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[EE칼럼] 뱀이 이무기되어야 할 때...수소경제 3.0 으로  전환하자

“용(龍) 그림을 그려두고 뱀에게 용처럼 날아보라 했다." 지난 3월 6일, 서울대 국가 미래전략원의 수소산업 육성 포럼에서 나온 국내 수소경제 관련 재미있는 비유다. 언론에는 공개되지 않았으나, 당일 중량감 있는 오피니언 리더들이 시국을 고려해, 수소정책의 새로운 방향을 논의하는 과정에서 지적되었다. 수소경제의 성장 가능성은 강조되고 있지만, 실질적 성과나 시장 기반이 체감되지 않는다는 취지로 풀이된다. 국내 수소 산업은 2022년 기준 전체 매출 규모가 약 12.5조 원에 그쳐, 단일 기업인 한화솔루션보다도 적다. 산업 내 수요 구조는 더욱 제한적인데, 전통적 산업용 가스를 제외하면 올해 약 2만 3천 톤 정도의 수소차 연료용 시장이 전부이다. 더욱이 수소차 보급 실적 둔화로 수소유통사업자들의 수익성 악화가 불가피하며, 이는 다시 민간 투자 위축으로 연결되고 있다. 발전용 연료 시장을 살펴봐도, 실상은 수소가 아닌 수소화합물 중심이다. 발전용 연료전지 시장은 사실상 도시가스(메탄)에 의존하고 있고, 수소·암모니아 혼소 발전 시장 역시 암모니아가 주류를 이루고 있다. 더욱이 산업적·사회적․환경적 관점에서 도시가스나 암모니아의 수소 전환에는 뚜렷한 한계가 부각되고 있다. 이런 상황에서 눈여겨봐야 할 것은 난(難)감축 산업이다. 철강, 석유화학, 시멘트 등 탄소 감축이 어려운 산업에서 수소의 대규모 수요 창출이 가능하다. 하지만 경제학적으로 수요란 주어진 가격에 대한 소비자의 구매 의사인데, 현재는 수소, 특히 청정수소 가격이 지나치게 높아 수요 자체가 존재하지 않는 상태다. 가령 그레이 수소(부생·추출수소)임에도 수송용 수소 소매가격은 kg당 1만 원을 넘는다. 국내 유일한 3.3MW급 풍력 연계 수전해 수소(그린수소)는 제주 함덕 수소충전소에 공식적으로 kg당 약 2만 원에 납품되지만, 실제 가격은 두 배 이상이다. 한편 2019년 이후 국내 수소경제 정책은 크게 2019~2021년까지 수소경제 활성화 로드맵 시기(수소경제 1.0)와 2022년 이후 제1차 수소경제 이행 기본계획 시기(수소경제 2.0)로 구분 가능하다. 수소경제 1.0에서 수요 확대 중심 정책을 펼치며 일정 부분 민간의 수소 공급 투자를 유도했지만, 수소경제 2.0으로 들어서며 청정수소 공급 중심으로 정책 방향이 급격히 전환되었다. 문제는, 청정수소의 까다로운 조건과 높은 생산비용에도 불구하고 실효성 있는 가격 인하 전략은 부재하다는 점이다. 결과적으로 민간의 잠재적 수소 공급자들이 투자 계획을 철회하거나 보류하면서, 수소경제 전체가 교착 상태에 빠진 형국이 되었다. 이에 따라 지금이야말로 수소경제 3.0으로의 전환을 본격적으로 모색해야 할 시점이 되었다. 특히 수소경제 1.0와 2.0에서 드러난 문제점을 성찰하고 제2차 수소경제 이행 기본계획 수립을 검토해야 한다. 이때 특히 강조하고 싶은 세 가지 중점 사항은 다음과 같다. 첫째, 수소 가격 인하를 위한 구체적 전략 마련이 가장 시급하다. 