국회도서관 국가전략정보포털

표제지 1

목차 2

제1장 연구추진 배경 및 필요성 8

제1절 배경 8

제2절 연구의 필요성 11

제3절 연구목적 14

제2장 청정수소 생산 현황 조사ㆍ분석 16

제1절 청정수소 생산과 관련된 국내ㆍ외(정책, 시장, 산업, 기술 등) 동향 분석 16

1. 정책 동향 16

2. 수소 정책 동향 17

3. 수소 산업(시장) 동향 42

제2절 국내 수전해 현황 및 기술의 한계 62

1. 국내 수전해 기업 동향 62

2. 국내 수전해 관련 현황 및 문제점 63

제3장 정부의 청정수소 기술 추진방향 및 목표 66

제1절 수소기술 미래전략 추진 방향 66

제2절 수소 기술 국산화 및 확보를 위한 목표 67

제3절 비전 및 추진전략 68

제4절 청정수소 생산 수전해 설비 관련 정부 세부추진 과제 69

1. 주요 수전해 생산기술 국산화 69

2. 차세대 수전해 생산기술 확보 71

3. 미래형 수소생산기술 원천연구 지원 72

제5절 대규모 실증단지 추진 방안 73

1. MW급 수전해 설비 제작 지원하여 산업 생태계 구축 73

2. 기술적 도전 가능성 검토 75

제4장 국내ㆍ외 청정수소 생산클러스터 사례 및 운영실태 조사 84

1. 해외 84

2. 국내 85

3. 청정수소 생산과 관련된 법ㆍ제도 현황과 제한사항 분석 87

제5장 대용량 청정수소 생산클러스터 구축방안 수립 92

1. 원자력-풍력 연계 청정수소 생산클러스터 규모별 경제성 분석 92

2. 청정수소 생산클러스터 입지 여건 및 기반시설 구축방안 제시 95

가. 동해안 송전제약 현황 분석 95

나. 청정수소 공동출하센터 운영 및 사업화 모델 제시 96

다. 타 클러스터(강원 삼척 등)와의 연계방안 제시 등 99

3. 생산된 청정수소 활용방안 분석 100

가. 청정수소 수요-생산량의 단계별 전망 분석, 이에 따른 최적 수전해 설비용량 및 지원 인프라 구축방안 도출 100

나. 산업용(철강, 시멘트 등), 수송용 수소 수요처 분석 및 운송 방안과 비용 검토 101

4. 청정수소 생산기술 R&D 및 인증지원 센터 구축방안 109

제6장 대용량 청정수소 생산클러스터 구축 방향 및 전략 112

1. 방향 112

2. 목표 114

3. 사업추진 필요성 도출 115

4. 비전 및 추진전략 117

5. 세부 추진전략 및 실행방안 118

6. 실행 방안 118

7. 집적화 방안 119

8. 인력양성방안 119

9. 정책적, 경제적 사업추진 타당성 분석 120

10. 예상되는 쟁점 도출 125

제7장 울진 원자력 활용 청정수소 생산 거점화 단지 조성 전략 126

1. 개요 126

2. 청정수소 생산 전주기 거점화 단지 정의와 요건 127

3. 청정 수소생산 거점화 단지 성공요인과 추진방향 129

4. 청정수소 기반 기 구축 거점 인프라 활용의 한계점 133

