[월간수소경제 박상우 기자] 지금 전세계의 화두는 바로 ‘탄소중립’과 ‘에너지 안보’다. 주요국들은 탄소중립 달성과 에너지 안보 강화를 위해 다양한 정책들을 쏟아내고 있다. 특히 이 둘을 실현할 수 있는 핵심 수단인 수소에너지 역량을 키우는 데 집중하고 있다.
이런 가운데 미국의 행보가 심상치 않다. 미국은 수소를 포함한 청정에너지 산업을 육성하기 위해 천문학적인 규모의 지원책을 잇따라 내놓고 있다. 조 바이든 미국 대통령은 지난 대선에서 ‘2035년까지 환경과 청정에너지 산업에 2조 달러를 투자하겠다’라는 공약을 발표한 바 있다.
여기에 바이든 행정부는 공급망 확보와 산업 경쟁력 제고를 위해 ‘바이 아메리칸(Buy American)’을 강화한 ‘메이드 인 아메리카(Made in America)’를 만들고 내놓은 정책마다 이를 반영하고 있다.
메이드 인 아메리카의 주요 내용은 △자국산 물품 인정기준 및 우대조건 강화 △바이 아메리카 정책 이행체계 개편 △바이 아메리카 예외 적용 관리 엄격화 △조달 절차의 투명성 제고 등이다.
지난해 12월에는 2050년 탄소중립을 달성하기 위한 행정명령을 발동했다. 주요 내용은 △2030년까지 온실가스 배출 65% 감축 △약 60만 대의 연방정부 소속 차량을 2035년까지 전기차로 교체 △약 30만 동의 연방정부 건물이 사용하는 에너지를 2030년부터 탄소배출이 없는 에너지로 전환해 2045년까지 탄소중립 달성 △매년 6,500억 달러 규모의 탄소중립 상품 및 용역을 구매해 2050년까지 재화 및 용역과 관련한 모든 연방정부 계약에서 탄소중립 달성 등이다.
대규모 지원책 잇따라 마련
지난해 9월 과학기술정보통신부와 한국에너지기술연구원은 온라인에서 ‘제2회 수소경제와 한국의 수소 기술 심포지엄’을 개최했다.
이 심포지엄에 참여했던 수니타 사티야팔 미 에너지부(DOE) 수소・연료전지기술국장은 “바이든 대통령이 지난 4월 에너지부 장관에게 기후위기를 해결할 결정적 기술 개발에 속도를 내 달라고 요청했다”며 “미 정부는 수소를 탄소중립을 위한 핵심 수단으로 보고 있다”고 밝힌 바 있다.
바이든 행정부는 이러한 기조를 바탕으로 수소경제 활성화에 필요한 기술을 개발하고 산업을 육성하기 위한 지원책을 잇따라 내놓으며 강력한 드라이브를 걸고 있다.
DOE는 지난해 6월 향후 10년 동안 풍부하고 저렴하며 신뢰할 수 있는 청정에너지 솔루션의 개발을 촉진하기 위해 ‘에너지 어스샷 이니셔티브(Energy Earthshots Initiative)’를 출범시켰다. 이는 유망 청정에너지의 기술 과제와 비용 문제를 극복할 수 있도록 DOE 산하 과학부, 응용에너지부, 에너지고등연구계획국이 협력할 수 있는 통합프로그램을 제공한다.
그 첫 번째 프로젝트가 바로 ‘수소 샷(Hydrogen Shot)’이다. 이 프로젝트는 현재 1kg당 5달러인 청정수소 생산비용을 10년 안에 1달러로 낮추는 ‘1・1・1’ 목표를 달성하는 것이다. 이 목표를 달성하면 청정수소 생산을 늘려 수요를 5배 높일 수 있을 것으로 DOE는 전망한다.
DOE는 이를 위해 31개 프로젝트에 5,250만 달러를 지원한다고 발표했다. DOE가 지원하는 기금에는 에너지효율재생에너지 사무소(EERE)의 3,600만 달러, 화석에너지탄소관리국(FECM)의 1,650만 달러가 포함됐다.
EERE가 지원하는 프로젝트는 △수전해 제조 방식의 개선과 조립 간소화를 통한 비용 절감 △생물학적・전기화학적 접근을 포함한 청정수소 생산 △더 효율적이고 내구성이 뛰어난 연료전지 하위 시스템 및 구성 요소 △미국 내 수소 공급망 구성 요소 및 연료 보급 기술 △연료전지시스템, 수소생산 경로와 수소저장 기술의 비용과 성능 평가를 위한 분석 등 총 19개다.
또 FECM이 지원하는 프로젝트는 △R-SOFC 시스템을 통한 수소생산 효율, 신뢰성과 내구성 △수소생산을 위한 R-SOFC 기술의 재료, 제조 및 미세구조 개선을 통한 비용 절감 △증기메탄개질 및 메탄자열개질 플랜트의 상업 규모 고급 CCUS 시스템의 초기 엔지니어링 설계 △100% 수소 연소 및 수소와 천연가스 혼소를 위한 가스터빈 연소시스템 개발 등 총 12개다.
그로부터 5개월 후인 지난해 11월 바이든 대통령은 1조2,000억 달러 규모의 ‘초당적 인프라 투자 및 일자리 법(IIJA)’에 서명했다.
DOE는 IIJA에 따라 5년간 95억 달러를 투입해 청정수소 인프라를 구축할 계획이다. 이 중 80억 달러는 생산자, 소비자 및 지역 연결 인프라 네트워크를 구축해 청정수소 사용을 확대하기 위한 ‘청정수소허브’를 조성하는 프로젝트에, 10억 달러는 수전해 연구개발 보조금으로, 5억 달러는 청정수소 생산・운송・저장・사용 장비를 연구하고 실증하는 데 투입된다.