주요국 사례처럼 보조금이나 세금공제, 또는 차액지원 등을 통해 수소생산․공급 확대를 유인, 수요보다 공급을 빠르게 증가시켜 초과 공급 상태를 만들어야 가격이 하락한다. 가령 미국은 인플레이션 감축법(IRA)으로 청정수소 생산에 세금공제 혜택을 제공하며, 2031년까지 그린수소 생산단가를 kg당 1달러, 소매가격을 3달러 이하로 낮추는 것을 목표로 한다. 우리도 향후 10년(2035년)내 평균적인 수소가격 목표(가령 3,000원/kg) 달성을 정책목표로 설정하고, 이에 맞추어 수급 전략을 재설정해야 한다. 둘째, 수소 유통 구조의 내실화 역시 중요하다. 지금과 같이 차량 운송을 통한 고비용 유통 구조를 유럽처럼 파이프라인 환산망 네트워크 중심으로 전환, 체계화하고, 이들 담당할 수소유통공사 설립도 검토해야 한다. 이와 맞물려 현재 산업 규모에 비해 총 8개나 되어, 비효율적으로 분산된 수소 전담기관들의 기능을 조정해 효율성을 높이는 작업도 병행되어야 한다. 셋째, 무엇보다 중요한 것은 시장 주도형으로의 전환이다. 민간 기업과 투자자가 수소경제의 주체가 되도록 정책의 시야를 전환해야 한다. 투자 환경 조성, 성공 사례의 발굴·지원이 우선이며, 정부는 시장 조성자이자 촉진자 역할에 충실해야 한다. 그래서 무엇보다 이제는 용 그림보다 뱀을 이무기로 만드는데 집중해야 한다. 뱀이 이무기가 되어야 하늘을 나는 용도 될 수 있다. 김재경

[EE칼럼] “데이 제로(Day Zero)”를 대비하자

3월 22일 세계 물의 날을 기념하여 유네스코(UNESCO)는 “산과 빙하: 인류의 급수탑"이라는 보고서를 공개했다. 고산 지대의 빙하, 즉 만년설은 계절별로 녹는 속도가 달라지며 지속적으로 강과 호수에 물을 공급하는 기능을 하고 있는데, 전 세계 강물의 약 60%는 만년설에서 나오는 것으로 파악됐다. 그런데 기후변화로 인해 만년설이 사라져 가고 있고, 2024년 기준 전 세계 약 22억 명이 마실 물을 확보하는데 어려움을 겪고 있는 것으로 나타났다. 세계물경제위원회(GCEW)에 따르면 2030년까지 전 세계 물 수요가 공급을 40% 초과할 것이라고 전망하면서 이로 인해 세계 GDP가 8% 줄어들 수도 있다고 경고했다. 실제로 남아프리카공화국 케이프타운은 오랜 가뭄으로 인한 물 부족 문제로 2018년, 도시의 상수도 공급을 차단하고 시민에게 단지 1인당 하루 25리터의 물만 제공하는 “데이 제로(Day Zero)"를 선언하기도 하였다. 우리가 2022년 기준 1인당 하루 평균 306리터를 사용하고 있는 것과 비교하면 얼마나 사태가 심각한 것인지를 짐작할 수 있다. 30년 전인 1995년, 당시 세계은행 부총재였던 이스마일 세라겔딘(Ismail Serageldin)은 “20세기의 전쟁이 석유를 차지하기 위한 전쟁이었다면, 21세기의 전쟁은 물을 차지하기 위한 전쟁이 될 것이다."라며 물은 국제사회에서 정치, 경제적으로 강력한 무기가 될 수 있음을 경고하였다. 우리나라는 거의 모든 사람들이 안전한 수돗물을 공급받고 있다. 그렇다 보니 일상에서 물 부족을 전혀 느끼지 못하고 있고, 필요할 때 얼마든지 물을 사용할 수 있을 것으로 생각하고 있다. 