머스크가 비난했던 연료전지 . 하지만 각국이 수소 육성에 나서고 있다
미국 PLUG 시가총액 30 조원 . 연료전지 글로벌 Top 은 현대차 아닌가
수소경제 이해하기 . 수소 에너지 개요와 수소경제 육성 정책
# Elon Musk
“상상도 못할 정도로 멍청한(mind-bogglingly stupid)”. 몇 년 전 일론 머스크가 연료전지(fuel cell)1)에 대해 한 코멘트다.
머스크의 요지는 효율성에 대한 것, 한 마디로 ‘도대체 쓸데없이 그걸 왜?’ 였다. 필자도 작년까지 비슷한 생각이었는데, 몇 년 전 읽었던 책의 내용 때문이다. 2017년 3월에 출간된 “누가 미래의 자동차를 지배할 것인가(페르디난드 두덴회퍼)”란 책이다. 저자는 연료전지에 대해 아래와 같이 적었다. “
“연료전지 자동차: 좋기는 한데 너무 비싸다”
이론적으로 보면 연료전지 자동차는 미래로 가는 가장 이상적인 수단이다. 그러나 이론상으로만 그렇다는 것이 문제다. (중략) 그 원리는 자동차 같은 모빌리티 분야에 적용하기에는 매우 복잡하다. 첫째, 이 기술은 비싸다. 수소는 휘발성이 강한 기체이고, 자동차에 탱크 시스템과 연료 파이프를 설치하는 데에도 비용이 많이 들어간다. 자동차에 전기를 공급하기 위해 필요한 이른바 연료전지 스택(stack)은 물론 추가적인 전기 저장 장치도 마찬가지다. 둘째, 세계적으로 충전 인프라가 부족하다. 그리고 수소 충전소를 세우는 데도 마찬가지로 엄청난 비용이 들어간다. 수소 충전 시스템은 급속 충전소나 기존 주유소들을 설립하는 것보다 몇 배나 더 많은 돈을 필요로 한다. 세 번째 취약점은 수소 자체에 있다. 수소 1킬로그램은 현재 9유로 이상의 가격에 판매되고 있는데(책은 2017년에 출간됐다), 이 용량으로 주행 가능한 거리는 100킬로미터 정도다. 이에 비해 재래식 연료는 세금을 제하면 가격이 3분의 1에도 미치지 않는다. 게다가 수소는 오늘날 원유나 천연가스에서 생산되는데, 이는 우리가 바라는 녹색 에너지가 아니다. 미래엔 수소가 전기로 생산된다고 하지만, 역시 수소 생산을 확대하기 위한 인프라 구축 비용이 막대하게 소요될 것이다. 끝으로, 왜 수소를 전기로 생산해야 하는지에 대한 의문이 밀려온다. 결국에 자동차는 이 수소에서 다시 전기를 생산하려는 것 아닌가. 무엇보다 모든 에너지 변환 과정에서 적잖은 에너지가 소실된다. 이 모든 것을 고려할 때, 유일한 장점이라곤 현대식 천연가스 차량의 충전 속도와 맞먹는 신속한 충전 과정뿐이다.
머스크의 지적은 끝으로, 다음에 이어지는 부분일 것이다. 자동차를 굴리기 위해 전기가 필요한데, 전기를 이용해서 수소를 만들고, 그렇게 만든 수소를 이용해 다시 전기를 만든다? 도대체 왜? 필자도 위 내용에 공감했었다.
최근에 생각이 바뀐 건 ‘돈’과 ‘정책’ 때문이다. 각국 정부가 경쟁적으로 ‘수소경제’를 육성하겠다는 계획을 밝히면서 이 분야로 돈이 유입되고 있다. 자본과 노력이 집중되면 10년 걸릴 사업을 1년 만에 못하라는 법도 없다. 과거엔 수 년이 걸린다던 백신도 결국 1년이 채 안되는 시간에 만든 인류가 아닌가.
# PLUG. 전략에서 보는 현대차
지난주 화요일(1월 12일) 미국 증시에서 Plug Power(PLUG)2) 주가가 22% 급등했다. 프랑스 르노(Renault)와 연료전지 및 수소차 R&D와 생산, 판매를 위한 50-50 조인트 벤처를 설립하기로 했다는 뉴스 때문이다. 지난 1월 7일에도 주가가 급등했는데 한국의 SK가 PLUG에 15억달러를 투자해 한국과 아시아 시장에 연료전지 시스템 및 충전소 보급에 협력하기로 했다는 뉴스 때문이었다.
