문재인 정부가 들어서면서 2018년 "혁신성장을 위한 3대 전략투자 분야"로 선정하고, 2019년 "수소경제 활성화 로드맵"을 발표하는 등 적극적인 추진 의지를 보였다.
2. 1. 기원
수소 경제라는 개념은 1923년 유전학자 J. B. S. 홀데인이 처음 이론화하였다. 영국이 전력 생산을 위한 석탄 매장량을 고갈시킬 것을 예상한 홀데인은 물의 전기 분해를 통해 장기적인 에너지 저장을 위해 수소와 산소를 생산하는 풍력 터빈 네트워크를 제안하여 재생 에너지의 가변적인 재생 에너지 출력을 해결하고자 하였다.[14] "수소 경제"라는 용어는 1970년 제너럴 모터스 기술 센터에서 존 보크리스가 한 강연에서 만들어졌다.[15] 그는 수소를 핵 발전과 태양광 발전에 의해 뒷받침되는 경제로 보았으며, 이는 전기화가 적합하지 않은 최종 용도에서 에너지 캐리어 역할을 함으로써 화석 연료 고갈과 환경 오염에 대한 증가하는 우려를 해결하는 데 도움이 될 것이라고 생각했다.[16][17]미시간 대학교의 로렌스 W. 존스는 1970년에 발표한 기술 보고서에서 에너지 안보 및 환경 문제 해결이라는 보크리스의 이중적 논리를 되풀이하며 수소 경제에 대한 현대적 관심을 불러일으켰다.[18] 홀데인과 보크리스와는 달리 존스는 전기 분해의 에너지원으로 핵 발전에만 초점을 맞추었으며, 특히 수소를 운송에 사용하는 데 초점을 맞추어 항공 및 중량물 운송을 최우선 과제로 간주했다.[19]
2. 2. 이후의 발전
2000년대에 '수소 경제' 개념에 대한 관심이 크게 증가했지만, 일부 비판론자와 대체 기술 옹호자들은 이를 과대 광고로 묘사했으며,[21][22][23] 투자자들은 거품에서 손실을 보았다.[24] 에너지 매개체에 대한 관심은 2010년대에 다시 부상했으며, 특히 2017년 세계 수소 위원회의 설립과 함께 두드러졌다. 도요타, 현대와 같은 제조업체와 중국의 산업 단체들은 향후 10년 동안 수소 연료 전지 자동차 수를 수십만 대로 늘릴 계획을 가지고 있다.[25][26]2020년대 초의 수소 경제에 대한 견해는 이전의 관점과 마찬가지로 전기와 수소의 상호 보완성을 강조하고, 수소 생산의 주류로 전기 분해를 활용하는 데 초점을 맞춘다.[7] 이들은 지구 온난화를 1.5 °C로 제한하고, 중공업(예: 전기와 함께 고온 공정,[31] 녹색 암모니아 및 유기 화학 물질 생산을 위한 원료,[7] 제철을 위한 석탄 유래 코크스의 대체재), 장거리 운송(예: 해운, 항공 및 더 적은 규모의 대형 화물차), 장기 에너지 저장에 대한 녹색 수소의 생산, 운송 및 사용을 우선시할 필요성에 중점을 둔다.[7][8]
3. 현재 수소 시장 현황
수소 생산은 2022년 전 세계적으로 1550억달러 이상의 가치를 보였으며, 2030년까지 연간 9% 이상 성장할 것으로 예상된다.[33] 2021년에는 9,400만 톤(Mt)의 수소(H|2영어)가 생산되었다.[34]
생산된 수소는 대부분 정유 및 산업 분야에서 사용된다.[5] 정유 산업에서는 수소 분해 공정을 통해 중질 석유를 연료로 사용하기 적합한 경질 분획으로 전환한다. 산업 분야에서는 비료 생산을 위한 암모니아 생산, 메탄올 생산, 직접 환원 철 생산 등에 사용된다.[5]
3. 1. 글로벌 수소 시장
2050년, 수소산업은 연간 2.5조달러의 부가가치와 누적 3,000만 개의 신규 일자리를 창출할 것으로 전망된다. 또한, 전 세계 수소에너지 수요는 2015년 8EJ에서 2050년 78EJ로 급속하게 증가하면서 에너지 수요의 18%를 차지할 것으로 예상된다.[33]수소 생산은 2022년 전 세계적으로 1550억달러 이상의 가치를 보였으며, 2030년까지 연간 9% 이상 성장할 것으로 예상된다.[33]
2021년에는 9,400만 톤(Mt)의 분자 수소(H|2영어)가 생산되었다.[34] 이 중 약 6분의 1은 석유화학 산업 공정의 부산물로 생산되었다.[3] 대부분의 수소는 전용 생산 시설에서 생산되며, 이 중 99% 이상이 화석 연료, 주로 천연 가스의 증기 개질(70%)과 석탄 가스화(30%, 거의 전부 중국)를 통해 생산된다.[3] 전용 수소 생산의 1% 미만이 저탄소 방식으로 생산되는데, 여기에는 탄소 포집 및 저장을 이용한 화석 연료 증기 개질, 전기 분해를 사용하여 생산된 그린 수소, 그리고 바이오매스에서 생산된 수소가 포함된다.[3] 2021년 생산으로 인한 CO2 배출량은 9억 1,500만 tCO2로,[35] 에너지 관련 CO2 배출량의 2.5%[36]와 전 세계 온실 가스 배출량의 1.8%를 차지했다.[2]
현재 시장에서 생산되는 수소는 사실상 모두 정유 (2021년 4,000만 tH|2영어) 및 산업(5,400만 tH|2영어) 분야에서 사용된다.[5] 정유 산업에서 수소는 수소 분해라고 하는 공정을 통해 중질 석유원을 연료로 사용하기에 적합한 경질 분획으로 전환하는 데 사용된다. 산업적 용도로는 주로 비료 생산을 위한 암모니아 생산 (2021년 3,400만 tH|2영어), 메탄올 생산 (1,500만 tH|2영어) 및 직접 환원 철 생산 (500만 tH|2영어)이 있다.[5]
3. 2. 한국 수소 시장