5. 청정수소 지역 거점화 단지 조성 134

제8장 결론 및 제언 138

참고문헌 140

[표 2-1] 국내외 수소 정책 동향 17

[표 2-2] 국내 수소경제 정책 18

[표 2-3] 국가별 수소 전략 주요 내용 19

[표 2-4] 원자력 수소생산 기반마련을 위한 미국 정부의 주요 연구 및 실증 지원 현황 21

[표 2-5] 유럽의 수소생산 수전해 기술로드맵 26

[표 2-6] EU 수소전략의 단계별 추진전략 26

[표 2-7] 프랑스의 수소 생산 방식별 탄소배출량 34

[표 2-8] 수소ㆍ연료전지 전략 로드맵 35

[표 2-9] 일본의 수소공급 로드맵 35

[표 2-10] 대용량 수소생산을 위한 수소생산기지 입지선정 시 고려사항 36

[표 2-11] 중국의 수소차 중장기 발전 로드맵 37

[표 2-12] 수소생산ㆍ공급 현황 및 추진계획 40

[표 2-13] 2030년, 2040년 수소충전소 배치(안) 40

[표 2-14] 국내외 수소 시장동향 주요 내용 42

[표 2-15] 2050년 수소 공급안 43

[표 2-16] 국내 수소공급량 목표 자료 43

[표 2-17] 탄소국경조정제도(CBAM) 주요 내용 47

[표 2-18] 에너지원별 수소생산단가 48

[표 2-19] 울산 소재 수소공급업체 수소운송배관 현황 48

[표 2-20] 해외 그린수소생산 주요 프로젝트 사례 49

[표 2-21] 알카라인 수전해 핵심기술 분석 51

[표 2-22] 국내 기업의 수전해 시스템 기술 및 실증 현황 62

[표 2-23] 수전해 기업 현황 64

[표 4-1] 국내 수소 생산기지 및 출하센터 구축 현황 86

[표 4-2] 기후대응기금의 중기 운용계획 87

[표 4-3] 해외 청정수소 생산을 위한 지원제도 88

[표 4-4] 청정수소의 등급 및 기준 89

[표 4-5] 청정수소 인증제 비전 및 추진전략 90

[표 5-1] 세계 각국 정부의 철강사 지원 사례 102

[표 5-2] 해외 시멘트 업체의 탄소배출 감축 현황 106

[표 6-1] 원자력 청정수소생산 설비 조건 가정(출하설비 제외) 121

[표 6-2] 원자력 청정수소 LCOH 계산(예) 122

[표 6-3] 그린수소 수전해 기기 가정 (출하설비 제외)(예) 122

[표 6-4] 재생에너지 저온 수전해 평준화 수소생산단가(LCOH)(예) 123

[그림 1-1] 2050년 세계 수소수요 전망 8

[그림 1-2] 울진 원자력 수소국가산업단지 추진경위 13

[그림 2-1]/[그림 2-4] Global nuclear capacity by scenario, 2000-2040(IEA 자료) 16

[그림 2-2]/[그림 2-5] Cumulative CO₂ emissions avoided by global nuclear power in selected countries, 1971-2018(IEA 자료) 16

