건축/환경에너지

Clean Energy_2016.08 (p49 ~ 53)

수소사회 실현을 위한 대응방안 추진
수소・연료전지 전략 로드맵의 개정을 중심으로
Masashi Hosino / 경제산업성 자원에너지청


● 머리글
2014년 4월의 각의(閣議)에서 결정된 에너지 기본계획은 전기, 열, 그리고 수소가 포함되어, 장 래의 2차 에너지의 중심적 역할을 맡게 될 것이라고 명시되었다. 같은 해 6월에는 경제산업성 수소사회의 실현을 향한 대응에 속도를 내기 위해,「수소・연료・전지의 전략 로드맵」을 책정함과 동시에, 같은 달 4월, 각의가 결정된 일본재흥전략개정(日本再興戰略改訂) 2014에 있어서 로드맵을 기반으로 필요한 조치를 체계적으로 추진하게 되었다.

실제로, 2015년 말에, 가정용 연료전지(Enefarm)의 국내에서의 보급이 15만대를 돌파하여, 연료전지 자동차(FCV)는 올해 3월에 두 번째 차종 시판이 개시되어, 수소 스테이션도 국내에 약 80개의 장소에 설치되는 등, 한 발 한 발, 착실하게 수소사회의 실현에 다가서고 있다.

경제산업성 또한, 이런 움직임을 근거로, 수소・연료전지 전략협의회를 개최하여, 올 3월의 협의회에서 로드맵의 내용을 개정하여, 새로운 목표설정 및 대응의 구체화를 실시했다. 이하, 개정 로드맵의 내용에 대한 금후 대응의 방향성에 대하여 서술하겠다.

● 수소사회 실현을 향한 대웅
로드맵에는 기술적 과제의 극복과 경제성의 확보에 필요한 기간의 시일에 착안하여, Phase 1에서 Phase 3까지의 3단계로 나누어, 스텝 바이 스텝으로 수소사회의 실현을 목표로 하고 있다.

Phase1에서는「수소이용의 비약적 확대」를 목표로 하여, 눈 앞에 실현 가능성이 있는 정치용(定置用) 연료전지나 연료전지 자동차의 이용을 크게 넓혀, 일본이 세계에서 선행하는 수소・연료전지 분야의 세계시장을 획득해 간다.

Phase2에서는 2020년대 후반의「수소 발전(發電)의 본격적 도입/대규모 수소공급 시스템의 확립」을 지향한다. 발전 사업용 수소 발전의 본격 도입 등에 의한 수소 수요의 더 큰 확대와 해외에서의 미 이용 에너지에서 추출하는 수소의 제조, 유기 하이드라이드 및 액화수소를 이용한 운송・저장의 본격화를 실현하여,「전기・열」에「수소」를 추가한 새로운 2차 에너지 구조를 확립했다

Phase3에서는 수소제조에 CCS(이산화탄소 회수 및 저장 기술)을 조합하여, 또는 재생가능 에너지로부터의 수소를 활용함으로써, 2040년 쯤의「전체의 CO₂-Free 수소공급 시스템의 확립」을 목표로 한다.  

● 개정 로드맵의 포인트
(1) 정치(定置)용 연료전지
일본에서는 2009년에 세계보다 빠르게 가정용 연료전지(Enefarm)가 시장에 투입되어, 그 이후에도 순조롭게 보급 수를 확대하고 있으며, 2015년도 한 해 동안 약 4만대가 판매되어, 2016년 3월말 시점으로 약 15.4만대가 보급되고 있다. 에너지 기본계획(2014년 3월 각의결정) 및 일본재흥전략개정(日本再興戰略改訂)2015 (2015년 6월 각의결정)에 있어서도 확인되고 있으며, 2020년에 140만대, 2030년에 530만대의 도입을 계속해서 목표로 삼고 있다.

이런 목표를 달성하기 위해, 개정 로드맵에는 2020년도의 Enefarm의 자립적 보급을 목표로 하고 있으며, 달성해야 하는 최종 사용자 부담액으로, PEFC형에 대해서는 80만엔(2019년도), SOFC형에 대해서는 100만엔(2021년도)이라는 목표가격을 명확하게 정했다.