한국은 수소전기차 및 연료전지 부문에서 앞선 기술을 바탕으로 빠르게 성장하는 글로벌 수소 경제에서 세계 시장을 선도할 잠재력을 가지고 있다. 수소는 발전, 수송, 산업 및 건물 등 다양한 부문의 탈탄소화에 기여하고, 에너지원 다각화를 통해 국가 에너지 안보를 향상시킬 수 있다. 수소는 재생에너지 전력을 기반으로 생산되어 대량 저장 및 운송이 가능한 에너지원이다.[1]맥킨지의 ‘한국 수소산업 로드맵’에 따르면, 2050년 한국에서 수소 산업은 연간 약 700억원의 경제 효과와 약 60만 명의 고용 창출 효과를 가져올 것으로 전망된다. 정부 역시 수소 경제 로드맵을 통해 2040년 연간 약 430억원의 경제 효과 및 약 42만 명의 고용 창출 효과를 예상하고 있다.[1]
정부는 노무현 정부의 “친환경 수소경제 구현 마스터 플랜(2005년)” 발표 이후, 문재인 정부에서 “혁신성장을 위한 3대 전략투자 분야로 선정(2018년)” 및 “수소경제 활성화 로드맵 발표(2019년)”를 통해 수소 경제에 대한 적극적인 추진 의지를 보였다.[1]
정부는 2040년까지 세계 최고 수준의 수소경제 선도국가로 도약하겠다는 목표를 설정했다. '수소전기차'와 '연료전지'를 중심으로 수소경제를 이끌 산업 생태계를 구축하고, 수소경제로의 전환을 통해 미래 성장 동력을 확보하며 온실가스 감축을 추진할 계획이다.[1]
정부의 주요 목표는 다음과 같다.[1]
| 구분 | '18년 | '22년 | '40년 | |
|---|---|---|---|---|
| 수소전기차 | 1.8천 대 | 8.1만 대 | 620만 대 | |
| 수소충전소 | 14개소 | 310개소 | 1,200개소 이상 | |
| 연료전지 | 발전용 | 307MW | 1.5GW | 15GW |
| 가정·건물용 | 7MW | 50MW | 2.1GW | |
| 수소 공급· | 연 13만 톤, | 연 47만 톤, | 연 526만 톤 이상, | |
4. 수소 생산
수소 생산은 수소 경제의 핵심 요소이다. 수소는 다양한 방법으로 생산할 수 있으며, 각 방법마다 환경적 영향과 경제적 타당성이 다르다. 현재 수소 생산량의 대부분은 화석 연료에서 추출되지만, 재생 에너지원을 사용하여 수소를 생산하는 기술이 개발되고 있다.
지구 온난화 제한과 관련하여, 저탄소 수소(특히 그린 수소)는 산업 탈탄소화에 중요한 역할을 할 것으로 보인다.[47] 수소 연료는 강철, 시멘트, 유리, 화학 물질의 산업 생산에 필요한 고온을 생성할 수 있으므로 강철 생산을 위한 전기로와 같은 다른 기술과 함께 산업 탈탄소화에 기여한다.[31] 제철 산업에서 수소는 청정 에너지 운반체로 기능할 수 있으며 석탄에서 추출한 코크스를 대체하는 저탄소 촉매로도 기능할 수 있다.[32]
온실 가스 배출량을 줄이기 위해 저탄소 수소를 사용해야 하는 필요성은 산업 활동의 지형을 재편할 가능성이 있으며, 다양한 지역에서 적절한 수소 생산 잠재력을 가진 위치는 물류 인프라, 원자재 가용성, 인적 및 기술 자본과 새로운 방식으로 상호 작용할 것이다.[47]
4. 1. 주요 생산 방식
수소는 주로 에너지원으로서 석유, 석탄 등 탄화수소를 소비하여 생산한다. 이 과정에서 이산화 탄소가 생성되며, 이산화 탄소 포집 및 저장법을 사용하지 않는 한 대기 중으로 배출된다.[47]하지만 저렴하고 이산화 탄소를 대기 중으로 배출하지 않는 에너지원이 존재하거나, 잉여 전력이 대량으로 존재할 경우, 그것으로부터 수소를 효율적으로 대량 생산할 수 있다면, 생산된 수소를 연소시키는 이용 단계에서만 이산화 탄소를 배출하지 않으므로 환경 부하가 낮은 사회가 실현될 것으로 여겨진다.
4. 2. 그린 메탄올
그린 메탄올은 이산화 탄소와 수소를 결합하여 생산되는 액체 연료이다.(Chemical formula|화학식영어) 압력과 열, 그리고 촉매 하에서 이루어진다. 이는 탄소 포집을 재활용하는 한 가지 방법이다. 메탄올은 실외의 표준 온도와 압력에서 수소를 경제적으로 저장할 수 있는데, 액체 수소와 암모니아가 액체 상태를 유지하기 위해 많은 에너지를 사용해야 하는 것과 비교된다.[37]5. 수소 활용
수소는 연료 전지를 통해 전기를 생산하거나 연소를 통해 열을 발생시키는 방식으로 활용될 수 있다.[46] 연료 전지를 사용할 경우, 사용 지점에서 배출되는 것은 수증기뿐이다.[46] 하지만 수소를 연소시키면 유해한 질소 산화물이 발생할 수 있다.[46]
정부는 "재생에너지 3020 계획"을 통해 재생에너지 발전 비중을 늘리려 하고 있지만, 재생에너지는 간헐성, 경직성, 지역 편차와 같은 한계를 지닌다. 수소는 이러한 제약을 극복하기 위한 대안으로 제시되었으며, 저장과 수송이 가능한 2차 에너지로서 재생에너지와 상호 보완적인 관계를 가진다. 정부는 "재생에너지 3020" 계획에서 수소 관련 분야 육성을 주요 과제로 삼았으며, 수소전기차 보급 확대는 이러한 산업 육성의 촉매제가 될 것으로 전망된다.[141][142]
19세기에 연료 전지의 원리가 발견되었고, 1970년 미시간 대학교의 로렌스 W. 존스는 "액체 수소 연료 경제를 향하여"에서 사회 시스템적인 측면까지 언급했다.[135] 연료 전지는 자동차, 선박, 휴대 단말 등 다양한 분야에 전력을 공급할 수 있다. 수소 연료 전지 자동차로는 토요타 미라이, 현대 ix35 FCEV, 혼다 클래리티 퓨얼 셀, 토요타 소라 등이 판매되고 있으며, 다른 자동차 회사에서도 개발이 진행 중이다.[137]
수소 외에도 에너지를 저장할 수 있는 다양한 가스와 수소 화합물이 존재한다. 예를 들어 암모니아를 만들거나, 메탄을 만드는 등 다양한 방법이 고려되고 있다. 또한, 마그네슘을 이용한 마그네슘 순환 사회 등도 고안되고 있다.
