1. 앞말
16세기 수소가 처음 발견된 이래 그 출처가 풍부하고 품질이 가볍고 에너지 밀도가 높으며 녹색 저탄소, 저장 방식과 이용 형식이 다양하다는 등 여러 가지 장점으로 미래의 중요한 청결 에너지로 여겨졌지만 안전, 원가, 기술 등 요소의 제약을 받아 이전에 수소에너지는 주로 군사, 우주 등 첨단 분야에 사용되었고 민간 분야에서 장기적으로 발전이 느려 상업화 응용의 문턱에 들어서지 못했다.최근 몇 년 동안 파리협정이 체결됨에 따라 기후변화에 대응하는 것은 앞으로 긴 기간 동안 에너지, 경제와 사회가 장기적으로 발전하는 정상 전략이 되고 녹색 저탄소를 특징으로 하는 청결에너지는 미래 에너지 발전의 중요한 방향이 되었다.한편, 수소에너지는 21세기 인류의 지속가능한 발전에 가장 잠재력을 가진 2차 청결 에너지로서 전 세계의 중시를 받고 중국에서도 광범위한 관심을 받고 있다. 앞으로 중국의 에너지 전환,'탄소 도달, 탄소 중화'과정에서 중요한 역할을 발휘할 전망이다.국제적으로 미국, 유럽연합, 일본, 한국 등 선진국과 지역은 수소에너지를 국가 에너지 발전 전략에 포함시켜 수소에너지 산업의 발전을 지속적으로 추진한다.
현재 중국 수소에너지 산업의 발전은 새로운 역사 시기에 들어섰다. 는 수소에너지를 중국 에너지 전략 체계에 정식으로 포함시키고 수소에너지 산업의 고품질 발전 혁신 체계를 체계적으로 구축하며 수소에너지 인프라 시설의 건설을 총괄적으로 추진하고 수소에너지 다원화 시범 응용을 안정적으로 추진하며 수소에너지 발전 정책과 제도 보장 체계를 계속 보완해야 한다고 주장했다.계획을 중심으로 1+N 정책 체계를 형성하다.이를 위해 수소에너지 산업을 발전시키는 중요한 의미를 충분히 인식하고 사상, 인식과 행동 통일에서 수소에너지 산업 발전의 전략 배치에 이르기까지 개혁과 혁신을 잘 하며 발전의 난제를 해결하고 자주 핵심 기술 장비의 공략을 잘 하여 기술, 시장, 체제 체제 등 분야에서 끊임없이 돌파적인 진전을 거두어야 한다.
2. 수소에너지 산업의 발전 개황
(1) 발전의 의미
전 세계 에너지가 청결화, 저탄화, 지능화로 발전하는 추세에서 수소에너지 산업을 발전시키는 것은 현재 세계 에너지 기술 변혁의 중요한 방향이 되었다.수소에너지는 에너지 구조의 청결화와 다원화를 보장하는 중요한 지탱자로서 전 세계 에너지 청결, 저탄소, 효율, 지속가능한 발전에 중요한 의미를 가진다.
수소에너지는 교통 운수, 공업과 건축 등 고탄소 배출 분야에서 대규모 탈탄, 탄소 강하를 실현하는 중요한 손잡이다.교통 운수 분야는 전 세계 탄소 배출의 두 번째 큰 배출원으로 총량의 약 25%를 차지한다.수소 연료 전지 운반 도구는 수소를 가하는 시간이 짧고 항속 거리가 길며 제로 배출의 특징을 가지고 큰 적재량, 긴 항속, 고강도의 교통 운송 체계에서 선천적인 장점을 가진다.공업 분야에서 수소에너지는 자신의 환원제와 연소열치가 높은 특성을 이용하여 강철, 야금, 석유화학, 시멘트의 생산 과정에서 원료로 사용되거나 고위열에너지를 제공하는 것이 공업 분야에서 깊이 있게 탄소를 탈출하는 중요한 수단이다.건축 분야에서 수소를 이용하여 천연가스 난방을 대체하는 것은 건축 분야의 에너지 소비 저탄소 전환을 실현하는 중요한 발전 방향이다.