그런데 우리의 생각과 달리, 대한민국은 물 부족 위험성이 높은 '물 스트레스 국가'이다. 이는 우리가 사용 가능한 수자원 대비 물을 소비하는 비율이 높다는 것을 의미한다. 우리나라의 연평균 강수량은 세계 평균보다 많지만, 여름철에 집중되어 있고 산악지형이라는 국토의 특성으로 많은 수자원이 빠르게 바다로 흘러간다. 아울러 국토면적이 좁고 인구밀도가 높아서 한사람이 이용할 수 있는 수자원량은 세계 평균의 1/6 수준에 불과하다. 인구가 증가하여 1인당 사용가능한 수자원의 양이 감소하더라도 사람들의 물 사용량이 적어지거나 물을 이용할 수 있는 기반시설이 제대로 설치, 관리되고 있다면 물 부족 문제는 발생하지 않는다. 그렇다면 우리는 물을 얼마나 효율적으로 사용하고 있을까? 물을 얼마나 가치 있게 사용하는지 여부를 판단하는 지표로 “물이용 효율성(water use efficiency)"이 있다. 이 지표는 1톤의 물이 사용되면서 얼마만큼의 경제적 가치를 가져오는 지를 나타낸다. UN식량농업기구(FAO)에 따르면 2020년 기준 OECD 회원국들은 평균적으로 1톤의 물을 사용하여 123.7달러의 부가가치를 가져오는데 비해 우리나라는 절반에도 못 미치는 54.4달러 수준으로, 38개 회원국 중 22번째에 머물러 있다. 또한 우리의 물 소비량은 영국, 독일, 프랑스, 국민 한 사람이 사용하는 물의 양보다 약 2배 많고, 매년 물 소비량은 증가하고 있다. 정부는 물 부족 문제를 해결하기 위한 방안으로 댐을 건설할 계획이다. 물 부족 문제를 해결하기 위해서는 물을 담는 시설용량을 키우는 것이 중요한 것은 사실이다. 하지만 새는 물을 막거나 물 사용량을 줄이지 않는 한 물 부족 문제를 근본적으로 해결하는 것은 불가능하다. 또한 댐 건설로 인한 사회적 갈등은 또 다른 문제를 발생시킬 수 있다. 현재 우리가 지불하고 있는 수도 요금은 (지자체마다 다르지만) 평균적으로 공급비용의 약 73% 수준에 그치고 있다. 전국 상수도관의 35%는 설치된 지 20년 이상 되었고, 한 해 사라지는 물(누수율)은 전체 공급량의 10%에 달하고 있다. 오래된 상수도관을 매년 교체하고 있지만 1%대에 불과하며, 재정적자가 누적된 일부 지자체에서는 새로운 시설 투자가 어려운 실정이다. 더욱이 미래의 기후변화는 물 부족 문제를 한층 더 어렵게 만들 것으로 예상된다. 우리의 물에 대한 인식을 바꾸고 낭비를 줄이지 않는 이상 미래에 예견된 물 부족 문제는 해결될 수 없다. 2018년 “데이 제로(Day Zero)"가 선언되었을 당시 케이프타운은 물 경찰(water police)을 운영해 물 제한정책이 잘 지켜지는지 감시하였고, 시민들도 물 절약에 적극 참여하였다. 당시 “샤워는 2분이면 충분합니다"라는 샤워 송이 유행하기도 하였다. 이러한 노력으로 케이프타운의 물 사용량은 평상 시 사용량의 절반까지 줄었고, 물 부족 위기를 지혜롭게 극복할 수 있었다. 수돗물 공급이 제한되고 하루 물 사용량이 거의 0에 가까워지는 상황, “데이 제로(Day Zero)"는 누구라도 겪을 수 있는 현상이다. 모쪼록 물을 아껴 쓰고 효율적으로 이용하는 것에 대해 사회적 관심이 모아지길 기대한다. 조용성