5. 1. 산업
수소는 전기를 생산하는 연료 전지와 열을 발생시키는 연소를 통해 두 가지 방식으로 연료로 사용될 수 있다.[46] 수소가 연료 전지에서 사용될 때 사용 지점에서 배출되는 것은 수증기뿐이다.[46] 수소 연소는 유해한 질소 산화물 배출의 열적 형성을 초래할 수 있다.[46]
5. 2. 수송
수소는 연료 전지를 통해 전기를 생산하거나 연소를 통해 열을 발생시키는 두 가지 방식으로 연료로 사용될 수 있다.[46] 연료 전지에 수소를 사용하면 사용 지점에서 배출되는 것은 수증기뿐이다.[46] 하지만 수소 연소는 유해한 질소 산화물 배출을 일으킬 수 있다.[46]수소 자동차는 기존 자동차보다 국소적인 대기 오염을 현저히 적게 발생시킨다.[50] 항공기를 포함한 수소 자동차에 대한 관심은 수소 경제 개념에 대한 관심의 상당 부분을 차지한다.[48][49] 2050년까지 운송에 필요한 에너지의 20%에서 30%는 수소와 합성 연료로 충당될 수 있다.[51][52][53]
수소는 해운, 항공 분야에서 가장 큰 응용 분야를 찾을 것으로 보이며, 암모니아 및 메탄올과 같은 수소 유도 합성 연료와 연료 전지 기술을 통해 소규모로 대형 화물 차량에도 사용될 것이다.[7] 또한, 수소는 수년 동안 연료 전지 버스의 연료로 사용되어 왔으며, 우주선 추진의 연료로도 사용된다.
국제 에너지 기구(IEA)의 2022년 순 제로 배출 시나리오(NZE)에 따르면, 2050년에는 수소가 철도 에너지 수요의 2%를 차지할 것으로 예상되는 반면, 철도 여행의 90%는 그 시점까지 전철화될 것으로 예상된다(현재 45%에서 증가). 철도에서의 수소 역할은 전철화가 어렵거나 비용이 많이 드는 노선에 집중될 가능성이 높다.[54] NZE는 2050년에 수소가 대형 트럭 에너지 수요의 약 30%를 충족할 것으로 예상하며, 주로 장거리 대형 화물 운송에 사용될 것이다(배터리 전기 동력이 약 60%를 차지).[55]
수소는 개조된 수소 내연 기관 자동차에 사용될 수 있지만, 연료 전지는 전기화학적이므로 열기관보다 효율성이 높다. 연료 전지는 일반적인 내연 기관보다 생산 비용이 더 비싸지만, 내연 기관보다 더 높은 순도의 수소 연료를 필요로 한다.[56]
승용차를 포함한 경차 부문에서 2022년 말까지 전 세계적으로 70,200대의 연료 전지 전기 자동차가 판매되었으며,[29] 플러그인 전기 자동차는 2,600만 대가 판매되었다.[30] 전기 자동차와 관련 배터리 기술 및 인프라가 빠르게 발전하면서 자동차 분야에서 수소의 역할은 미미하다.[27][28]
글로벌 자동차 최대 시장인 중국, 미국, 유럽, 일본 등 주요 국가에서 수소전기차 로드맵을 발표하고 보급을 진행 중이며, 차량 보조금 및 세제, 인프라 구축 비용, 운영비 등을 지원하였다.
| 구분 | 주요 내용 | 2030 수소 비전(누적) | |
|---|---|---|---|
| 수소전기차 | 수소충전소 | ||
| 일본 | ・ 아베 정부 수소 기본 전략 발표(2017년)・ 민간 합작 투자 회사(JHyM) 설립・ 최첨단 기술 확보 및 글로벌 선행 지향 | 80만 대 | 900기 |
| 미국 | ・ 캘리포니아주 중심 수소전기차 추진・ 민간 협의체(CaFCP) 설립・ AB8(2013년) 법안 통한 법/지원 체제 완비 | 100만 대 | 1,000기 |
| 독일 | ・ 연방 정부 산하 기관(NOW) 통한 정책 수립・ 민간 합작 투자 회사(H2Mobility) 설립・ 수전해 수소 생산 및 가스 그리드 프로젝트 추진 | 180만 대 | 1,000기 |
| 중국 | ・ 중앙 정부 차원에서 정책적 수소전기차 육성・ 지방 정부별로 지원 정책 별도 추진・ 지역별 성숙 단계 '30년 성장 단계 진입 | 100만 대 | 1,000기 |
5. 3. 에너지 시스템 균형 및 옥수수
정부는 재생에너지 3020 계획('17.12)을 통해 태양광, 풍력 등 재생에너지 발전량 비중을 7%('16년)에서 20%('30년)까지 확대하겠다는 내용을 발표하였다. 하지만 재생에너지는 간헐성(발전량이 계절, 주야마다 다름), 경직성(수요에 따라 조절이 어려움), 지역 편차(지역마다 편차가 큼) 등 근본적 한계를 가진다. 이러한 제약을 해소하고자 대안으로 제시된 에너지가 수소이다.녹색 수소는 물의 전기 분해를 통해 얻으며, 변동성 재생 에너지 출력의 변동성을 해결할 잠재력을 가지고 있다. 녹색 수소 생산은 높은 재생 에너지 출력 기간 동안 재생 에너지 출력 제한의 필요성을 줄이고, 낮은 출력 기간 동안 발전 에너지 저장을 위해 장기간 저장할 수 있다.[57][58]
5. 4. 암모니아
에너지 운반체로서 기체 수소의 대안은 공기 중의 질소와 결합하여 암모니아를 생산하는 것이다. 암모니아는 쉽게 액화, 운송, 사용될 수 있으며 (직접 또는 간접적으로) 깨끗하고 재생 가능한 연료로 사용될 수 있다.[59][60] 암모니아를 에너지 운반체로 사용하는 단점으로는 높은 독성, 와 로부터 를 생산하는 에너지 효율, 그리고 에서 로의 전환 후 분해되지 않은 의 흔적에 의한 PEM 연료 전지의 독성이 있다.5. 5. 건물