수소에너지는 에너지 다원화와 청결화 분야에서 중요한 역할을 발휘할 것이다."2℃ 이하" 환경에서의 전 세계 에너지 전환은 재생에너지가 에너지 구조에서 차지하는 비율을 대폭 높여야 한다.수소에너지는 중요한 에너지 캐리어로서 시간 조절, 지역 간 배치와 품종 간 결합의 임무를 완성하고 다른 에너지 품종과의 전환을 실현하며 재생에너지의 수납을 향상시키고 장시간 저장 에너지를 제공하며 지역 물질 흐름과 에너지 흐름을 최적화시켜 다원화된 에너지 체계를 구축할 수 있다.분야별 결합에 있어 재생에너지를 이용하여 수소를 발전시켜 단말기 분야의 에너지 소비 수요를 충족시킬 수 있다.시공을 뛰어넘는 측면에서 전기망이 고비례의 재생에너지를 융합하면 공급과 수요의 불균형을 심화시키고 규모화를 통해 수소에너지를 저장함으로써 전기 사용의 피크를 조절할 수 있다.
수소에너지는 응용이 유연하고 광범위하여 기존의 에너지 인프라 시설을 충분히 이용할 수 있다.교통 운수 분야에서 순수 전기차에 비해 수소연료전지차는 항속 거리, 연료 보급 속도, 에너지 절약과 소음 감소 등 측면에서 종합적인 장점을 가지고 체험은 전통적인 연료차에 가깝고 사용자의 선호에 더욱 부합된다.에너지와 건축 분야에서 수소를 일정한 비율에 따라 천연가스관망에 직접 혼합하여 태우거나 수소를 이용하여 암모니아, 메탄올, 메탄을 합성하면 기존의 단말기를 대규모로 복용할 수 있고 인프라 시설을 대규모로 개조하고 업그레이드할 필요가 없다.
(2) 발전 배경
2015년에 196개국이나 지역 정부는 기후변화에 대응하기 위해 파리협정을 체결하여 2050년 전 세계 기온 상승폭이 산업혁명 전 수준에 비해 2℃를 넘지 않는 총체적인 목표를 확정했다.수소에너지는'제로 탄소'에너지로서 범상치 않은 탄소감소 능력을 가지고 있다. 국제수소에너지위원회의 예측에 따르면 2050년에 수소에너지의 규모화 응용은 60억 tCO2를 감축하여 배출량의 20%를 목표로 할 수 있다.이를 위해 전 세계 주요 선진국과 지역은 일련의 정책 조치를 내놓았다. 정상 발전 정책의 지도를 강화하고 연구 개발 투입을 강화하며 인프라 시설과 응용 시범 건설을 가속화하는 등 조치를 취해 수소 산업의 발전을 지속적으로 추진했다.
미국은 풍부하고 전면적인 정책을 바탕으로 수소에너지 전 산업 사슬의 발전을 중시하고 상업화 응용을 적극적으로 추진한다. 현재 전 세계 최대의 수소산업 시장을 가지고 있다. 미국 연료전지와 수소에너지협회(FCHEA)가 발표한 에 따르면 미국은 2030년에 수소 수요량이 1700만 t를 돌파하고 5600개의 수소충전소를 건설할 예정이며 수소산업 생산액은 1400억 달러에 달한다.유럽연합은 수소에너지를 신에너지 발전 전략과 저탄소 경제 모델의 주요 형식으로 삼아 전략적 차원에서 계획을 세우고 강력한 정책 지원을 통해 시장화 운영 아래 점점 완선해지는 수소에너지 산업 사슬을 만들었다. 그 중에서 독일은 유럽연합이 수소에너지를 발전시키는 가장 대표적인 국가이다. 수소에너지와 재생에너지의 융합 발전은 독일의 지속가능한 에너지 시스템과 저탄소 경제의 중요한 구성 부분이다.독일은 국가 수소 기술 조직을 전문적으로 설립하여 관련 분야의 업무를 추진했다.일본은 국가 전략 차원에서 수소에너지 사회 실현에 주력했다. 2014년에 발표된'에너지 기본계획'에서 수소에너지를 전력과 열에너지와 병렬된 핵심 2차 에너지원으로 포지셔닝하고'수소에너지 사회'를 건설하는 소망을 제시했다. 수소에너지가 교통, 가정, 공업, 더 나아가 전 사회 분야에서의 보급 응용을 통해 진정한 에너지 안전을 실현한다.한국은 수소에너지를 3대 전략 투자 분야 중 하나로 삼아 여러 가지 장려 정책을 내놓아 연료전지의 교통과 발전 분야에서의 보급 응용을 가속화시켰다. 한국의 에 따르면 2040년에 그의 국내 수소 연간 공급량은 526만t에 달할 것으로 예상된다. 수소충전소는 1200개로 늘어날 예정이고 수소연료전지 자동차의 누적 생산량은 620만 대에 달한다.다시 말하면 미국, 유럽연합, 일본과 한국은 수소에너지 발전을 국가/지역 전략 차원으로 향상시켰고 다년간의 정책 유도를 통해 대형 기업이 이끌고 비교적 성숙한 수소에너지 관련 산업 사슬을 구축했다. 수소를 제조하고 저장하고 운반하며 수소를 사용하는 분야에서 선진적인 핵심 기술을 쌓았다.상술한 국가와 지역이 수소에너지 산업에 대한 투입과 미래 계획에 따라 수소에너지는 점차적으로 대규모로 응용되고 에너지 분야에서 매우 중요한 위치를 차지할 것이다.