[그림 2-3]/[그림 2-6] 미국의 부문별 수소 수요 - 2030 and 2050 vision 20

[그림 2-4]/[그림 2-7] 미국의 청정수소 개발 일정 22

[그림 2-5]/[그림 2-8] 미 에너지부의 Hydrogen Shot 구상 23

[그림 2-6]/[그림 2-9] INL의 원자력 수소 Hydrogen Shot 23

[그림 2-7]/[그림 2-10] CAPEX, 수전가격, 이용률에 따른 수전해 수소생산단가 추이 24

[그림 2-8]/[그림 2-11] 미국 원전의 발전비용 추이 24

[그림 2-9]/[그림 2-12] EU의 수전해 설비 및 수전해 생산 목표 27

[그림 2-10]/[그림 2-13] Overview of the Hydrogen Act 29

[그림 2-11]/[그림 2-14] UK zero-carbon generation 30

[그림 2-12]/[그림 2-15] Deep decarbonisation in 2050 - beyond electricity 31

[그림 2-13]/[그림 2-16] Clean hydrogen production 31

[그림 2-14]/[그림 2-17] Sizewell C 및 Freeprot East 조감도 32

[그림 2-15]/[그림 2-18] 프랑스의 전기 믹스('19) 33

[그림 2-16]/[그림 2-19] 프랑스 내 원자로 설치현황 33

[그림 2-17]/[그림 2-20] 발전으로 배출되는 CO₂ 33

[그림 2-18]/[그림 2-21] 에너지 소비량 및 발전원별 전기 생산량 34

[그림 2-19]/[그림 2-22] 프랑스의 저탄소 수소 총 공급량에 따른 전해조 용량 34

[그림 2-20]/[그림 2-23] 프랑스의 전기 믹스('28) 34

[그림 2-21]/[그림 2-24] 호주의 수소허브 개요 36

[그림 2-22]/[그림 2-25] 국내 그린수소 생산기술 로드맵 39

[그림 2-23]/[그림 2-26] 단계별 수소생산단가 및 성능 목표 39

[그림 2-24]/[그림 2-27] 월간 LNG 수입가격('21.01~'22.01) 45

[그림 2-25]/[그림 2-28] 월간 LNG 수입가격('12.01~'22.01) 45

[그림 2-26]/[그림 2-29] 탄소세가 없는 경우 시장 창출 가능한 수소생산 비율 45

[그림 2-27]/[그림 2-30] 1년간 EU 탄소배출권 가격 변동('22.4.20 기준) 46

[그림 2-28]/[그림 2-31] EU 탄소배출권 가격 전망 46

[그림 2-29]/[그림 2-32] 탄소세가 있는 경우(100USD/tCO₂e) 시장 창출 가능한 수소생산 비용 47

[그림 2-30]/[그림 2-33] 주요 수출국 CBAM 인증서 부담액('35) 47

[그림 2-31]/[그림 2-34] 글로벌 수전해 설비 용량 추이(IEA) 49

[그림 2-32]/[그림 2-35] 알카라인 수전해 시스템 비교 51

[그림 2-33]/[그림 2-36] 고온 수전해 원리 53

[그림 2-34]/[그림 2-37] SOEC와 PEM의 전기소비량 및 수소생산단가 비교 53

[그림 2-35]/[그림 2-38] 원자력연계 SOEC의 에너지 및 비용 점감효과 54

[그림 2-36]/[그림 2-39] Idaho 국립연구소 제안 원자력연계 고온 수전해 시스템 55

[그림 2-37]/[그림 2-40] INL 열추기 공급 계통 사례 56

[그림 2-38]/[그림 2-41] Idaho 국립연구소의 수전해 기술 개발 로드맵 56

[그림 2-39]/[그림 2-42] 외부증기 연계 60kW급 SOEC 시스템 공정도(한국기계연구원) 56

[그림 2-40]/[그림 2-43] 터빈제어를 통한 부하추종 계통도 58

[그림 2-41]/[그림 2-44] 원자력-신재생 하이브리드 전력 계통 58

[그림 2-42]/[그림 2-45] 열에너지 연계 원자력-신재생 하이브리드 전력 계통 59

[그림 2-43]/[그림 2-46] 발전만을 위한 원자력-신재생 하이브리드 전력 계통 59

[그림 2-44]/[그림 2-47] 수소저장장치를 이용한 원자력-신재생 하이브리드 전력 계통 60

[그림 2-45]/[그림 2-48] 해외 수전해 시스템의 개발 역사와 국내 기술의 위치 63

[그림 2-46]/[그림 2-49] 해외 기업과 국내 기업의 기술 수준 비교 64

[그림 5-1] 주요 수전해 설비 경제성 비교 92

[그림 5-2] 포스코 청정수소 수요량(2030년-50만톤, 2050년-700만톤) 미포함 94

[그림 5-3] 산업부 청정수소 인증제 종합설명회 자료 94

[그림 5-4] 수도권 전력 수요 변화와 비수도권 전력 공급 능력 95

[그림 5-5] 동해안 송전망 현황 96

[그림 5-6] 수소출하센터 구축 모델(예시) 97

[그림 5-7] 울진-포항 간 수소 파이프라인 98

[그림 5-8] 수소 운송 옵션 비교 99

[그림 5-9] 타 클러스터와의 연계방안 99

[그림 5-10] 수소 경제 벨류체인 100

[그림 5-11] 청정수소 수요-생산량의 단계별 전망 분석 100

[그림 5-12] 단계별 구축방안 101

[그림 5-13] 수소환원제철 개발ㆍ도입 추진계획 104

[그림 5-14] 現 고로공정ㆍ수소환원제철 공정 비교 104

[그림 5-15] 포스코형 수소환원제철 공법 '하이렉스(HyREX)' 개념도 105

[그림 6-1] 자립운영을 위한 지역 및 산업 연계 112

[그림 6-2] 클러스터 조성방향 113

[그림 6-3] 클러스터 조성 구상도(안) 114

[그림 6-4] 비전 및 추진전략 117

[그림 6-5] 세부 추진전략 118

[그림 6-6] 사업 실행 방안 118

[그림 6-7] 집적화 방안 119

[그림 6-8] 인력양성 방안 119

[그림 6-9] 1년간 EU 탄소배출권 가격 변동('22.4.20 기준) 120

[그림 6-10] EU 탄소배출권 가격 전망 120