다수의 산업 단체(가스 네트워크, 가스 보일러 제조업체)는 주거 및 상업용 건물의 에너지 관련 이산화탄소(CO2) 배출량을 줄이기 위해 수소 연소 보일러(공간 및 온수 난방)와 수소 조리기구를 홍보하고 있다.[61][62][10] 이들은 현재 파이프라인 천연가스 사용자가 기존 천연가스 그리드를 수소로 전환, 공급받기를 기다린 다음 난방 및 조리기구를 교체하면 되므로, 소비자는 지금 아무것도 할 필요가 없다고 주장한다.[61][62][10]건물 난방용 수소에 대한 32개의 연구를 검토한 결과, 상업적 이익과 무관하게 난방 및 조리용 수소의 경제성과 기후 이점은 일반적으로 지역 난방 네트워크, 난방 전력화(주로 히트 펌프를 통해) 및 조리, 태양열, 폐열 사용 및 에너지 효율 조치를 통해 열 수요를 줄이는 것과 비교할 때 매우 열악한 것으로 나타났다.[10] 수소 생산의 비효율성으로 인해, 난방용 천연 가스를 대체하기 위해 블루 수소를 사용하려면 메탄이 3배 더 필요하며, 그린 수소를 사용하려면 히트 펌프보다 2~3배 더 많은 전기가 필요하다.[10] 전기 히트 펌프와 수소 보일러를 결합한 하이브리드 히트 펌프는 네트워크를 업그레이드하여 최대 전력 수요를 충족하는 데 비용이 많이 드는 지역에서 주거 난방에 역할을 할 수 있다.[10]
건물 난방에 수소를 광범위하게 사용하면 다른 대안보다 더 높은 에너지 시스템 비용, 더 높은 난방 비용, 더 높은 환경 영향을 초래할 수 있지만, 특정 상황 및 지리적 환경에서 틈새 역할이 적절할 수 있다.[10] 만약 건물에 수소를 사용하게 된다면, 산업 및 운송 분야에서 탈탄소화가 더 어려운 분야의 수소 비용을 높일 것이다.[10]
5. 6. Bio-SNG
바이오에너지 탄소 포집 및 저장 (BECCS)에서 생산된 수소와 이산화 탄소로부터의 합성가스는 사바티에 반응을 통해 생산되지만, 지속 가능한 바이오에너지의 양에 의해 제한을 받는다.[63] 따라서 생산된 모든 바이오-SNG는 항공 바이오 연료 생산에 사용될 수 있다.[64]6. 안전
수소는 폭발, 화재, 질식 가스가 될 수 있는 위험성이 있다.[65] 액체 수소는 극저온 물질이며 동상과 같은 위험을 초래한다.[66] 또한, 수소는 금속에 수소 취성을 일으켜 균열 및 폭발을 유발할 수 있다.[67][68]
수소는 적은 양이 공기와 혼합되어도 쉽게 불이 붙는 성질이 있다. 공기 중 수소 부피 비율이 4%만 되어도 점화될 수 있다.[69] 수소 화재는 매우 뜨겁지만 눈에 잘 보이지 않아 화상을 입을 위험이 있다.[70]
6. 1. 안전 관련 문제
수소는 공기와 혼합될 때 발생할 수 있는 폭발 및 화재와 순수한 산소가 없는 상태에서 질식 가스가 될 수 있는 위험을 포함하여 인체 안전에 여러 가지 위험을 초래한다.[65] 또한 액체 수소는 극저온 물질이며 매우 차가운 액체와 관련된 위험(예: 동상)을 나타낸다.[66] 수소는 많은 금속에 용해되며 누출 외에도 수소 취성과 같은 유해한 영향을 미쳐[67] 균열 및 폭발을 일으킬 수 있다.[68]수소는 일반 공기와 소량만 혼합되어도 가연성이 있다. 수소 대 공기의 부피비가 4%에 불과해도 점화될 수 있다.[69] 또한 수소 화재는 매우 뜨겁지만 거의 보이지 않아 우발적인 화상을 입을 수 있다.[70]
7. 수소 인프라
수소는 기체, 액체, 고체 등 다양한 형태로 저장할 수 있으며, 수소 외에도 에너지를 저장할 수 있는 가스나 수소 화합물은 매우 다양하게 존재한다. 예를 들어 질소와 반응시켜 암모니아로 만들거나, 이산화 탄소와 반응시켜 메탄을 만들어 기존 가스 인프라를 이용하는 방법 등이 고려되고 있다.[1] 마그네슘을 이용한 마그네슘 순환 사회 등도 고안되고 있다.[2]
Xcel Energy는 미국 중서부에 천연 가스와 수소를 30% 혼합하여 사용할 수 있는 복합 사이클 발전소 2기를 건설할 예정이다.[71] 인터마운틴 발전소(Intermountain Power Plant)는 30% 수소를 사용할 수 있는 천연 가스/수소 발전소로 개조될 예정이며, 2045년까지 순수 수소로 가동될 예정이다.[72]
7. 1. 저장
수소는 기체, 액체, 고체 등 다양한 형태로 저장할 수 있다. 또한, 수소 외에도 에너지를 저장할 수 있는 가스나 수소 화합물은 매우 다양하게 존재한다. 예를 들어 질소와 반응시켜 암모니아로 만들어 끓는점을 대폭 낮춰 수송을 용이하게 하거나, 이산화 탄소와 반응시켜 메탄을 만들어 기존 가스 인프라를 이용하는 방법 등이 고려되고 있다. 이러한 가스에서 수소를 생성하는 것도 가능하다.[1]상온에서 고체 금속인 마그네슘을 이용한 마그네슘 순환 사회 등도 고안되고 있다.[2]
7. 2. 발전소
Xcel Energy는 천연 가스와 수소를 30% 혼합하여 사용할 수 있는 복합 사이클 발전소 2기를 미국 중서부에 건설할 예정이다.[71] 인터마운틴 발전소(Intermountain Power Plant)는 2045년까지 순수 수소로 가동될 예정이며, 30% 수소를 사용할 수 있는 천연 가스/수소 발전소로 개조될 예정이다.[72]8. 비용
수소 경제가 널리 사용되기 위해서는 생산, 저장, 유통, 사용 등에 대한 투자와 비용이 필요하다. 2022년 현재, 이산화탄소 배출에 대한 세금이 없다면 회색 수소의 생산 비용이 가장 저렴하며, 그 다음은 블루 수소와 그린 수소 순이다.
