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프랑스 수소 에너지 시장 현황 및 전망
2020-07-10 곽미성 프랑스 파리무역관

- 유럽연합 집행위원회 수소에너지 확대 전략 본격화 -

- 신·재생에너지 이용한 그린 수소 생산에 주력 -

 

 

 

2050년까지 유럽을 탄소중립 대륙으로 만들기 위한 전략으로 유럽 내 수소 에너지 개발에 대한 투자가 대폭 확대될 전망이다. 프랑스는 현재까지 주로 전기차 개발에 집중해왔고 수소 모빌리티 및 수소 에너지 개발 속도는 늦은 편이지만 최근 몇 년 동안 수소 에너지 개발을 위한 프로그램이 구체화되고 있고 연구개발 및 인프라 확충을 위한 예산편성도 가속화되는 추세다.

 

EU, 본격적인 수소경제 육성전략 발표

 

2020년 7월 8일 유럽연합 집행위원회가 2050년까지의 기후중립(탄소배출량 제로)목표를 위한 수소전략을 전격 발표했다. 태양열과 풍력을 이용, 물을 전기 분해해서 수소를 생산하는 그린 수소 생산능력을 갖추는 것이 목적으로 생산 설비와 충전 설비에 대한 대대적인 투자 계획을 밝혔다.

 

EU 수소전략은 크게 현재~2024년, 2025~2030년, 2030년 이후 이렇게 세 단계로 나눠진다. 전체 에너지 소비량에서 수소 에너지의 비중을 2050년까지 12~14%로 높이기 위해 2024년까지 최소 6GW(현재 1GW), 2030년까지 40GW의 그린수소 생산능력을 갖추는 것이 목표다. EU 집행위는 이를 위해 2050년까지 약 1800억~4700억 유로 규모의 투자가 필요할 것으로 전망했다. 이를 통해 약 100만 개의 일자리가 창출될 것으로 전망된다.   

 

프랑스 정부의 수소에너지 개발정책

 

현재까지 발표된 프랑스 정부의 수소 개발정책은 다음과 같다.  

 

우선 2018년 6월 프랑스 환경부 장관 니콜라 윌로(Nicolas Hulot)는 프랑스 수소 기술을 세계적인 수준으로 끌어올리기 위한 약 1억 유로 규모의 ‘수소연료 발전계획’을 발표했다. 이 발전계획안은 프랑스 에너지 전환청(ADEME)의 집행 하에 수소발전계획을 다음의 세 가지 프로젝트로 구분하고 있다. 

 

 ① 수전해 기술을 통한 산업용 수소생산

 ② 수소 모빌리티 기술 발전

 ③ 상호연결망이 없는 지역(ZNI)의 재생자율시스템 구축

 

그중 수소자동차 기술에 대한 구체적인 상용화 비전은 다음과 같다.  

 

 - 2023년까지 영업용 소형차량 5000대와 영업용 대형교통수단(버스, 트럭, 열차, 선박) 200대 및 수소연료 충전소 100곳 설치

 - 2028년까지 소형차량 2만~5만 , 대형교통수단 800~2,000, 수소연료 충전소 400~1,000개 설치

 

니콜라 윌로 장관의 ‘수소연료 발전계획안’ 목표에 따라 프랑스 에너지 전환청(ADEME)은 2018년 ‘수소 자동차 에코시스템’ 프로젝트를 공모했고 2020년 1월, 10개의 최종 당선 프로젝트가 발표됐다. 이에 따라 총 8000만 유로 규모의 수소충전소 43개와 158개의 중형교통 충전소가 설치될 예정이다.

 

또한 프랑스 국회는 2019년 11월 에너지 법(Loi energie)을 발효시켰다. 이 법안은 2050년까지 탄소 배출량을 제로로 하겠다는 유럽연합 공동의 목표 안에서 전기 및 가스 등의 생산, 수입 및 판매, 관련 기업에 대한 규제와 신 재생 에너지, 바이오 연료 등에 대한 규정을 제시하고 있다. 수소 에너지와 관련 2030년까지 저탄소 수소가 산업화 수소 전체 소비량의 20~40%에 도달하는 것을 목표로 규정하고 있다.

 

이 에너지법의 규정에 맞춰 프랑스 정부는 ‘PPE 2019~2028(Programmation Pluriannuelle de l’Energie, 중장기 에너지 발전 프로그램)’을 발표했는데, 이 계획안에는 원자력 발전 비중 축소 및 신재생 에너지 개발계획이 구체적으로 담겨있다. 수소에너지를 산업용 수소·자동차용 수소·저장용 수소로 나누고 2023년, 2028년까지의 소비량 증진 목표를 각각 설정했다. 현재 약 5000만 유로를 지원하고 전기분해를 이용한 수소 생산과 이동장치 개발 프로젝트 등을 모집 중이다.