3. 중국 수소에너지 산업 발전의 전략적 수요
우리나라는 국가의 자주적 공헌력을 높이고 더욱 강력한 정책과 조치를 취한다. 이산화탄소 배출력은 2030년까지 최고치에 도달하기 위해 노력하고 2060년까지 탄소중립을 실현하도록 노력한다.전 세계 에너지 소비 제1대국으로서 오랫동안 우리나라의 에너지 구조는'일탄독대'특징을 보였다.'쌍탄소'목표를 실현하기 위해서는 석탄을 위주로 하는 에너지 체계의 전환을 가속화해야 한다. 재생에너지를 대대적으로 발전시키는 것 외에 다른 제로 탄소원을 중요한 보충으로 해야 한다.그 중에서 수소에너지의 작용은 다음과 같은 몇 가지 측면에 나타난다.
(1) 수소에너지는 교통, 철강, 화학공업 등 분야의 대규모 탄소 감축을 촉진할 수 있다
교통 분야에서 수소연료전지 자동차는 주입 시간이 짧고 항속 거리가 길며 큰 적재량, 긴 항속, 고강도의 도로 교통 운송 체계에서 선천적인 장점을 가진다. 순수한 전동 노선에 비해 수소연료전지에서 무거운 카드는 단말기 사용자의 사용 습관에 더욱 부합된다.녹수소 생산과 결합하여 수소연료전지자동차는 우리나라 도로교통 분야의 탄소 배출 감소를 추진하는 주요한 경로 중의 하나이다.공업 분야에서 철강과 화학공업 등 전력을 주요 에너지로 공급하지 않는 고에너지 소모 산업은 공업 절차가 여전히 화석 에너지에 고도로 의존하고 있다.철강 공업의 석탄 소모를 줄이는 핵심은 기존의 석탄을 주요 환원제와 연료로 하는 용광로 제철 공예를 바꾸는 것이다.녹수소를 결합한 수소 야금 기술은 철강 산업의 녹색 저탄소 발전의 궁극적인 방향이다.전기에너지와 수소에너지 대체, 이산화탄소 포착 기술은 화학공업 업계의 탄소 배출을 현저히 낮출 수 있다.녹색수소를 통해 녹색합성암모니아와 이산화탄소에 수소를 첨가하여 메틸알코올, 에탄올 등 연료를 대체하여 생산하고 비닐, 아크릴, 방향탄화수소 등 유기재료를 이용하여 가장 중요하고 기본적인 화학공업 원료를 합성하여 이산화탄소 포착 후의 규모화 이용 문제를 해결하는 것은 화학공업 분야에서 탄소 중화 목표를 실현하는 중요한 경로이다.이를 통해 알 수 있듯이 수소에너지는 에너지 소비 구조를 최적화하고 관련 분야의 깊이 있는 탈탄소를 해결하는 중요한 방안이다.