[EE칼럼]AI 적용 확대와 전기화(electrification) 추세에 따른 전력수요

미국은 트럼프 대통령이 취임하면서 기후변화와 관련된 기존 조치들을 대부분 폐지하는 동시에 국가 에너지 비상사태를 선포하며, 앞으로 어떻게 에너지 산업을 꾸려나갈 것인지를 보여주는 기존과는 다른 방향의 행정명령들이 나왔다. 여기에는 전통 화석에너지의 생산이나 개발의 지원을 골자로 하는 에너지 설비 신속 인허가 등이 포함되어 있다. 한편, 중국에서 기존 재생에너지 계획의 시행을 위해 발표한 지침을 살펴보면, 재생에너지의 소비를 크게 늘리되 단순한 용량 증대보다는, 산업 전반에 걸친 전기화(electrification)와 인프라의 고도화를 이루고 여기에 재생에너지 활용을 극대화하는 것에 초점을 두고 있다. 이처럼 주요 전력소비 국가들이 기존의 에너지 계획을 선회하거나 더 가속화하고 있는 가운데, 세계 전력소비 7위(2023년 소비량 기준)인 우리나라도 전력정책의 기본뼈대라고 할 수 있는 전력수급기본계획(제11차, 2024~2038)을 지난달에 확정하였다. 여기에는 AI의 산업 적용범위 확산과 반도체 클러스터 조성 등을 감안한 전력수요 증가에 대응하되 재생에너지와 수소, 그리고 원자력 등의 무탄소 전원을 활용한다는 내용이 담겨져 있다. 이 내용을 약 2년 전에 확정한 제10차 전력수급기본계획과 일부 비교하여 보면, 2036년을 기준으로 수요관리를 감안하기 전의 수요(기준수요)를 제10차에서는 모형 기반 전망에 전기화 및 데이터센터의 영향을 더하여 135.6GW로 예측한 반면 제11차에서는 138.2GW로 예측하고 있다(참고로 2038년은 145.6GW로 예측). 여기에는 제10차 계획과 마찬가지로 거시변수를 기반으로 산정한 모형수요에 산업 부문의 전기화와 데이터센터 증가 등을 감안한 추가수요가 반영되어 있다. 기준수요(모형수요+추가수요)에서 수요관리 분을 차감한 목표수요의 경우, 제10차에서 예측한 2036년의 값(118.0GW)과 2038년의 값(129.3GW)이 2년의 시차를 감안하더라도 11GW 이상 차이 난다는 부분에서 전력 수요가 과다 예측된 것으로 보인다는 의견도 있는데, 이에 가장 큰 빌미를 제공하고 있는 것이 추가수요 부분이다. 기존 제10차 계획에서 10.5GW만 반영되었던 추가수요는 제11차 계획에 16.7GW로 확대 반영되어 있으며, 여기에는 데이터센터로 인한 수요와 산업 부문의 전기화가 각각 한 몫을 하고 있다. 추가수요에 반영되어 있는 국내 데이터센터는 1990년대부터 개인용 컴퓨터와 인터넷이 보급되기 시작하면서 꾸준히 증가해 왔는데, 그 추이를 보면 2010~2020년에 비하여 최근 3년 동안의 증가 폭이 상대적으로 크다. 그만큼 성장 속도가 점점 가파른 모양이 되고 있는데, 2023년 150개를 넘어선 이후에 2029년까지 예정된 데이터센터만 700개가 넘는다. 다양한 산업으로 그 적용 범위를 넓히고 있는 인공지능 기술은 대규모의 복잡한 데이터 처리에 필요한 고성능 컴퓨팅 등을 위해 기존보다 많은 전기에너지를 소모하는 것으로 알려져 있다. 또한, 추가수요에 데이터센터보다 더 큰 수치로 반영되어 있는 전기화 현상은 우리나라 제조업 및 모빌리티 산업 등에서 주요 흐름이 되고 있으며, 점차 가속화될 가능성이 높다. 