New Industry Policy Research-New Industries and the HydrogenEconomy: Utilization Strategies forSmall and Medium-Sized Reactors

기후변화 대응과 에너지 전환이 전 세계적인 화두로 떠오르면서 우리나라는 산업 육성과 에너지 전환 노력을 병행해야 하는 과제에 직면해 있다. 수소에너지는 이러한 에너지 전환과 산업 육성을 동시에 가능하게 하는 신성장동력으로 인식되고 있으며, 특히 앞으로의 국제적 에너지 전환요구에 대응하기 위해서는 국내 청정수소 생산 관련된 산업 생태계를 구축하는 것이 중요하다. 본 연구는 대규모 수소 수요를 충족시키기 위한 국내 청정수소 공급 여건을 검토하고, 무탄소 발전원으로 주목받고 있는원전과 중소형 원자로(SMR)를 활용한 청정수소 생산 가능성을 탐색하여 국내 청정수소경제 활성화방안 및 정책적 시사점을 도출하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 본 연구에서는 국제기구 보고서, 국가별 정책자료, 선행 연구자료 등을 기반으로 한 문헌분석을 토대로 원전 및 중소형 원자로를 활용한국내 청정수소의 균등화 생산 비용(Levelized Cost of Hydrogen, LCOH)을 추정하고, 신산업으로서 원전 및 중소형 원자로 기반 수소의 시장 규모를 전망하고자 하였다.
본 연구의 제 1장에서는 연구의 개요에 대해 설명하고, 본격적인 연구 내용은 제 2장부터 제시하였다. 제 2장에서는 최근 도래한 글로벌 에너지 전환 요구 동향에 대해 살펴보고, 에너지 전환 요구에 대한 대응수단으로서 수소경제의 역할에 대해 탐구하였다. 수소에너지의 기본적인 특징과 수소경제의밸류체인 전반에 대해 살펴보고, 에너지 전환 시대의 온실가스 감축수단으로서 수소가 가지는 의미에대해 짚어보았다. 연소과정에서 온실가스가 발생하지 않으면서도 기존 화석연료를 대체할 수 있다는수소에너지의 장점으로 인해 향후 에너지시스템에서 수소에너지의 역할이 클 것으로 예상된다. 다만, 이러한 수소에너지가 청정한 생산 경로를 통해 이루어져야만 진정한 에너지 전환이 가능할 것임을 확인하였다.
제 3장에서는 우리나라의 수소경제 정책 추진 동향을 신산업정책과 기후·에너지 정책으로 구분하여 살펴보았다. 특히 최근 전 세계적으로 화두가 되고 있는 우리나라의 청정수소 인증제의 수립 및 운영 동향을 소개하고, 주요국 수소 인증제와의 공통점 및 차이점 분석을 통해 향후 국내 청정수소 생산및 활용에 대한 시사점을 제시하였다. 우리나라의 청정수소 인증제는 다른 국가의 수소인증제 보다 광범위한 수소 생산 기술을 포괄하고 있어 원전 및 중소형 원자로 기반의 수소 등과 같이 다양한 생산 경로의 확대에도 긍정적인 기여를 할 수 있을 것으로 판단된다.
제 4장에서는 국내외 원전 및 중소형 원자로 정책 추진 현황을 정리하였다. 무탄소 전원에 대한 수요가 증가함에 따라 주요국에서는 기존 대형원전의 수명을 연장하거나 신규 원전을 확대하는 등 원전시장을 확대해나가고 있다. 또한, 안정성과 활용성 측면에서 대형원전 보다 유용하다고 평가되는 중소형 원자로에 대한 기술 개발 및 보급 정책도 활발히 이루어지고 있음을 확인하였다.
제 5장에서는 원전과 수소 산업의 연계 가능성을 검토하기 위해 원전 수소의 생산 가능성을 기술적·경제적 관점에서 검토하였다. 원전과 중소형원자로를 수소 생산 목적으로 활용하는 것은 전력계통의 안정성 확보, 국내 에너지 안보 강화, 수소 산업 생태계 조성 측면에서 유용성이 크다. 이러한 유용성으로 인해 미국, 영국, 일본 등 주요국에서 원전 수소 프로젝트를 추진하고 있으며 국내에서도 원전수소 실증 프로젝트를 진행 및 계획하고 있었다. 국내 원전 수소의 경제성 분석 결과 원전과 중소형 원자로로 청정수소를 생산하는 경우 균등화 수소 생산단가는 수전해기에 투입되는 전기의 가격에 따라결정된다는 것을 확인하였다. 대형원전의 평균적인 정산단가인 1kWh당 56.3원을 적용할 시 알카라인 수전해는 5,237원/kgH2, PEM 수전해는 5,395원/kgH2, 고온수전해는 5,873원/kgH2 수준의수소생산단가를 보여 해외 도입 청정수소(수소 1kg당 4,581원~5,380원)와의 가격 경쟁력이 있을 것으로 예상된다. 그러나 현재 가동원전의 경우 수전해 수소 생산을 위해서는 원전 전력이 아닌 그리드에 연결된 전력을 수전 받아 공급해야한다. 이때 산업용 전기요금(을)이 적용되어 약 136.4원/kWh의전기 가격이 수소 생산단가에 반영되어 수소 생산 단가는 10,000원/kgH2 이상으로 높아져 가격 경쟁력 확보가 어려움을 확인하였다.
앞 장의 분석결과를 토대로 제 6장에서는 원전-수소 연계 신산업 생태계 조성을 위한 선결과제를제시하였다. 특히 원전 수소 경제성 확보방안 및 법·제도적 선결과제 등을 검토하여 원전-수소 연계신산업 창출을 위한 정책적 시사점을 제시하였다. 본 연구에서는 원전 및 중소형 원자로 기반 수소의경제성을 확보할 수 있는 지원 제도를 마련하고, 산업부문에서 수소 활용을 촉진하여 안정적인 수요처를 확보하는 것이 중요하다는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 원전 수소 산업 생태계 조성을 위해 선결되어야 할 법·제도적 개선 및 주민수용성 확보 등을 위한 정부·민간·학계의 지속적인 노력이 필수적임을 강조하며 향후 국내에서의 원전-수소 신산업에 대한 희망적인 기대를 내비친다.