또한, 이 목표 달성을 위하여, 기기 메이커 및 가스 사업자 등의 관계자는 각자의 역할을 명확하게 인지한 후에, 대응책을 추진해야 할 필요가 있으며, 그것에 입각하여, 가격인하뿐 아니라, 집합주택 등 신규시장의 개척이나 사용자(User)의 이변성(利便性)의 향상으로 이어지기 위한 액션플랜의 책정도 함께 시행되었다.

게다가, 업무・산업용 연료전지에 대해서는 2017년의 SOFC형의 시장투입에 관한 목표를 향하여, 현재 복수기종에 있어서 실증 등이 순조롭게 진행되고 있다. 시장 투입 후, 효과적으로 시장을 확대해 가기 위해, 기기 메이커 뿐만 아니라, 가스 사업자 등이 일체가 되어 보급추진 체제를 구축하는 것에 대해서도 기재가 되었다.

(2) 연료전지 자동차와 수소 스테이션
연료전지 자동차 (FCV)의 가격은 현재 700만엔을 넘지만, 금후의 기술혁명 등의 예측을 기반으로 하여, 개개인의 User의 수용 가능성이라는 관점에서, 현재의 제1세대 모델과 비교하여, 제 2세대 모델의 시장투입이 상정되는 2020년경에는 연료전지 시스템의 비용을 다시 반으로 줄이는 것을 지향한다. 이에 따라, 2025년경에는 같은 차 크기의 하이브리드 차와 동등한 가격 경쟁력이 있는 차량가격의 달성 및, 좀더 많은 User에게 어필하기 위한 볼륨 존(중상층 시장)을 겨냥한 FCV의 투입을 계획한다.

개정 로드맵에서는 이런 가격다운과 차량 라인 업의 확충, 수소 공급 인프라의 전략적 정비 등을 통하여, 금후, 2020년까지 4만대 정도, 2025년까지 20만대 정도, 2030년까지 80만대 정도의 보급을 목표로 한다고 명시하였다.

또한, FCV의 보급에 불가결한 수소 공급설비에 대해서는 일본에서는 2013년도부터 상용의 수소 스테이션의 정비가 개시되어, 올해 4월말, 현재 78개소가 문을 열었으며, 13개소가 그 뒤를 이어 정비 중에 있다.

개정 로드맵에서는 먼저, 2016년 안에 4대 도시권을 중심으로 수소 스테이션을 100개소 정도 달성을 목표로, 그 이후는 2020년도까지, 현재의 약 80개소에서 2배 늘리고 (160개소), 2025년까지 다시 2배(320개소)를 늘린다고 명시했다. 그 위에, 2020년대 후반까지 FCV보급 개수(수요)와 수소 스테이션 개수(공급)의 밸런스를 맞춰, 그 이후는 수소 수요의 성장에 따라서 적절한 수소 스테이션을 정비해 나간다.

(3) 수소발전・대규모 서플라이 체인(Supply Chain)
공장　등에서 발생하는 부생(副生)수소를 좀 더 효율 좋게 활용하기 위한 수단으로, 자가발전용 수소발전(비교적 소규모의 것으로 상정)을 활용하기 위한 니즈(Needs)가　현재화(顯在化) 되고 있다.이러한 니즈에 답하는 형식으로, 일정의 실용 성능을 지닌 수소발전 가스 터빈용 연소기(예를 들어, 물 분사에 의한 NO_X저감 활연료의 혼합비율 자재형)의 실기시험을 시행하는 등의 시장 투입을 위한 구체적인 대응책이 마련되고 있다.

이런 대응을 후원하기 위해, 해당 연소기 등을 집어 넣은 수소발전 가스터빈의 실증을 집중적으로 시행하여, 동경 올림픽과 장애인 올림픽 경기에서 활용하는 방안도 감안하여, 2020년부터 자가발전용 수소발전의 본격적인 도입을 목표로 한다.