특히 여기에는 현재 캐즘(chasm) 현상을 보이고 있는 전기차 보급의 확대와 국내에서의 수소 생산에 필요한 전력 수요 등도 반영되어 있다. 데이터센터의 증가나 전기화의 직접적인 영향인지는 몰라도 최근 1~2년 동안의 전력사용량 증가 추이를 살펴보면 그 모양이 상당히 가파른 것을 느낄 수가 있다. 최대 전력 실적 기준으로 코로나19의 Pandemic 종식 후인 2023년 8월에 93.6GW를 기록한 이후, 바로 다음 해인 2024년 8월에 97.1GW를 기록하는 등 단 1년 만에 3.5GW가 증가한바 있다. 이러한 흐름 등을 감안할 때에 전력수요를 과소 예측하여 블랙아웃의 가능성을 높이거나 급하게 후속 조치를 하게 되는 것보다는, 조금 여유 있게 예측하고 대응을 준비해 가는 것이 국가적 차원에서 더 유리하지 않을까 싶다. 이제 제11차 전력수급기본계획이 확정됨에 따라, 이후에 이어질 송·변전 설비계획 등이 주목되고 있다. 후속계획인 장기 송·변전 설비계획이나 장기 천연가스 수급계획 등의 수립은 연내에 진행될 예정이다. 아무쪼록 관련 전문가들의 협력을 기반으로 하여, 집단지성이 십분 활용된 최상의 결과물이 나오기를 기대해 본다. 손성호

[EE칼럼] ‘민감국가’ 지정, 한국 원자력의 길을 묻다

임은정 공주대학교 국제학부 교수 지난 15일, 미국 에너지부(DOE: Department of Energy)가 한국을 '민감국가'(SCL: Sensitive and Other Designated Countries List)로 지정했다는 소식이 전해지면서 한국 사회는 큰 충격에 빠졌었다. 올 해 초만 하더라도 산업통상자원부가 미국 에너지부 및 국무부와 '한·미 원자력 수출 및 협력 원칙에 관한 기관 간 약정(MOU)'을 체결했다는 소식이 전해진 바 있어 그 충격은 더 컸다. 한미 양국이 공동으로 3국 수출을 위한 '팀 코러스(Team Korea+US)' 출범에 박차를 가하는 과정에서 이 같은 결정이 나왔다는 점은 매우 모순적으로 보일 뿐 아니라 한미동맹이 그 어느 때보다 협력적이었다고 자평하던 바이든 행정부가 임기 말에 이 같은 결정을 내렸다는 것이어서 심리적 타격이 더욱 클 수밖에 없었다. 지난 17일, 한국 정부가 현 상황에 대해“외교정책 상 문제가 아니라 에너지부 산하 연구소에 대한 보안 관련 문제가 이유인 것으로 파악됐다"고 밝힌 뒤, 이어서 18일에는 조셉 윤 주한미국대사대리도 “민감국가 리스트라는 건 오로지 에너지부의 실험실에만 국한된 것"이라며 "큰 일이 아니다"고 발언하면서 상황은 다소 안정을 찾아가는 듯하다. 그러나 민감국가 리스트에 포함 되었다는 것이 결코 좋은 일은 아니기 때문에, 안덕근 산자부 장관이 미국을 찾아 크리스 라이트(Chris Wright) 에너지부 장관과 면담을 갖고 한미 양국이 절차에 따라 조속히 이 문제를 해결하는 데 협력하기로 했다는 것은 그나마 다행이라 할 것이다. 오는 4월 15일 상기 결정이 발효되기 전에 배제 조치가 이뤄지는 것을 목표로 해야겠지만, 행정 절차 상 이유나 시간 제약 등으로 그것이 어렵다면 일단 포함되더라도 조기에 리스트에서 배제될 수 있도록 외교적 노력은 계속되어야 할 것이다. 