1인 에너지소비량 세계 최다, 수소연료전지기술 세계 최고

[산업일보]
캐나다는 넓은 국토와 추운 기후환경으로 인해 국민 일인당 에너지 소비량이 4억 BTU(2001년 기준 영열단위)로 세계 최고다. 캐나다는 2005년 교토의정서 발효에 의거, 온실가스 배출량을 2012년까지 1990년 기준으로 6%를 감축해야 한다. 그러나 캐나다는 대기오염, 온실가스 배출량, 에너지 사용량, 물 사용량, 오존 감소량, 핵 폐기물 등의 부문에서 OECD 국가 중 하위수준인 것으로 알려졌다. 이에 따라 캐나다 정부는 환경보전을 전제로 한 산업발전을 국정목표로 삼고, 환경산업을 정보통신, 생명공학, 우주항공, 건강산업 등과 함께 5대 첨단산업의 하나로 지정했다. 편집자 주


여기에 연구기금 지원 및 Globe Foundation과 같은 지원기관 설립 등을 통해 환경오염방지, 에너지 효율성 향상, 신재생가능 에너지 개발 등을 독려해왔다. 그 결과 캐나다는 대체 에너지, 고체쓰레기 처리, 환경 엔지니어링 등의 분야에서 세계 수준의 기술력을 보유하고 있으며, 특히 차세대 성장동력으로 불리우는 수소연료전지 분야는 세계 최고 수준의 기술을 보유하고 있는 것으로 평가받고 있다.

전세계 5년내 에너지대란 직면

전 세계가 5년 내에 심각한 에너지 대란에 직면할 것이라는 분석이 나왔다. 작년 국제에너지기구(IEA)의 보고서에 따르면, 전세계 석유 공급이 5년 안에 바닥을 칠 것이며 2010년에는 천연가스 공급조차 어려울 것이라 전망했다.

이에 따라 세계 주요국에서는 청정에너지원 개발, 신 성장산업 육성 등 수소경제가 가져올 편익에 주목하고, 수소경제 기초인프라 구축을 위한 연구기반 조성 및 정부와 민간이 합심해 예산지원과 투자를 지속하고 있다.

그 중 캐나다는 수소고속도로, 수소연료전지 클러스터, 수소마을, 수소자동차 공급 등 다양한 친환경에너지 정책으로 세계의 주목을 받고 있다.

스테펜 하퍼 캐나다 수상은 지난해 캐나다의 브리티시 콜롬비아(이하 BC)州의 환경 기술 프로젝트를 지원하기 위해 1억7,000만달러를 투자할 것이라고 발표했다.

캐나다의 친환경 프로젝트는 온실가스 배출을 제한하면서도, 이 과정에서 캐나다의 경제를 위험에 빠뜨리지 않기 위한 것이다. 즉, 지구 온난화 문제를 해결하기 위해 이와 관련한 기술 연구·개발에 적극 지원하겠다는 것이다. 하퍼 수상은 일찍이 환경과 에너지 문제들을 동시에 해결할 수 있는 핵심 기술로 수소연료전지 개발을 강조했다. 캐나다의 수소 관련 프로젝트는 궁극적으로 수소 연료전지의 상용화를 목표로 한다.

캐나다는 수소 시스템 기술, 1인당 수소 생산량 등에서 세계 최고 수준을 자랑하며 수소경제로의 이행을 선도하고 있는 국가다. 캐나다수소협회 2005년 보고서에 따르면, 캐나다의 연간 수소 생산량은 약 3백만톤으로, 이는 미국 수소 생산량의 1/3에 해당한다. 캐나다는 수소의 조기도입을 통해 이산화탄소 배출을 감축하고 수소에너지 산업의 선도국의 위상을 유지하기 위해 전략을 수립한 것으로 알려졌다.

캐나다 정부는 수소 및 연료전지 기술개발과 시행을 위해 연구개발 사업을 적극 지원하고 있으며, 특히 앨버타(Alberta), BC, 매니토바(Manitoba), 퀘백(Quebec) 등의 주정부를 중심으로 수소에너지 산업 개발을 꾀하고 있다. 특히, BC주의 경우, 3가지 전략을 골자로 한 수소 및 연료전지 계획을 통해 2020년까지 수소경제 선도 지역으로 부상할 전망이다.

2015년 수소연료차 상업화 기대

3가지 전략은 ▶첫째, 수소고속도로 구축을 통해 수소연료전지 자동차와 수소충전소 및 발전 시스템을 검증하고, ▶둘째, 수소에너지기술 클러스터 구축을 통해 제품과 서비스 및 일자리를 창출하고, ▶셋째, 수소 생산·운반 시스템 구축을 위해 지역 자원을 활용한다는 것이다.