블루 수소 생산 비용은 2050년까지 크게 감소하지 않을 것으로 예상되며,[76][73] 천연 가스 가격 변동과 포집되지 않은 배출에 대한 탄소세의 영향을 받을 수 있다.[73] 전해조 비용은 2010년부터 2022년까지 60% 감소했지만,[77] 자본 비용 증가로 인해 약간 상승했다.[24] 2030년과 2050년까지 전해조 비용은 크게 하락할 것으로 예상되며,[80] 재생 에너지 발전 비용 감소와 함께 그린 수소 비용을 낮추는 요인이 될 것이다.[81][73] 다른 방식으로는 출력 제한될 수 있는 잉여 재생 에너지를 활용하여 그린 수소를 생산하는 것이 가장 저렴하며, 이는 낮고 가변적인 전력 수준에 대응 가능한 전해조를 선호하게 만든다.[80]
골드만삭스(Goldman Sachs)는 2022년 분석에서 2030년까지 전 세계적으로 그린 수소가 회색 수소와 비용 균형을 이룰 것으로 예상했으며, 전 세계적으로 탄소세가 회색 수소에 부과될 경우 이 시점은 더 빨라질 수 있다고 보았다.[12] 에너지 단위당 비용을 기준으로 보면, 블루 수소와 회색 수소는 생산에 사용되는 화석 연료보다 항상 비싸고, 그린 수소는 제조에 사용되는 재생 에너지보다 항상 비쌀 것이다.
청정 수소 생산 보조금은 인도보다 미국과 EU에서 훨씬 더 많다.[82]
8. 1. 비용 추정
수소 경제의 광범위한 사용은 생산, 저장, 유통 및 사용에 대한 투자와 비용을 수반한다. 수소 비용 추정은 에너지 투입 비용(주로 가스 및 전기), 생산 설비 및 방법(그린 수소 또는 블루 수소), 사용 기술(알칼리 또는 양성자 교환막 전해조), 저장 및 유통 방법, 그리고 다양한 비용 요소의 시간에 따른 변화에 대한 가정을 필요로 하므로 복잡하다.[73] 이러한 요소는 수소 균등화 비용(LCOH) 계산에 통합된다.다음 표는 회색, 파란색 및 녹색 수소의 균등화 비용에 대한 다양한 추정치를 kg당 미국 달러(US$)로 나타낸 것이다(다른 통화 또는 단위로 제공된 데이터의 경우 해당 연도의 미국 달러 평균 환율이 사용되며, 1 kg의 H2는 33.3kWh의 열량을 갖는 것으로 가정한다).
| 생산 방식 | 비고 | 현재 비용 (2020–2022) | 2030년 예상 비용 | 2050년 예상 비용 |
|---|---|---|---|---|
| 회색 수소 (탄소세 미포함) | ||||
| 국제 에너지 기구(IEA)[74] | 러시아의 우크라이나 침공 이후 가스 가격이 최고조에 달했을 때 6월에 추정된 2022년 비용 | 2021: 1달러–2.5USD | – | – |
| 2022: 4.8USD–7.8USD | ||||
| PWC[75] | 2021: 1.2USD–2.4USD | |||
| 블루 수소 | ||||
| 국제 에너지 기구[74] | 러시아의 우크라이나 침공 이후 가스 가격이 최고조에 달했을 때 6월에 추정된 2022년 비용 | 2021: 1.5USD–3달러 | – | – |
| 2022: 5.3USD–8.6USD | ||||
| 영국 정부[76] | 가스 가격에 따라 다름 | 2020: 1.6USD–2.7USD | 1.6USD–2.7USD | 1.6USD–2.8USD |
| GEP[77] | 2022: 2.8USD–3.5USD | - | - | |
| 에너지 전환 위원회(ETC)[73] | 2020: 1.5USD–2.4USD | 1.3USD–2.3USD | 1.4USD–2.2USD | |
| 그린 수소 | ||||
| 국제 에너지 기구[74] | 2030년 및 2050년 추정치는 태양 조건이 좋은 지역에서 태양광 발전 사용 | 2021: 4달러–9달러 | <1.5USD | <1달러 |
| 2022: 3달러–4.3USD | ||||
| 영국 정부[76] | 영국 특정 전력망 전력 사용; 전기 가격, 전해조 기술 및 비용에 따라 다름 | 2020: 4.9USD–7.9USD | 4.4USD–6.6USD | 4달러–6.3USD |
| 그렇지 않으면 제한된 재생 에너지 전력 사용, 영국 특정; 전해조 기술 및 비용에 따라 다름 | 2020: 2.4USD–7.9USD | 1.7USD–5.6USD | 1.5USD–4.6USD | |
| 국제 재생 에너지 기구(IRENA)[78] | 2020: 2.2USD–5.2USD | 1.4USD–4.1USD | 1.1USD–3.4USD | |
| GEP[77] | 자료에 따르면 그린 수소 생산 비용은 2010년 이후 60% 감소 | 2022: 3달러–6달러 | ||
| 라자드(Lazard)[79] | 2022: 2.8USD–5.3USD | |||
| PWC[75] | 2021: 3.5USD–9.5USD | 1.8USD–4.8USD | 1.2USD–2.4USD | |
| 에너지 전환 위원회[73] | 2020: 2.6USD–3.6USD | 1달러–1.7USD | 0.7USD–1.2USD | |
상업적으로 이용 가능한 수소 생산 방식에 대한 비용 추정치는 범위가 넓다. 2022년 현재, CO2 배출에 대한 세금이 없는 경우 회색 수소가 생산 비용이 가장 저렴하며, 그 다음이 블루 수소와 그린 수소이다. 블루 수소 생산 비용은 2050년까지 크게 하락할 것으로 예상되지 않으며,[76][73] 천연 가스 가격에 따라 변동할 수 있고 포집되지 않은 배출에 대한 탄소세에 직면할 수 있다.[73] 전해조의 비용은 2010년부터 2022년까지 60% 하락했으며,[77] 자본 비용이 증가함에 따라 약간 상승했다.[24] 이들의 비용은 2030년과 2050년까지 크게 하락할 것으로 예상되며,[80] 재생 에너지 발전 비용 하락과 함께 그린 수소의 비용을 낮출 것이다.[81][73] 다른 방식으로 출력 제한될 잉여 재생 에너지로 그린 수소를 생산하는 것이 가장 저렴하며, 이는 낮고 가변적인 전력 수준에 대응할 수 있는 전해조를 선호한다.[80]
2022년 골드만삭스(Goldman Sachs)의 분석에 따르면 전 세계적으로 그린 수소는 2030년까지 회색 수소와 비용 균형을 달성할 것으로 예상되며, 전 세계 탄소세가 회색 수소에 부과될 경우 더 빨리 달성될 것이다.[12] 에너지 단위당 비용 측면에서 블루 수소와 회색 수소는 생산에 사용되는 화석 연료보다 항상 더 비쌀 것이고, 그린 수소는 제조에 사용되는 재생 에너지보다 항상 더 비쌀 것이다.