(2) 전기에너지로 수소를 제조하여 재생에너지의 다용도 효율적인 이용을 촉진하고 고비례 재생에너지 전력 시스템의 안전한 운행을 지탱한다
'14, 5'기간에 중국 주민들의 에너지 소비 수준 성장은 연평균 2%에 이를 것으로 예상되고 2025년에 에너지 수요는 55억 tce에 이를 것이며 에너지 소비 총량의 성장 공간이 매우 크다.재생에너지 개발을 확대하는 것은 중국 에너지 업계가 자원 제약과 탄소 배출의 제약 아래 에너지 보장 능력을 향상시키는 주요한 경로이다.재생에너지 설비가 증가함에 따라 고비례 재생에너지 전량 장면은 부하보다 몇 배의 설비 용량을 필요로 한다.재생에너지의 장시간 고출력은 시스템의 수납, 안전과 저장 기술에 큰 도전을 가져온다.저전력 시간대에 전력 시스템은 일반 에너지 등 비재생 에너지 기기의 전력 균형을 실현해야 한다.측정에 의하면 국가전망유한공사 경영구는'14·5'말에 유연성 자원 수요가 7억kW에 이를 것으로 예상된다. 그 중에서 부하 피크 곡차 피크 수요는 3분의 2 이상을 차지하고 재생에너지 피크 수요는 15.7%를 차지한다.미래의 전력 시스템의 유연한 조절 능력은 매우 중요하고 전력 시스템의 균형 안전 전체 국면과 직결되어 재생에너지의 수납 이용 수준을 결정한다.수소의 대규모, 장시간 저장 장점을 발휘하고 전해수제 수소 저장을 유연성 자원으로 대규모로 배치하여 전원 측면과 전력망 측면에서 재생에너지의 변동성을 추적하고 시스템의 여분의 전력을 삭감하는 데 유연하게 응답하여 재생에너지의 전력 시간, 공간 이동을 실현하여 에너지 공급의 질을 효과적으로 향상시키고 재생에너지의 수납 이용 수준을 향상시킨다.
(3) 수소에너지는 중국의 다원화된 에너지 공급을 풍부하게 하고 에너지 공급과 수요의 안전을 보장하는 데 도움이 된다
'부탄, 빈유, 소기'자원의 자질의 영향을 받아 중국의 에너지 소비는 장기적으로 석탄에 의존하고 가스 자원의 대외 의존도는 높아지지 않는다.2021년에 중국의 에너지 소비 총량은 약 52.3억 tce이고 청결 에너지 소비는 25.3%, 석탄 소비는 56% 를 차지한다.에너지 공급과 소비 품종은 비교적 단일하고 석탄을 위주로 하며 석유는 그 다음으로 에너지 공급과 수요의 균형과 에너지 가격의 안정성은 국제 에너지 시장의 변화와 중대한 위기 사건의 충격을 받기 쉽다.전기에너지로 수소를 제조하여 재생에너지 개발과 다용도의 효율적인 이용을 촉진한다.'재생에너지와 녹색에너지'의 새로운 자원禀赋관에서 수소전기는 협동하여 다원화되고 청결한 에너지 공급 체계를 구축하고 천연가스에 수소를 섞는 관망 계획을 추진하여 천연가스의 피크 조절 능력을 향상시키고 에너지 공급 안전 보장을 강화한다.그 밖에 수소연료전지는 예비 응급전원으로 사용되고 공공 안전 유지 분야에서 영향력을 발휘할 수 있다. 앞으로 5G 기지국과 빅데이터 센터의 건설에 따라 수소에너지 예비 응급전원의 응용 장면은 더욱 확대될 것이다.수소에너지가 연료전지, 녹색화학공업과 녹색강철 분야에서의 응용과 결합하여 수소로 기름을 대신하고 수소로 석탄을 대신하여 단말기의 에너지 다원화, 청결화를 추진한다. 녹색수소 공급과 결합하여 에너지 공급 측과 수요 측의 양방향 협동을 추진하고 에너지 공급과 수요의 안전을 보장한다.