또한, 수소발전의 도입에 따른 수소수요에 대응하기 위해서는 대규모의 수소 서플라이 체인의 구축이 필요하다. 수소 서플라이 체인의 구축으로 인하여 수소의 가격이 낮아지며, FCV 등의 다른 수소이활용분야(水素利活用分野)로의 파급효과도 기대된다.

따라서, 수소공급 서플라이 체인에 대하여 2030년 경에 해외 미 이용 에너지로부터 가져온 수소의 제조, 운송, 저장을 동반한 본격적인 도입을 목표로 함과 동시에, 수소 공급 비용에 관해서는 2020년대 후반에 플랜트 인도 비용으로 30엔/Nm₃정도 아래로 떨어질 것을 예상하고 있다.

수소의 제조에 있어서는 먼저, 해외의 미 이용 에너지인, 부생수소(副生水素),원유부수(原油附隨)가스, 갈탄 등으로부터 안정적으로 환경부담이 적은 형태로 시행하는 것을 기본으로 한다.

수소의 운송, 저장에 관해서는 먼저, 현재 유망 업으로 생각되고 있는 유기 하이드라이드 및 액화수소의 형태로 시행하는 것을 기본으로 한다. 유기 하이드라이드는 일부에서 실용화를 위해 해결해야 할 과제가 있으나, 이미 실용단계에 도달하려 하고 있으며, 일본에서는 2015년부터 실증 체인의 구축에 관련된 프로젝트가 시행되었다. 또한, 더욱 높은 운송효율이 기대되는 액화수소도 일부 기술적인 해결과제가 남아있지만, 실용단계에 가까워지고 있다.

이러한 기술을 연마하여, 조기에 실용화 함으로써, 해외 미 이용 에너지를 저렴할 때 안정적으로 확보하는 것과 같은 전략적 대응이 중요하다.

(4) 재생 가능 에너지에서 추출한 수소
수소를 활용하는 사회를 생각할 때, 화석연료에서 유래한 수소를 쓸 경우, 수소의 제조단계에서 이산화탄소가 발생되므로, 지구규모의 문제인 지구온난화 대응을 감안한다면, 충분하지 않다. 따라서 앞으로는 CCS 등의 이산화탄소 배출을 저감하는 기술이나 재생가능 에너지를 활용함으로써, 더욱 이산화탄소의 배출이 적은 수소공급구조를 실현해 나가는 것이 필요하다. 2040년쯤, 싸고 안정적으로, 또한 환경부담이 낮은 수소를 제작하는 기술을 확립시켜, 최종적으로 CO₂가 없는 수소공급 시스템을 확립하는 것을 지향한다.

또한, 재생가능 에너지의 대량도입에 관한 계통제약(系統制約) 등이 현재화(顯在化)하는 속에, 잉여 재생가능 에너지를 수소로 변환시켜 이용하는 것도 본격적으로 검토가 시작되고 있으며, 재생가능 에너지로부터 추출한 수소의 이용이 일부는 앞당겨 질 수도 있다.

● 수소사회의 실현을 향한 관계자들의 액션
Enefarm에 이어, FCV가 시장에 투입되어, 수소사회의 막을 열었다. 이번 로드맵의 개정과정에서 양성된 관계자 간의 공통 목표 및 공통 인식으로, 더욱 현실적인 기준으로 개정에 의한 구체적인 내용의 가속 및 착실한 실행으로 신속히 대응 해 갈 필요가 있다. 특히, 수소 에너지의 사회 실증을 추진하는 위에, 안전성을 확보하면서 저 코스트화를 동시에 진행시킬 필요가 있으며, 민간의 주도적인 대응책이 기대된다.

금후, 로드맵의 진척상황을 정기적으로 확인하는 것과 함께, 수시로 사회정세, 규제의 재검토, 기술개발 등의 진척상황 등을 포함해, 다양한 국면에서 수소의 수요와 공급 측의 쌍방의 사업자의 입장의 차이를 극복하여, 적극적으로 추진해 나감으로써, 2040년 까지는 3개의 단계를 밟아, 수소사회의 실현을 향해 대응해 갈 필요가 있다.

     --- 끝 ---