청정 수소 생산에 대한 보조금은 인도보다 미국과 EU에서 훨씬 더 높다.[82]
9. 사례 및 시범 프로그램
수송용 수소 유통은 미국(캘리포니아, 매사추세츠), 캐나다, 일본, 유럽 연합(포르투갈, 노르웨이, 덴마크, 독일), 아이슬란드 등에서 시험되고 있다.[83] 일부 개인 주택에는 수소나 천연가스, LPG 등으로 작동하는 연료 전지 마이크로 CHP 설비가 설치되어 있기도 하다.[84][85]
9. 1. 국가별 사례
글로벌 자동차 최대 시장인 중국, 미국, 유럽, 일본 등 주요 국가에서 수소전기차 로드맵을 발표하고 보급을 진행 중이며, 차량 보조금 및 세제, 인프라 구축 비용, 운영비 등을 지원하였다.[83]| 구분 | 주요내용 | 2030 수소 비전(누적) | |
|---|---|---|---|
| 수소전기차 | 수소충전소 | ||
| 일본 | ・ 아베 정부 수소기본전략 발표(2017년)・ 민간 합작 투자회사(JHyM)설립・ 최첨단 기술 확보 및 글로벌 선행 지향 | 80만대 | 900기 |
| 미국 | ・ 캘리포니아 중심 수소전기차 추진・ 민간협의체(CaFCP)설립・ AB8(2013년)법안 통한 법/지원체제 완비 | 100만대 | 1,000기 |
| 독일 | ・ 연방정부 산하기관(NOW) 통한 정책 수립・ 민간 합작 투자회사(H2Mobility)설립・ 수전해 수소 생산 및 가스그리드 프로젝트 추진 | 180만대 | 1,000기 |
| 중국 | ・ 중앙정부 차원에서 정책적 수소전기차 육성・ 지방정부별로 지원정책 별도 추진・ 지역별 성숙단계 '30년 성장단계 진입 | 100만대 | 1,000기 |
수송용 수소 유통은 미국(캘리포니아, 매사추세츠), 캐나다, 일본, 유럽 연합(포르투갈, 노르웨이, 덴마크, 독일), 아이슬란드를 중심으로 전 세계에서 시험되고 있다.[83]
천연가스 차량 수가 가장 많은 국가는 이란, 중국, 파키스탄, 아르헨티나, 인도, 브라질, 이탈리아, 콜롬비아, 태국, 우즈베키스탄, 볼리비아, 아르메니아, 방글라데시, 이집트, 페루, 우크라이나, 미국이다.[83] 천연 가스 차량은 수소로 작동하도록 개조할 수 있다.
EU 내에서 비교적 큰 천연 가스 파이프라인 시스템을 갖춘 국가로는 벨기에, 독일, 프랑스, 네덜란드 등이 있다.[89] 2020년, EU는 유럽 청정 수소 동맹(European Clean Hydrogen Alliance, ECHA)을 출범시켰다.[90][91]
아이슬란드는 2050년까지 세계 최초의 수소 경제를 구축하겠다고 약속했다.[96] 아이슬란드는 대규모 지열 자원을 보유하고 있으며, 현지 전기 가격이 해당 전기를 생산하는 데 사용될 수 있는 탄화수소 가격보다 ''낮다''.[96] 아이슬란드는 이미 잉여 전력을 수출 가능한 상품 및 탄화수소 대체재로 전환하고 있다. 2002년에는 주로 비료용 암모니아(NH3) 생산을 위해 2,000톤의 수소 가스를 전기 분해 방식으로 생산했다.[96]
아이슬란드 레이캬비크에는 압축 수소로 운행되는 소규모 시내 버스 시범 운행이 있었고,[97] 수소로 국가 어선에 동력을 공급하는 연구가 진행 중이다(예: Icelandic New Energy).[97] 레이캬비크 버스는 8개의 유럽 도시에서 수소 연료 버스를 운영하는 대규모 프로그램인 HyFLEET:CUTE의 일부이다.[98] HyFLEET:CUTE 버스는 중국 베이징과 오스트레일리아 퍼스에서도 운행되었다.[98]
수소 경제를 시연하는 시범 프로젝트는 노르웨이 우치라 섬에서 운영되고 있다. 이 설비는 풍력 발전과 수소 발전을 결합한다. 잉여 풍력 에너지가 있는 기간에는 잉여 전력이 전기 분해를 통해 수소를 생성하는 데 사용된다.