(4)'삼북'지역의 재생에너지와 녹수소 개발 구조를 가속화하고 현지 경제 사회의 저탄소, 녹색, 지속가능한 발전을 실현한다
재생에너지로 수소를 제조하는 기술이 보완되고 원가가 끊임없이 낮아짐에 따라 중국의 풍력, 광볼트 자원이 풍부한 삼북 지역은 신형 자원인 부광 지역이 될 것이다.수송과 수납의 제한을 받아 풍전과 광볼트 자원이 전면적으로 개발되지 못하게 되었다.중국의 II‍류 지역을 예로 들면 수소 제조 설비의 고정 투자와 운행 유지 보수 비용을 종합적으로 고려한 후에 풍전 광볼트 발전의 고망제 수소는 킬로그램당 원가가 20위안보다 적고 더욱 규모화된 후에 15위안을 넘지 않는 수준으로 떨어질 전망이다.전해수제수소공예는 1t의 수소를 제조할 때마다 10t의 물만 소모하면 된다. 녹수소 개발은 중국 서북지역이 녹수소산업 발전으로 인해 수자원이 부족하게 하지 않는다.재생에너지 전해수제 수소가 얻은 수소의 순도와 품질은 상대적으로 높고 정제, 탈탄 후의 종합 원가를 총괄적으로 고려한다. 현재 재생에너지 수소제는 이미 중국 풍광이 풍부한 지역에서 초보적으로 경제성을 가지고 있다.녹수소 보장과 녹색공업 체계 구축을 바탕으로'삼북'지역은 현지 오염 배출과 탄소 배출 수준을 증가하지 않는 토대에서 중국의 신형 고적재력 산업 집적지가 될 것이다. 그리고 재생에너지 개발을 바탕으로 집적하여 재생가능 발전장비 제조, 전해수제 수소장비 제조, 녹색화학공업, 녹색야금 등 신흥산업 집단을 형성할 것이다.근본적으로 우리나라 서북 지역의 경제 지속 순환 모델을 세우다.
4. 우리나라 수소에너지 산업의 발전 현황
(1) 산업 규모
최근 몇 년 동안 우리나라 수소에너지 산업의 발전이 빨라지고 산업 규모가 끊임없이 커지고 있다.《중국 수소에너지 및 연료전지산업백서 2020》의 데이터에 따르면 중국의 수소 생산 능력은 매년 4100만 t, 생산량은 매년 약 3342만 t이다.2021년 말까지 중국은 이미 수소충전소 255개를 건설했고 수소연료전지 자동차 보유량은 약 9315대로 이미 전 세계에서 가장 큰 수소생산국과 연료전지 상용차 시장이 되었다.산업 미래 계획을 보면 현재 베이징시, 하북성, 상하이시, 하남성, 절강성, 산동성, 사천성, 충칭시, 산서성, 내몽고자치구, 광저우시, 무한시, 소주시, 불산시, 란저우시 등 수십 개 성(시)과 지역에서 수소 산업 발전 계획/실시 방안/행동 계획을 발표했다.이미 발표된 지방계획에서 2025년까지 연료전지 자동차의 누적 보급량은 15만 대를 넘어설 것이고 수소충전소는 1000개를 넘어설 것이며 수소에너지 산업의 누적 생산액은 9600억 위안을 넘어설 것으로 예상된다.또 연구개발 투입을 보면 우리나라의 수소에너지 구조가 늦었지만 연구개발 예산 투입 증가폭이 가장 큰 국가가 되고 있다.
(2) 산업 구조
다년간의 과학 기술 연구를 통해 중국은 일부 수소에너지 인프라 시설과 연료전지 관련 핵심 기술을 파악하고 국가 표준 112항을 제정하여 일정한 산업 장비와 연료전지 완성차의 생산 능력을 갖추었다.현재 중국 수소에너지 산업의 전체적인 특징은 다음과 같다. 첫째, 업계가 신속하게 발전하고 많은 성에서 잇달아 문건을 발표하여 수소에너지 산업의 관건적인 기술, 핵심 장비와 혁신 능력을 가진 기업을 육성하고 관건적인 재료와 핵심 부품과 수소 제조, 저장, 수소 충전소, 연료전지 자동차, 연료전지 발전 시스템 등 중점 프로젝트를 구축하기 시작하면서 국내 수소에너지 산업은 신속한 발전 추세를 보이고 있다.둘째, 대형 에너지 기업이 입국하기 시작했고'충전, 수소 첨가 등 시설 건설 추진'이 2019년 국무원 정부 업무보고에 포함됨에 따라 중국 석유화학공업그룹유한공사, 국가에너지그룹, 중국 석유천연가스그룹유한공사, 국가전력투자그룹사 등 대형 에너지 기업이 수소 산업 구조를 확대하고 수소 인프라 시설 분야의 투자가 점차적으로 전개되었다.셋째, 지역성