PLUG 주가는 연초 이후 2주 동안에만 2배, 최근 1년간은 16배 올랐다. 시가총액은 315억 달러, 한화 32조 원이다(1월 15일). 올해 예상 매출이 5억달러 미만인 걸 감안하면 시가총액은 매출의 60배가 넘는다. 이걸 보면서 생각이 든다. 연료전지 기술의 글로벌 Top은 현대차 아닌가? 다음 기사를 참고할 수 있다(최초, 최초, 최초… 현대차가 수소연료전지의 산 역사인 이유, 머니투데이, 2021년 1월1일). 기사 내용을 글에 옮기지는 않았다.
‘수소경제’란 뭘까? 정말 수소가 미래의 에너지가 될까? 우리는 미래를 예언할 순 없다. 하지만 어떤 방향이 될거라고 믿을 수는 있다. 주가는 상상이다. 결과를 알기 전에 미리 움직인다.
몇몇 기업들의 주가는 이미 움직이고 있는 것으로 보인다. 풍부한 시중 유동성과 함께 주요 국가들의 정책과 산업으로의 자금 유입이 배경일 것이다. 한 가지는 분명하다. 수소경제에 대한 이해와 공부가 필요하다는 것이다.
수소경제 이해하기 : 수소 에너지 개요
1. 수소경제란?
수소를 생산하고, 생산된 수소를 운반 및 저장하며 최종적으로 수소 전력을 만들어 소비하는 경제를 의미한다. 화석연료가 고갈될 것이라는 전망에 따라 석탄 및 석유 연료의 대안을 수소에서 찾아 수소가 에너지가 되는 미래의 경제다. 탄소경제에 대비되는 개념으로 제레미 러프킨이 2002년 출간한 책 <수소경제>에서 처음 제시했다.
2. 수소 에너지 잠재력 : 왜 수소인가?
① 전기 생산 과정에서 배기가스 발생이 없다 온실가스와 오염물질을 배출하지 않는다. ② 수소는 우주의 75%를 구성할 정도로 많이 존재한다. ③ 수소는 전기전기, 열에너지 등 최종 에너지로의 변환이 가능할 뿐만 아니라아니라, 전기와 달리 대용량을 장기간 저장이 가능해 글로벌 관점에서 시간, 공간적 에너지 분배 시스템에 획기적인 변화를 일으킬 수 있는 잠재력을 갖고 있다.
여기에 수소경제를 드라이브하려는 한국만의 이유도 있다.
① 한국이 글로벌 수소 시장에서 선도적 입지를 가질 수 있다. 한국은 모빌리티와 발전용 연료전지에서 세계 최고의 경쟁력을 보유하고 있다(한국은 수소차와 발전용 수소연료전지 보급에서 세계 1위다).
② 재생에너지(태양광, 풍력) 자원이 부족한 한국이 탈탄소화 목표를 달성하기 위해 필수적 요소다. ③ 에너지원 다각화를 통해 에너지 안보를 강화할 수 있다.
3. 2030년 그린 수소(청정 수소) 생산의 경제성 확보 전망
BNEF 전망에 따르면 태양광, 풍력 등 재생에너지 발전 단가(LCOE) 하락과 수전해 비용 개선, 수소 생산과 유통 관련 설비 증가에 따른 규모의 경제 실현으로 2050년에는 그린 수소(참고: 수소의 생산 방식)의 생산 단가가 현재의 1kg당 2.5~4.6달러에서 0.8~1.6달러 수준까지 하락할 것으로 보고 있다.
1kg당 3달러 수준을 경제성 확보 기준으로 보고 있는 만큼 2030년경에는 수소 경제의 본격화가 가능할 것으로 전망한다.
실제 그린 수소 생산을 위한 수전해 기술의 가격 경쟁력은 최근 5년간 큰 폭으로 상승했다. 알카라인 수전해 방식의 경우 2019년 기준 2014년보다 비용이 25~40% 하락했으며 PEM(Proton exchange membrane) 방식의 수전해 비용도 같은 기간 36~50% 감소한 만큼 향후 하락폭은 더욱 빨라질 것으로 전망된다.