아울러 이 사건과 직접적 관련은 없지만, 이를 계기로 한국 사회를 들끓게 했던 자체 핵무장 주장을 둘러싼 논란에 대해서는 원자력의 평화적 이용과의 양립 가능성 차원에서 한국 사회가 다시금 차분하게 생각을 가다듬을 필요가 있다고 생각한다. 과거에는 정치권의 일부 인사들만 주장하던 자체 핵무장 주장이 점점 더 그 목소리가 커지고, 심지어 여론 지지도 높아지게 된 것은 안보 불안이 커진 탓임을 부정할 수는 없다. 북핵 위협이 해를 더할수록 심각해지고 있는데다가 우크라이나 전쟁 장기화로 인한 글로벌 정세 불안, 심지어 핵무장 국가가 핵 사용 가능성으로 상대를 위협하는 상황, 트럼프 행정부의 예측 불가능성 등이 중첩적으로 국민적 불안감을 키우고 있는 것이 작금의 현실이다. 하지만 한국이 핵확산금지조약(NPT: Nuclear Non Proliferation Treaty)으로 대표되는 글로벌 비확산 레짐의 성실한 구성원으로서 원자력의 평화적인 이용을 증진하고 관련 기술의 수출을 목표한다고 하면서, 동시에 한국 국내에서 NPT 체제에 정면으로 위배되는 자체 핵무장 주장에 과하게 힘이 실리는 것은 미국은 물론이거니와 글로벌 비확산 체제의 유지와 존속을 지지하는 많은 국가들 입장에서 우려할 만한 시그널이라는 것을 인지해야 한다. 현재 우크라이나 전쟁 종전 상황을 둘러싼 논의가 뜨거운 가운데, 그 여파로 세계 곳곳에서 핵무기 체제에 대한 재논의가 점화되는 양상이기는 하지만, 국제적인 논의를 거쳐 핵무기의 배치를 재조정하는 것과 한국이 자체적으로 핵무기를 개발하여 보유하겠다는 것은 엄연히 질적으로 다른 문제라는 것을 자각해야 한다. 결국 이번 사건을 계기로 한국의 원자력 정책이 보다 전략적이면서도 냉철한 접근을 취해야 한다는 교훈을 얻어야 한다고 본다. 무엇보다 이번 사건의 직접적 원인인 보완 문제 등을 미국과의 긴밀한 협력을 통해 철저히 보강해 나가면서 향후 제3국으로의 수출을 위해 한미 협력을 도모하는 데 있어서 발생할 수 있는 리스크들을 선제적으로 관리해 나가야 할 것이다. 아울러 안보적으로는 한미동맹에 기반을 둔 확장 억제를 통해 국가 안보를 공고히 하면서도 글로벌 비확산 레짐이 유지되는 데에도 기여하려는 노력을 포기하지 않아야 할 것이다. 트럼프 2기 행정부는 원자력에너지의 이용 확대와 차세대 기술 개발에 진심인 것으로 보인다. 트럼프 행정부가 비즈니스 중심의 거래적 방식을 취하고 있다는 점을 유념하여 한미 간 원자력 협력을 통해 한국이 미국에 제공할 수 있는 경제적 및 기술적 이익을 명확하게 제시하고, 양국 원자력 협력의 고도화를 추진해야 한다. 특히 신흥국 시장으로의 원자로 수출에 있어서 한국의 제조 능력과 수출 경험을 통해 축적한 기술 및 행정적 노하우는 미국 원자력 업계에는 부족한 부분이라 상호보완성이 높다. 한국이 이번 '민감국가' 사건을 통해 안으로는 정책적 모순을 바로잡고, 밖으로는 한미 원자력 협력을 한 단계 더 성숙하게 하면서 국제사회의 신뢰도 공고히 할 수 있는 기회로 삼을 수 있길 바란다. 임은정

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