인도는 천연가스 네트워크의 전국적인 구축이 이미 진행 중이며, 천연가스가 이미 주요 차량 연료로 사용되고 있다는 사실 등 여러 가지 이유로 수소와 H-CNG를 채택할 것으로 알려져 있다. 또한, 인도는 도시 지역의 심각한 대기 오염으로 고통받고 있다.[99][100]
현재 수소 에너지는 연구, 개발 및 시연(RD&D) 단계에 있다.[102][103]
폴란드 부총리 크시슈토프 볼레스타는 기후환경부(MKiŚ)가 곧 2~3개의 수소 충전소 건설을 위한 공모를 시작할 예정이라고 밝혔다.[108]
사우디아라비아는 네옴 프로젝트의 일환으로 2025년부터 연간 약 120만 톤의 그린 암모니아를 생산할 계획이다.[109] 이집트 카이로에서는 수소로 전력을 공급하는 사우디 부동산 자금 지원 고층 건물 프로젝트가 진행 중이다.[110]
터키 에너지 천연자원부와 유엔 산업 개발 기구는 2004년 이스탄불에 국제 수소 에너지 기술 센터(UNIDO-ICHET)를 설립하여 2012년까지 운영했다.[111] 2023년, 이 부처는 수소 기술 전략 및 로드맵을 발표했다.[112]
영국은 2004년 1월 연료 전지 시범 프로그램을 시작했으며, 2005년 12월까지 런던의 25번 노선에서 연료 전지 버스 2대를 운행했고, 2007년 1월까지 RV1 노선으로 전환했다.[113] 2021년 8월, 크리스 잭슨은 영국의 선도적인 수소 산업 협회인 영국 수소 및 연료 전지 협회 회장직에서 사임했는데, 이는 영국과 노르웨이의 석유 회사가 영국 정부로부터 향후 기술 지원금을 극대화하기 위해 블루 수소의 비용 추정치를 의도적으로 부풀렸다고 주장했기 때문이다.[116]
여러 미국 자동차 회사들이 GM, 토요타 등 수소를 사용하는 차량을 개발했다.[117] 그러나 2020년 2월 현재 수소 인프라는 캘리포니아 일부 지역을 제외하고는 미비한 상태이다.[118] 미국은 자체적인 수소 정책을 가지고 있다.
국립재생에너지연구소(NREL)와 엑셀 에너지(Xcel Energy)의 합작 투자는 콜로라도에서 풍력 발전과 수소 발전을 결합하고 있다.[119] 뉴펀들랜드 래브라도 주 수력 발전소(Hydro)는 뉴펀들랜드 래브라도 주의 외딴 섬인 라미아 섬의 현재 풍력-디젤 하이브리드 발전 시스템을 풍력-수소 하이브리드 발전 시스템 시설로 전환하고 있다.[120] 텍사스에서는 대형 H2 트럭에 5개의 펌프 스테이션 허브가 제공될 예정이다.[121] Hydrogen International(GHI)에서 건설한 수소 시티(Hydrogen City)는 2026년에 개장을 계획하고 있다.[122]
2006년, 플로리다의 인프라 프로젝트가 시작되었다.[123] 올랜도를 대중 버스 운송으로 처음 개방했으며, 포드 자동차 회사(Ford Motor Company)는 수소 연료를 사용하는 포드 E-450 차량을 투입한다고 발표했다.[124][125]
스튜어트 섬의 유사한 시범 프로젝트에서는 풍력 발전 대신 태양광 발전을 사용하여 전기를 생산한다. 배터리가 완전히 충전된 후 잉여 전력이 발생하면 수소는 전기 분해를 통해 생성되어 연료 전지를 이용한 전력 생산을 위해 저장된다.[129] 미국은 또한 이미 대규모 천연 가스 파이프라인 시스템을 갖추고 있다.[89]
베트남 에너지 협회는 녹색 수소화 지원을 포함시켰다.[130] 호주의 청정 에너지 회사 퓨어 하이드로젠 코퍼레이션 리미티드(Pure Hydrogen Corporation Limited)는 7월 22일 베트남 대중 교통과 양해 각서(MOU)를 체결했다고 발표했다.[131]
9. 2. 주요 시범 프로그램
웨스턴오스트레일리아 주 정부는 퍼스에서 지속 가능한 교통 에너지 연료 전지 버스 시험의 일환으로 다임러 크라이슬러 시타로 연료 전지 버스 3대를 운영했다.[86] 이 버스는 정기적인 Transperth 대중 버스 노선에서 Path Transit에 의해 운영되었다. 시험은 2004년 9월에 시작되어 2007년 9월에 종료되었다. 버스의 연료 전지는 양성자 교환막 시스템을 사용했으며, 퍼스 남쪽에 위치한 쿠이나나의 BP 정유 공장에서 공급되는 원료 수소를 사용했다. 이 수소는 정유 공장의 산업 공정 부산물이었다. 버스는 퍼스 북부 교외인 말라가에 있는 스테이션에서 재급유되었다.2021년 10월, 퀸즐랜드 주 총리 아나스타샤 팔라셰이와 앤드류 포레스트는 퀸즐랜드가 세계 최대의 수소 공장이 될 것이라고 발표했다.[87]
호주 호주 재생 에너지 기구(ARENA)는 초기 연구 개발에서 초기 단계 시험 및 배치에 이르기까지 28개의 수소 프로젝트에 5500만달러를 투자했다. 이 기구의 목표는 2021년 저탄소 기술 성명에서 에너지 및 배출량 장관 앤거스 테일러가 발표한 대로, 전기 분해를 통해 킬로그램당 2달러에 수소를 생산하는 것이다.[88]
EU 내에서 비교적 큰 천연 가스 파이프라인 시스템을 갖춘 국가로는 벨기에, 독일, 프랑스, 네덜란드 등이 있다.[89] 2020년, EU는 유럽 청정 수소 동맹(European Clean Hydrogen Alliance, ECHA)을 출범시켰다.[90][91]
프랑스에서는 2019년에 1.5억유로 규모의 그린 수소 계획이 수립되었다. 이 계획은 수소를 생산, 저장 및 유통하는 데 필요한 인프라를 구축하고, 버스 및 기차와 같은 지역 교통 시스템에 연료를 사용하는 것을 목표로 한다. 유사한 계획인 코리도 H2는 옥시타니 지역의 지중해와 북해 사이의 경로를 따라 수소 유통 시설 네트워크를 구축할 것이다. 코리도 H2 프로젝트는 EIB로부터 4000만유로의 대출을 받을 예정이다.[92][93]
독일 자동차 제조사 BMW는 수소와 수년간 협력해 왔다.[94] 독일 정부는 2024년 말 또는 2025년 초에 5.5GW 규모의 신규 수소 혼소 가스 발전소 및 기존 가스 발전소의 2GW 규모 "포괄적인 H2 레디 현대화" 입찰을 진행할 계획을 발표했다.[95]
아이슬란드는 2050년까지 세계 최초의 수소 경제를 구축하겠다고 약속했다.[96] 아이슬란드는 현재 자동차와 어선에 필요한 모든 석유 제품을 수입한다. 아이슬란드는 대규모 지열 자원을 보유하고 있으며, 현지 전기 가격이 해당 전기를 생산하는 데 사용될 수 있는 탄화수소 가격보다 낮다.