 

P2G 수전해 실증단지 구축 프로젝트

 

프랑스 정부는 우선 Power to Gas(P2G: 전력 가스화기술) 실증단지를 2023년까지 1~10개, 2028년까지 10~100개 구축하기로 했다. Power to Gas란 전기에너지를 수소 또는 메탄으로 전환하는 기술이다. 이때 전기는 원자력이 아닌 태양광, 풍력을 이용해 분해된다. 이후 수소를 생산, 저장하고 이산화탄소 반응으로 메탄을 저장해 천연가스로 사용한다.

 

Power to Gas 시스템은 수급이 불안정하다는 단점이 있는 재생에너지 이용 전기를 장기간 저장할 수 있는 장점이 있다. 기존의 전력 저장장치(ESS 시스템), 즉 리튬이온 배터리에 지적돼온 용량의 한계를 극복하고 송전의 어려움도 해소할 수 있다.  

 

 ① GRHYD(Gestion des Reseaux par l’injection d’Hydrogene pour Decarboner les energies) 프로젝트: 수소에너지 공급망 프로젝트


GRHYD 프로젝트는 2014년에 시작해 2018년 6월에 개통된 프로젝트로 수소 에너지의 주거지 공급을 위한 첫 번째 프로젝트이며, 프랑스 내 수소 에너지 발전에 있어 가장 중요한 프로젝트 중 하나다. 프랑스 에너지 국영기업인 엔지(ENGIE)와 10여 개의 파트너사가 함께 참여한 프로젝트로 주택과 교통수단에 천연가스와 수소 에너지를 사용할 수 있도록 시스템을 구축하기 위한 목적으로 프랑스 북부도시 덩케르크(Dunkerque)에 만들어졌다. 태양열 및 풍력 발전에서 필요 이상의 전력이 만들어졌을 경우에 잉여 전력을 수소로 저장하며 필요에 따라서 천연가스 공급망에 공급한다. 수소 에너지 및 천연가스는 덩케르크 내 100여 개의 주택에 난방, 온수, 취사 등의 용도로 공급된다.

 

GRHYD 프로젝트 과정 및 참여기업

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자료: grhyd.fr

 

② Jupiter 1000 프로젝트: 첫 번째 산업용 Power to Gas 시스템

 

Jupiter 1000은 수전해로 생산된 수소를 가스망을 이용해 운송하는 P2G 시스템이다. 프랑스 남부 론(Rhone) 지역에 1MW급의 500만 kWh까지 생산 가능한 설비시설을 3년 내 건설하는 것을 목표로 하고 있다. 이미 존재하는 인프라인 가스 망에 수소를 주입해 여분의 재생 에너지를 저장하는 시스템으로 전력 생산에 있어 큰 폭의 유동성을 구축할 수 있는 장점이 있다.   

 

Jupiter 1000 프로젝트

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자료: Media terre

 

프랑스 정부가 추진하는 이 두 가지의 프로젝트에 참여하는 대표적인 기업으로는 맥피 에너지(Mcphy Energy)가 있다. 맥피 에너지는 2008년 설립된 프랑스의 수소저장시스템 전문 벤처기업으로 수소를 잘 흡입하는 특성을 지닌 마그네슘 수소화합물(MgH2)을 사용해 고체수소 보관기술을 개발해 특허를 받았다. 이전까지는 수소를 운반, 저장하기 위해 극저온이나 초고압 상태에서 수소를 압축하거나 액체 상태의 유기화합물을 이용해왔으나 생산가가 높고 위험해 활용이 제한적이라는 문제가 있었다. 맥피 에너지의 고체상태 보관방법은 이러한 단점을 보완할 수 있고 무엇보다 최고 2.5배 많은 수소 질량을 보관해 이를 몇 초 안에 에너지로 방출할 뿐 아니라 열 효율성이 30~45% 높은 등 다양한 장점을 갖는다.

 

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자료: Mcphy Energy

 

수소 전기 모빌리티 발전현황

 

수소 모빌리티는 충전속도와 용량 면에서 장거리에 더 적합한 특징을 갖고 있다. 차량의 무게가 무거울수록 수소 전지가 리튬이온 배터리보다 유리해 현재 프랑스에서 수소 모빌리티는 버스를 중심으로 가장 적극적으로 개발되고 있다. 프랑스 전국의 자치단체에서 다수의 프로젝트가 활발히 진행되고 있으며, 현재 운영 중인 수소 버스와 출고 계획 중인 버스 수는 프랑스 전국에 약 411대로 조사됐다.

 

또한 프랑스 중부도시 리옹(Lyon)에서는 쓰레기 청소용 수소차량 8대를 테스트 예정이고 수소열차도 적극 개발 중이다. 프랑스 철도청 SNCF는 2022년부터 약 15대의 디젤 열차를 수소 열차로 전환할 계획을 가지고 있다. 열차생산기업인 Alstom이 적극 참여 중으로 15년 내로 프랑스 전역에 수소열차 850대를 운용할 수 있을 것으로 전망했다.   

 

프랑스 전국 수소버스 운용 현황