이런 긍정적 시장 전망에 따라 그린 수소 생산을 위한 수전해 프로젝트의 설비 용량은 빠르게 증가하고 있으며 100MW급 이상의 대형 수전해 프로젝트도 수십 여건이 발표되고 있다. 현재 수소 생산 계획이 미래 성장을 견인해갈 수 있는 자기 충족적(Self Fulfilling) 기반을 확보해가고 있음을 보여준다.
한국 수소경제 육성 정책
한국은 2019년 1월 ‘수소경제 활성화를 위한 로드맵’을 발표했고, 2020년 7월 수소시장 확대 내용을 담은 한국판 뉴딜 정책을 발표했다.
‘수소경제 활성화를 위한 로드맵’은 2040년까지 수소차 누적 생산량을 620만대로 확대하고(세계시장 점유율 1위 달성) 발전용 수소연료전지 15GW와 가정가정/건물용 수소연료전지 2.1GW를 보급하는 등의 내용을 담고 있다.
한국판 뉴딜은 그린 리모델링, 그린 에너지에너지, 친환경 모빌리티 등 3개 사업에 2025년까지 총 37조원 을 투자한다. 아래와 같은 내용을 담고 있는데, 이로 인해 수소 시장이 크게 확대될 전망이다.
그린 리모델링: 연면적 500㎡ 이상 공공건축물 ‘제로에너지 건축물’ 의무화 시기를 당초 2025년에서 2023년으로 조기 추진. 제로에너지 건축물이 되기 위해서는 수소연료전지, 태양광 등 에너지 생산량이 소비량 대비 20% 이상이 되어야 해 공공부분의 수소연료전지 활용 증가 예상
그린 에너지: 수소의 전주기 원천기술 개발 및 수소도시(울산, 전주, 안산) 조성. 필요한 전력량 100%를 수소연료전지 등 친환경 재생에너지로 사용할 수 있도록 발전사업자와 기업간 전력구매계약 허용 추진
친환경 모빌리티: 2025년까지 수소차를 20만대 보급하고 수소충전소도 450대 설치하며 수소차 연료 보조금 제도를 단계적으로 도입
가장 최근인 2020년 12월 29일에는 수소 육성 계획을 포함한 ‘제5차 신재생에너지 기술개발 및 이용, 보급 기본계획’을 확정했다.
2034년까지 신재생에너지 발전 비중을 25.8%로 높이고(재생에너지 비중 22.2%, 신에너지 비중 3.6%. 기존은 2030년까지 21.6%), 65GW의 신재생에너지 설비를 신규로 보급한다. 또한 기존의 신재생에너지 공급의무화제도(RPS)와 별도로 ‘수소발전 의무화제도(HPS)’를 신설해 2021년 입법을 추진하기로 했다.
글로벌 트렌드라는 점이 중요하다
한국만이 아니고 글로벌 트렌드라는 점이 중요하다. 특히 유럽의 경우 독일이 2020년 6월 ‘수소 전략’을 발표한데 이어 EU도 7월 ‘수소 로드맵’을 발표. 현재 20억유로 규모인 수소경제를 2030년까지 1,400억유로(한화 190조원) 시장으로 육성하기 위해 2050년까지 최대 4,700억유로(630조원)를 투자할 계획이다. 미국, 호주, 일본 등도 수소경제 생태계 조성을 위한 투자 경쟁에 나서고 있다.
현대차를 위시해 한국 기업들은 수소경제의 성장에서 주도적 입지를 가질 수 있는 가능성을 가지고 있있. 2019년 기준 국가별 수소차 보급대수는 한국이 4,200대, 미국이 2,000대, 일본이 640대로 한국이 1위다. 발전용 연료전지 보급도 마찬가지다. 작년 1~9월까지 현대차는 수소 연료전기차 4,917대를 판매해 글로벌 점유율 74%를 기록했다. 2위 도요타의 점유율은 12%다.
애플과의 전기차 협력 가능성과 별개로, 최근의 주가 상승에도 불구하고 시가총액 50조원 정도인 현대차 주가가 비싸지 않다고 생각하는 이유다.