아이슬란드는 이미 잉여 전력을 수출 가능한 상품 및 탄화수소 대체재로 전환하고 있다. 2002년에는 주로 비료용 암모니아(NH3) 생산을 위해 2,000톤의 수소 가스를 전기 분해 방식으로 생산했다. 암모니아는 전 세계에서 생산, 운송, 사용되며, 암모니아 비용의 90%는 생산에 드는 에너지 비용이다.
아이슬란드 레이캬비크에는 압축 수소로 운행되는 소규모 시내 버스 시범 운행이 있었고,[97] 수소로 국가 어선에 동력을 공급하는 연구가 진행 중이다(예: Icelandic New Energy와 같은 회사).
레이캬비크 버스는 8개의 유럽 도시에서 수소 연료 버스를 운영하는 대규모 프로그램인 HyFLEET:CUTE의 일부이다.[98] HyFLEET:CUTE 버스는 중국 베이징과 호주 퍼스에서도 운행되었다. 노르웨이 우치라 섬에서는 풍력 발전과 수소 발전을 결합한 시범 프로젝트가 운영되고 있다. 잉여 풍력 에너지가 있는 기간에는 잉여 전력이 전기 분해를 통해 수소를 생성하는 데 사용된다. 수소는 저장되며 바람이 거의 없는 기간에 발전용으로 사용될 수 있다.
인도는 천연가스 네트워크의 전국적인 구축이 이미 진행 중이며, 천연가스가 이미 주요 차량 연료로 사용되고 있다는 점 등 여러 가지 이유로 수소와 H-CNG를 채택할 것으로 예상된다. 또한, 인도는 도시 지역의 심각한 대기 오염으로 고통받고 있다.[99][100] 일부 추정에 따르면, 인도의 수소의 거의 80%가 비용 감소와 새로운 생산 기술에 힘입어 그린 수소로 예상된다.[101]
현재 수소 에너지는 연구, 개발 및 시연(RD&D) 단계에 있다.[102][103] 수소 충전소의 수는 여전히 적지만,[104] 곧 더 많은 수가 도입될 것으로 예상된다.[105][106][107]
폴란드 부총리 크시슈토프 볼레스타는 기후환경부(MKiŚ)가 곧 2~3개의 수소 충전소 건설을 위한 공모를 시작할 예정이라고 밝혔다.[108]
사우디아라비아는 네옴 프로젝트의 일환으로 2025년부터 연간 약 120만 톤의 그린 암모니아를 생산할 계획이다.[109] 이집트 카이로에서는 수소로 전력을 공급하는 사우디 부동산 자금 지원 고층 건물 프로젝트가 진행 중이다.[110]
터키 에너지 천연자원부와 유엔 산업 개발 기구는 2004년 이스탄불에 국제 수소 에너지 기술 센터(UNIDO-ICHET)를 설립하여 2012년까지 운영했다.[111] 2023년, 이 부처는 수소 기술 전략 및 로드맵을 발표했다.[112]
영국은 2004년 1월 연료 전지 시범 프로그램을 시작했으며, 이 프로그램은 2005년 12월까지 런던의 25번 노선에서 연료 전지 버스 2대를 운행했고, 2007년 1월까지 RV1 노선으로 전환했다.[113] 수소 원정대는 수소 연료 전지 추진 선박을 제작하여 이를 이용해 세계 일주를 함으로써 수소 연료 전지의 성능을 입증하기 위해 노력하고 있다.[114] 2021년 8월 영국 정부는 자국이 최초로 수소 전략을 수립했다고 주장하며 관련 문서를 발표했다.[115]
2021년 8월, 크리스 잭슨은 영국의 선도적인 수소 산업 협회인 영국 수소 및 연료 전지 협회 회장직에서 사임했는데, 이는 영국과 노르웨이의 석유 회사가 영국 정부로부터 향후 기술 지원금을 극대화하기 위해 블루 수소의 비용 추정치를 의도적으로 부풀렸다고 주장했기 때문이다.[116]
여러 미국 자동차 회사들이 GM, 토요타 등 수소를 사용하는 차량을 개발했다.[117] 그러나 2020년 2월 현재 수소 인프라는 캘리포니아 일부 지역을 제외하고는 미비한 상태이다.[118] 미국은 자체적인 수소 정책을 가지고 있다. 국립재생에너지연구소(NREL)와 엑셀 에너지(Xcel Energy)의 합작 투자는 콜로라도에서 풍력 발전과 수소 발전을 결합하고 있다.[119] 뉴펀들랜드 래브라도 주 수력 발전소(Hydro)는 뉴펀들랜드 래브라도 주의 외딴 섬인 라미아 섬의 현재 풍력-디젤 하이브리드 발전 시스템을 풍력-수소 하이브리드 발전 시스템 시설로 전환하고 있다.[120] 텍사스에서는 대형 H2 트럭에 5개의 펌프 스테이션 허브가 제공될 예정이다.[121] Hydrogen International(GHI)에서 건설한 수소 시티(Hydrogen City)는 2026년에 개장을 계획하고 있다.[122]
2006년, 플로리다의 인프라 프로젝트가 시작되었다.[123] 올랜도를 대중 버스 운송으로 처음 개방했으며, 포드 자동차 회사(Ford Motor Company)는 수소 연료를 사용하는 포드 E-450 차량을 투입한다고 발표했다.[124][125] 액화 수소 이동 시스템이 타이투스빌에 건설되었다.[126][127] FPL의 시범 청정 수소 시설이 오키초비 카운티에서 운영되었다.[128]
스튜어트 섬의 유사한 시범 프로젝트에서는 풍력 발전 대신 태양광 발전을 사용하여 전기를 생산한다. 배터리가 완전히 충전된 후 잉여 전력이 발생하면 수소는 전기 분해를 통해 생성되어 연료 전지를 이용한 전력 생산을 위해 저장된다.[129] 미국은 또한 이미 대규모 천연 가스 파이프라인 시스템을 갖추고 있다.[89]
베트남 에너지 협회는 녹색 수소화 지원을 포함시켰다.[130] 호주의 청정 에너지 회사 퓨어 하이드로젠 코퍼레이션 리미티드(Pure Hydrogen Corporation Limited)는 7월 22일 베트남 대중 교통과 양해 각서(MOU)를 체결했다고 발표했다.[131]
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