전문가들은 향후 캐나다의 수소 내연기관 자동차 및 하이브리드, 수소 혼합 연료는 가까운 미래에 상용화될 것이며, 2015∼2020년경에는 수소연료전지 자동차가 상업화될 것으로 내다보고 있다. 수소자동차의 경우, 시장 진입이 빨라서 2018년 시장점유율 4%에서 2030년에는 78%까지 증가할 것으로 전망되고 있다. 장기적으로는 수소가 모든 운송수단에 적용되면서 수소와 연료전지 기술이 확대되며, 천연가스나 화석연료처럼 수소를 주요 전력원으로 사용할 것이라는 예상이다.

수소경제로 전환해 나가는 전략에 있어 캐나다의 경쟁력은 세계 최고 수준으로 평가받고 있다. 캐나다가 추진하고 있는 프로젝트 중에서 가장 주목받고 있는 것이 바로 BC주의 ‘수소고속도로(Hydrogen Highway)’다.

캐나다 천연자원부는 오는 2010년 개최되는 벤쿠버 동계올림픽을 겨냥해 벤쿠버-휘슬러 구간에 수소고속도로를 건설키로 하고, 여기에 110만달러를 지원하고 있다. 천연자원부는 BC주 수소고속도로에 48만5,000달러와 수소연료전지 제휴사업 및 이와 관련한 프로젝트에 48만5,500달러를 지원하고 있다.

캐나다가 수소고속도로 건설을 추진하는 이유는 세계 주요국들이 기존 화학연료에서 새로운 수소연료로의 전환을 적극 추진하고 있는데다, 수소자동차를 실현 가능한 것임을 보여주기 위한 것이다. 특히, 기후변화에 대응하고 새로운 경제적 기회를 만들겠다는 캐나다 정부의 계획으로, 2011년 460억달러로 추정되는 세계 수소기술 시장을 선점할 수 있는 기회로 삼겠다는 것이다.

수소 고속도로는 수소경제의 기반

수소고속도로 프로젝트는 단순히 도로 주변에 연료전지 자동차를 위한 수소충전소만 건설하는 것이 아니다. 이는 캐나다를 수소경제로 전환할 수 있도록 유인하는 모든 프로젝트를 통칭하는 것으로, 실제로 주요 거점별로 다양한 수소경제 관련 프로젝트가 시행되고 있다.

우선 빅토리아 대학 보안국 직원들이 사용하는 연료전지 랜턴 프로젝트도 수소고속도로 프로젝트의 일환이다. 운송 공기업인 BC트래짓社가 빅토리아에서 세계 최고 수준인 700기압의 초고압 수소충전소를 운영하는 것도 수소고속도로 프로젝트와 연결된다. 미국 포드가 빅토리아를 거점으로 연료전지 자동차 시험운행을 하고 있는 것은 바로 이 충전소 때문이다. 또한, 이 지역에는 세계 최고의 수소 저장기술을 보유한 ‘파워텍 랩스(Powertech Labs)’社가 자체적으로 운영하고 있는 수소충전소도 있다. 일본 닛산자동차가 한 번의 충전으로 500㎞를 달릴 수 있는 ‘X트레일’ 모델을 이곳을 근거지로 시험하는 이유는, 가장 안전한 방법으로 초고압 수소를 충전할 수 있는 기술이 있기 때문이다.

이밖에 벤쿠버 국제공항에서는 초소형 연료전지 기술을 검증하는 작업을 진행하고 있다. 운반용 카트에 연료전지를 사용하고 있고, 직원들이 사용하는 무전기도 일반 배터리 대신 연료전지를 사용한다.

벤쿠버 시내에서는 더욱 많은 프로젝트가 ‘수소고속도로’ 이름하에 시행된다. 데이터센터에서 유사시 사용하는 백업 발전기로 연료전지를 사용하며, 병원 의사들이 사용하는 종합정보단말기와 구조대가 사용하는 비상용 랜턴도 모두 연료전지를 사용하고 있다.

아울러, 빌딩용 발전기로 연료전지 시스템이 적용됐다. 동계올림픽이 열리는 휘슬러 지역에는 이미 수소 생산·운송·저장기술을 상용화하기 시작했다. 수소를 정제하고 압축하는 기술을 상용화하기 위해 관련 업체 3개사가 컨소시엄에 나서고 있으며, 승용차 및 대형버스용 수소충전소도 새로이 건립된다.

벤쿠버 중심으로 50여 연료전지 기업포진

1978년부터 캐나다 정부가 연료전지 개발을 위해 학계와 민간기업 연구를 지원하기 시작하면서 생겨나기 시작한 연료전지 기업이, 현재 BC주 벤쿠버를 중심으로 50여개에 달한다. 이곳이 바로 캐나다가 자랑하는 BC주 ‘연료전지 클러스터’로, 그 역사와 규모가 세계 최대를 자랑한다.

