수소는 탄소를 대체할 궁극의 에너지로 세계 각국에서 그 필요성이 인식되고 있으며 그에 따라 선진국을 중심으로 수소의 상용화를 위한 기술개발과 연구 등이 이어지고 있다.

미국, 유럽, 일본 등 선진국을 중심으로 수소경제를 향한 관심이 뜨거우며 이들 국가도 국가적 차원에서 수소경제 이행을 위한 장기 비전을 설정하고 주력 분야를 육성하고 있다. 하지만 우리나라와 같이 도시차원의 대규모 수소 수급을 전제로 하는 활용은 미흡한 실정으로 국가주도로 수소타운 형태의 시범도시 구축, 다양한 기술개발을 시도 중이나 도시차원의 수소수급이 전제된 수소 활용 사례는 없다.

먼저 주요 선진국의 수소 관련 전략을 살펴보면 수소엔지 촉진을 위한 국제협력적 체계 및 민관 파트너십을 가속화하고 있다.

1974년 국제에너지기구(IEA)가 탄생되었고, 1977년 IEA는 수소이행협정(IEA-HIA)을 출범시켜 수소의 잠재력을 점검하는 계기를 만들었고 2003년에 미국 주도하에 정부 간의 국제조직인 IPHE(국제수소-연료전지 파트너십) 출범하여 수소 및 연료전지 관련 기술개발, 표준화, 정책기준 및 정보교환을 촉진하기 위한 국제협력체계를 한국을 포함한 19개국이 가입하여 구축하였다.

2017년 1월 17일 다보스포럼에서 수소를 청정에너지로 사용하는 것을 가속화하고 기후변화를 일으키는 온난화가스를 저감하기 위해 수소위원회가 구성되었으며 약 53개의 다국적기업이 수소위원회에 참여하고 현대자동차가 프랑스 에너지기업인 에어리퀴드와 함께 공동 회장직을 맡았다.

일본은 수소사회 구축 로드맵을 수립하여 저비용 수소 공급체계 구축과 30년 이후 수소 발전을 상용화하고 친환경 수소 차 확대, 혁신기술 개발 및 국제 표준화 주도 등의 계획을 수립하였으며 2014년에 수소사회를 실현하가 위해 수소연료전지 전략로드맵을 마련하고 2017년 12월에 수소기본전략을 체택하여 2050년까지 수고경제 방향성을 제시하였다.

2030년까지 수소차 80만대, 수소버스 1,200대, 수소충전소 900개소, 가정용 연료전지(에네팜) 530만 대, 수소 발전단가 17엔/kWh 등을 목표로 추진하여 거점 수소생산기지를 구축하고 도시에 대량으로 전기와 온수를 공급할 예정에 있다.

일본은 온실가스 대응을 위한 에너지 대응과 민간에서 요구를 반영한 정치적 뒷받침이 있었고 타 국가와 다르게 연료전지 업체 및 수소자동차 업체로부터 기술개발이후 정책을 도입하였다. 법적으로는 보조금 정책을 추진하였고 수소 인프라 구축에 대한 보조금과 확대를 위하여 규제를 완화하였다.

또한 지진 등의 자연재해에 따른 국민의 에너지 자립화와 분산발전 등에 대한 요구가 확대함에 따라 이를 반영하여 단독주택 위주로 분산전력 공급정책을 수립하였고 재난 대응을 위한 비상 전략 및 에너지 소스로서의 연료전지 시스템을 구축하였다.

현재 기술 개발 이후 산업확대를 위한 전략 추진을 통해 세계 최고 기술 수준을 기 확보하였고 연료전지 효율성은 세계 최고 수준에 이르렀다. 경제적으로 수소 생산이 어려운 환경에 따라 천연가스 추출과 해외 수입 등을 통해 경쟁력 있는 수소 단가 확보 전략을 추진하였다.

미국은 전반적으로 철저하게 수소교통을 중심으로 기술개발 로드맵이 제시되어 있으며, DOE와 민간 단체 혹은 협회와 함께 수소기술개발 로드맵을 수립하였다. 따라서, 경제성 논리에 입각하고 있으며, 시기별 그리고 최종 목표를 제시하여 기술개발 목표 수준을 평가하고 있다.

전 세계 기술 개발 로드맵 상 경제성에 대한 부분은 미국에서 제시된 목표가를 기준으로 각 국가별 상황을 대입하여 수립할 만큼 기본이 되는 기술 로드맵이 되었다. 2013년에 처음 제시된 로드맵은 현재 2017년에 추가로 제시되었으며 전반적인 로드맵의 큰 차이점은 없다.

미국은 주정부(에너지부)와 캘리포니아주를 중심으로 수소도시 프로젝트를 추진하고 있다. 캘리포니아주는 2023년까지 수소전기차 3만 대, 충전소 123기를 보급 목표로 하고 자동차 제조사에 친환경차 판매를 의무화하는 조항인 ‘ZEV(Zero Emission Vehice)’ 규정을 도입하였다.

캘리포니아주는 풍력발전의 잉여전력과 천연가스 인프라를 활용해 수소를 생산 및 공급하는 수소도시 프로젝트를 진행 중에 있으며 주정부와 기업의 협력을 원활하기 위해 민관 합동으로 ‘수소연료 파트너십’을 구축해 수소전기차 보급 및 수소 충전 인프라 확대를 추진하고 있다. 파트너십에는 캘리포니아 주정부와 연방정부, 현대차, GM, 벤츠 등 총 7개 자동차 제조사, 에너지 회사인 로열더치셸이 참여하고 있다.