그중 대표적인 기업이 벤쿠버에 위치한 ‘파워텍 랩스’로, 이 기업은 연료전지 원료인 수소를 생산하고 저장하는 방법과 관련, 세계 최고의 기술 수준을 보유한 것으로 평가받고 있다. 파워텍 랩스社는 한국은 물론 세계 각국으로부터 수소를 비롯한 가스 저장용기에 대한 시험을 의뢰받을 정도로 그 기술력을 인정받고 있다.

벤쿠버에서 멀지않은 버나비에 위치한 하이드로제닉스社는 1995년 설립돼 역사가 비교적 짧지만, 2003년 캐나다에서 가장 빠르게 성장하는 업체로 선정된 바 있다. 또한, 앵스토롬파워社는 휴대폰과 MP3플레이어 등 모바일 기기용 연료전지 분야를 선도하고 있는 기업으로 잘 알려져 있다.

‘연료전지 클러스터’ 일대에서는 1970년대 후반부터 연료전지 연구를 시작해 선발업체들이 벤쿠버를 중심으로 연료전지 관련 공급망을 형성했다. 이곳의 기업들은 다양한 생산설비와 기술, 연구 인력을 그대로 사용할 수 있다. 뿐만 아니라, 클러스터 내 기업간 치열한 경쟁을 벌여야 하는 현실이 각 기업을 든든하게 키워내고 있다.

이처럼 벤쿠버 일대에 클러스터가 형성된 이유는 풍부한 고급인력 때문이다. 브리티시 콜롬비아대학과 빅토리아 대학 등에서 연료전지를 연구한 고급인력을 지속적으로 배출하고 있으며, 특히 연료전지 역사가 30년 가까이 되면서 기업에서 실무적 경험을 쌓은 고급 인력이 풍부하다.

토론토‘수소마을’2004년부터 시행

토론토를 중심으로 진행되고 있는 수소마을 프로젝트는 말 그대로 모든 분야의 에너지원으로 수소연료전지를 사용하는 마을이다. 하이드로제닉스가 2003년 처음으로 제시한 개념을 정부와 민간이 2004년부터 공동으로 발전시킨 프로젝트다. 이 프로젝트는 지정학적 측면까지 고려해 연료전지 상용화를 준비하겠다는 목표에 따른 것으로, 현재 40여개 기업과 기관이 참여하고 있다.

이 프로젝트에 따라 토론토 일대 많은 곳에서 연료전지를 활용하고 있고, 이 중에는 실질적인 상용화 단계 수준에 도달한 것도 상당하다. 토론토 시내에 운행 중인 연료전지 승용차와 택배업체의 연료전지 배달차 등이 수소를 충전할 수 있는 수소충전소도 운영되고 있다. 또한, 연료전지 자동차와 휴대폰용 연료전지, 각 종 응용제품 등이 정부로부터 지원받고 있다.

수소고속도로가 기술적인 발전에 주력한다면, 수소마을은 상대적으로 실생활 적용에 초점이 맞춰져 있다. 캐나다 정부는 수소마을 프로젝트를 통해 연료전지가 장기적으로 사회에 많은 이익을 가져다 준다는 것을 국민과 수요자들에게 알릴 계획이다.

캐나다의 ‘ecoTransport’ 프로젝트는 핵심적인 교통인프라 구조가 경제적이고 환경적으로 지속 가능하도록 하기위해 마련된 것이다.

캐나다 교통부와 환경부는 지난해 2월 토론토 자동차쇼를 개최하며 ‘ecoTransport’ 프로젝트의 일부로 3,600만달러를 투자해 환경 친화적인 차량의 사용을 늘리고, 캐나다인들이 이러한 차량을 구입하는 것에 있어 많은 정보를 제공하고 있다. 그 중 ‘ecoTransport for Vehicle’ 프로그램은 수소, 고등전기, 하이브리드 및 연료전지 차량을 포함한 진보된 기술을 테스트하고, 이들을 캐나다 전역에 걸쳐 전시했다.

이밖에, 캐나다 교통부는 ‘ecoENERGY for Personal Vehicle’ 프로그램에 대한 2,100만달러 투자를 발표했으며, 이는 소비자들로 하여금 현재 시장에 출시된 연료전지 차량을 구입하는 데에 도움을 주고 있다.

세계최초 수소연료전지 세차장 건설

특히, 다양한 프로그램을 통해 캐나다는 자동차업계와 함께 새로운 차량 개발에 주력하고 있다. 이러한 자동차 산업이 캐나다에서 경차로부터 발생하는 온실가스 배출량을 530만톤까지 감소시키는데 기여할 것이라 기대하고 있다.

이에 따라 캐나다 벤쿠버에는 수소연료전지로 전력과 온수가 제공되는 세계 최초 수소연료전지 세차장이 건설됐고, 지난 2006년 캐나다 산업장관은 총 1,220만달러 규모의 ‘부생수소활용프로젝트’출범을 선포하기도 했다.

‘부생수소활용프로젝트’는 벤쿠버 북부지역에 위치한 염소산나트륨 제조공장에서 배출되는 부생수소를 포집해 새로운 분야에서 수소연료전지의 활용성을 모색하는 것을 목표로 하고 있다. 이의 일환으로 ‘부생수소활용프로젝트’는 세차장 체인업체 Easywash社, 연료전지기업 Nuvera Fuel Cells社, 수소에너지기업 Sacre-Davey Innovations社 등과 파트너십을 체결하고 연료전지로 전력, 난방, 온수가 공급되는 수소연료전지 세차장을 운영하고 있다.

올해 2월 19일 캐나다 BC주 주정부는 북미지역 주정부 최초로 온실가스 배기량을 줄이기 위한 탄소세(Carbon Tax)를 부과하기로 결정했다. 이에 따라 캐나다 사회는 지속적인 환경규제에 따른 위기와 기회가 상존해 있는 분위기다.

이 탄소세는 오는 7월 1일부터 휘발유, 디젤연료, 천연가스, 석탄, 프로페인, 가정용 난방 등 배기가스를 유발하는 모든 화석연료에 대해 탄소세를 부과하게 된다. BC 주정부는 탄소 배기량 1톤에 대해 10캐나다달러의 세금을 부과하기로 했으며, 앞으로 4년 동안 연간 5캐나달러씩 증가할 계획이다. 이에 따라 BC주 내 휘발유가가 리터당 약 2센트 증가할 것으로 예상되며 2012년까지 리터당 약 7센트의 증가효과가 발생할 것으로 전망된다.

현재 BC 주정부는 탄소세 세입이 연간 18억5,000만캐나다달러에 이를 것으로 예상하고 있으며, 기업부담이 2/3, 개인부담이 나머지를 차지할 것으로 예상하고 있다.

특히, 이번 BC주의 탄소세 입법을 시작으로 캐나다를 비롯한 북미지역의 배기가스 규제를 위한 입법이 전 지역으로 확대될 것으로 보이며, 자동자, 석유, 화학, 등 주요 온실가스 방출 산업에 대한 환경규제가 더욱 심화될 것으로 예측된다.

산업경제의 차세대 성장축으로 부상

캐나다의 경우 앨버타주와 퀘백주가 배기가스를 줄이기 위해 산업시설의 온실가스 배출에 대해 벌금을 부과하고 있으며, 이번 BC주의 탄소세 부과로 연방정부의 환경규제 법안의 강도가 더욱 높아질 것으로 전망된다.

전 세계적인 온실가스 규제는 해당 기업이 온실가스 배출을 줄이거나 벌금부과 또는 탄소 크레디트 구매를 통해 벌금을 줄일 수 있도록 하고 있으며, 이에 따라 탄소 크레디트 매매 시장이 형성되고 있다. 탄소 크레디트 시장은 교토협약 이후 유럽을 중심으로 크게 성장하고 있으며, World Bank 자료에 의하면, 전 세계 탄소 크레디트 시장 규모는 2006년 기준 301억달러를 기록하고 있다. 이 중 북미 지역 탄소 크레디트 시장은 2006년 3,800만달러에 불과하나, 2020년 1,000억달러로 증가할 전망이다.

현재 캐나다의 경우 앨버타주에서 탄소 크레디트 시장이 활발히 형성 중이며, 탄소가스 거래 관련 규제도 강화되고 있다.

기후변화로부터의 위협은 캐나다 일반 국민의 환경 위협에 대한 경각심을 불러일으키며 주정부·연방정부 및 환경단체로 하여금 온실가스 규제의 수준 및 입법화를 촉발하고 있다. 그러하기에 이번 BC주의 탄소세 도입은 향후 캐나다 전반 규제 입법화가 가속화를 탈 것이란걸 예측하게 한다.

이러한 환경규제로 오일샌드, 자동차, 석유화학, 광산업 등에 대한 비용이 증가해 이 산업 분야에서의 성장 감소가 예상되는 반면, 청정기술, 바이오기술의 응용을 통한 환경산업의 부상이 예상된다. 특히 수소에너지 사업과 관련해 캐나다는 향후 북미지역의 성장을 주도하게 될 전망이다.

수소연료전지, 수소고속도로, 수소마을, 수소클러스터 등의 신에너지환경산업은 캐나다 경제의 차세대 성장 축으로 부상할 전망으로, 관련 기술 및 시장 변화에 대한 지속적인 관심이 요구된다.