그러나 트럼프 정부에서 파리협정 탈퇴를 통해서 중앙정부의 정치적 모티브 상실과 이에 따른 수소마켓 생성이 축소되어 부시 정부 이후 강한 정책적 의지는 없었으며, 캘리보니아 주정부에 의해 수소 자동차 위주의 정책만 유지하고 있다.

법적으로는 캘리포니아 주의 보조금 정책에 의존하고 있으며 청정성 유지에 대해서는 사회적 동의가 있으나, 경제성에 따른 친환경 차량 중 전기차 확보로 방향성이 맞추어져 있다. 수소차 기술 로드맵은 경제성 확보에 초첨이 맞추어져 있어 전기차와의 기술 경쟁력 확보 측면에서 2025년까지 어려우며 전기차에 비해 불리할 것으로 보인다.

독일은 재생에너지를 활용한 청정(그린)수소 생산에 있어 선도하고 있으며 2030년까지 재생에너지를 50%까지 보급하는 기반과 수송경제를 융합한 정책을 추진하고 있다. 독일 연방교통부는 2019년까지 수소연료전지 기술개발 촉진을 위한 NIP(국가혁신프로그램)의 2단계에 약 2억5,000만 유로(3,250억 원)를 투자할 계획이며 2040년 까지 디젤열차를 전량 폐기할 계획에 있다.

2030년까지 수소차 180만대 보급과 수소충전소 1,000개소를 건설할 목표를 가지고 있으며 태양광과 풍력의 잉여전력을 활용하여 수전해(P2G) 그린수소를 생산 중에 있다. 특히 2017년부터 ‘H2 모빌리티 프로젝트’를 추진하여 수소열차를 계획하고 있으며 수소충전소 사업계획 책정과 보급지역 분석 및 실제 운영을 위해 에너지 기업체 6개사가 공동출자하여 참여하고 있다. 세계 최초의 여객용 수소연료전지 열차를 운행할 계획에 있으며 이 열차는 최대시속 14km/h의 속도로 한 번에 1,000km를 주행할 수 있다.

호주의 대표적인 기술 로드맵(2018년)은 수소 사회의 구축에 대한 비전 보다는 자국의 수소 수출을 위한 기술 로드맵에 가까우며 파리협정에 따른 온실 가스 27% 감축 및 호주에서 지속적으로 증가하는 천연 가스 가격 경쟁력 약화에 따른 새로운 에너지 원의 필요성이 급증함에 따라 신재생에너지로의 정책 변화와 액체 연료 수입에 대한 변동성이 높아집에 따른 연료 확보량 부족을 해결 및 석유산업 쇠퇴에 따른 인력 수요 전환, 기존 자원 수출망 유지와 활용을 위한 수단이 요구됨에 따라 수립되었다.

현재 시점이 수소의 상업 스케일의 변환의 첫 시작 시점으로 판단하고 시장 규모 확보를 위해 기술 개발의 필요성을 강조하고 있으며 특히 일본과 자동차 산업 성장을 미래시장으로 강조하고 있다.

호주는 수소 생산기술을 크게 열화학 공정과 전기화학적 공정으로 분류하여 기술개발로드맵을 설정하여 중점적으로 분석하였으며 수소의 생산 단가를 풍력을 활용하여 확보 후 수출을 실시하는 것으로 로드맵을 구성하였다.

전략적 수출 루트를 개척하기 위해 호주 내 자체 수소 사회 구축보다는 해외수출, 특히 일본에 대한 수출 프로그램으로서 수소생산에 집중하였고 경쟁력 있는 수소 생산 단가를 타겟으로 생산 기술에 대한 로드맵을 수립하였다. 한국 시장은 2위로 평가하고 있으며 수출 시나리오의 17.3~17.9%를 담당할 것으로 평가하고 있다.

또한 호주의 수소사회 구축 로드맵은 호주와 독일간의 파트너 쉽 체결을 통해 실질적인 수소 인프라 구축에 대한 시나리오를 구축하고 있으며 수소사회 구축이후 전체 에너지의 약 32%를 수소에너지로 대체하고, 화석연료의 비중을 40% 수준으로 낮추는 것을 주요 목표로 하고 있다.

호주는 타 국가와 달리 자국내 수소 사회 구축을 위한 로드맵이 아닌 수소 수출을 통한 호주의 산업 활성화 측면에서 작성되어 주로 단가 쪽에 치우졌으며 초기 호주내 갈탄을 사용한 수소수출 이후 풍력을 활용한 그린 수소를 수출하는 전략을 추진하고 있다.

세계적으로 수소 도시 구축 사례는 일본, 영국, 덴마크 등을 제외하면 대부분이 실증적 기술개발에 그치고 있는 실정이다. 일본은 2009년 기타쿠슈 지역에 제철소 부생수소를 이용한 수소 타운 구축을 통해서 수소의 잠재적 가능성을 평가하였으며, 기타 잠재적인 계획하에 모델을 구축하여 진행중에 있다.

영국은 천연가스 배관 내 수소의 혼합을 위한 기술적 평가를 위해 리드시를 통한 실증 사업을 구축하였으며, 애버진 시를 통해서 신재생에너지의 수소 전환을 실증 사업화를 추진하여 실질적인 수소 도시내 인프라 구축과는 거리가 있다.

덴마크는 풍력을 활용하여 수소 도시 가능성을 평가하였으나, 실질적으로 소규모로 평가될 수 있는 시사점이 있으며 미국은 수소 자동차 도입 가능성 평가로 정리될 수 있어 실질적인 수소도시 구축과는 거리가 있다