미국의 싱크탱크인 전략국제문제연구소(CSIS)에 따르면 지난 7월까지 청정수소허브 조성 프로젝트 공모에 캘리포니아, 뉴욕, 애리조나, 펜실베이니아, 휴스턴, 켄터키 등 각 주정부가 이끄는 22개의 컨소시엄이 신청서를 제출했다. DOE는 여러 심사를 거쳐 2023년 5월 6~8개의 컨소시엄을 최종 선정할 계획이다.
이 중 그린수소, 블루수소, 핑크수소를 같이 생산・활용하겠다고 밝힌 곳은 총 3곳으로 일리노이주・인디애나주・미시간주로 이뤄진 중서부 컨소시엄, 오하이오주 청정수소 컨소시엄, 아칸소주・루이지애나주・오클라호마주로 이뤄진 HALO 컨소시엄이다.
애리조나주 컨소시엄과 오하이오주의 중서부 원자력수소 컨소시엄은 그린수소와 핑크수소를, 휴스턴주 컨소시엄은 그린수소와 블루수소를 함께 생산・활용할 계획이라고 밝혔다.
미 정부는 IIJA에 이어 아동・노동・장애인에 대한 복지 확대, 의료보험 보장 강화, 기후위기 예산 확대 등 바이든 대통령이 대선 때 내걸었던 공약이 포괄된 2조 달러 규모의 ‘더 나은 재건 법안(Build Back Better Act, BBB)’ 도입을 추진했다.
그러나 중도・보수 성향으로 분류되는 조 맨친 민주당 소속 상원의원이 “해당 법안이 인플레이션을 악화시킬 수 있다”라며 반대하면서 의회 통과가 불투명해지자 바이든 행정부는 BBB를 축소・수정한 새 경제 패키지 법안인 ‘인플레이션 감축법(The Inflation Reduction Act of 2022, IRA)’을 마련했다.
BBB를 반대했던 조 맨친 의원이 끝내 찬성표를 던지면서 미국시간으로 지난 8월 17일 바이든 대통령의 서명을 거쳐 ‘인플레이션 감축법’이 최종 발효됐다.
美 청정수소 산업 성장동력
IRA는 연간 이익 10억 달러 이상 기업에 최소 15% 법인세 부과, 자사주 매입 1% 과세, 건강보험 처방약 가격제 개편 등을 통해 7,370억 달러의 재원을 확보해 4,370억 달러를 에너지 안보 및 기후변화 대응, 의료보험 지출 확대 등에 투자하고 정부 재정 부채를 3,000억 달러 이상 줄이는 것을 골자로 한다.
이 중 에너지 안보 및 기후변화 대응과 관련된 정책에 3,750억 달러를 투입할 계획이다. 이를 통해 2030년까지 온실가스 배출량을 2005년 대비 40% 감축한다는 목표다.
주요 내용은 △태양광 패널, 풍력 터빈, 배터리 생산 및 필수 광물 정제 세액공제 △친환경 기술 생산시설 건설 세액공제 △친환경 발전 및 에너지저장에 대한 세액공제 △산업생산의 온실가스 배출 저감에 대한 세액공제 및 보조금 지원 △친환경에너지 기술 발전 △미국산 친환경차 구매 시 세액공제 △버스, 쓰레기수거차 등 대형 친환경차 지원 확대 등이다. 신재생에너지 관련 세액공제 및 투자액만 최소 1,165억 달러다.
무엇보다 청정수소 생산 촉진과 관련 기술개발 발전을 위해 청정수소 생산에 대한 인센티브를 제공하는 조항이 신설됐다. 섹션 45V(Section 45V)라고 불리는 이 조항은 이산화탄소 배출량에 따라 청정수소 생산에 대한 세액공제를 차등 적용한다.
세액공제 항목은 생산세액공제(PTC)와 투자세액공제(ITC)로 나뉜다. PTC는 수소생산량 당 일정 금액의 세금을 10년간 공제해주는 제도이며, ITC는 수소생산설비 및 기술 투자비의 일정 비율에 해당하는 금액을 공제해주는 제도다. 이 둘을 중복해서 적용할 수 없어 대상자는 둘 중 하나를 선택해야 한다.
세액공제율을 결정하는 기준은 ‘적격 청정수소’를 1kg 생산할 때 나오는 이산화탄소 배출량이다. 적격 청정수소란 재생에너지를 통해 전력을 공급받아 1kg의 수소를 생산될 할 이산화탄소 배출량이 4kg 이하인 수소를 말한다. 즉 이산화탄소 배출량이 4kg 이상이면 적격 청정수소에 해당하지 않아 세액공제를 받지 못한다.
이는 BBB 때보다 강화됐다. BBB에도 수소생산 시 이산화탄소 배출량에 따라 세제 혜택을 차등적으로 부여하는 PTC 정책을 확대하는 정책이 포함됐다. 여기서 적격 청정수소는 이산화탄소 배출량이 6kg 이하인 수소로, 이산화탄소 배출량이 1kg 이하일 경우 수소 1kg당 최대 3달러의 세제 혜택을 받는다.
그런데 BBB 도입이 무산될 것으로 예상되자 바이든 행정부는 BBB 축소판인 IRA를 만들며 해당 기준을 6kg에서 4kg으로 강화한 것으로 보인다.
또 IRA에서 규정하는 ‘적격 청정수소생산시설’에서 생산해야 한다. 자격을 갖추기 위해서는 PTC 또는 ITC를 청구하는 납세자가 해당 시설을 소유하고 ‘적격 청정수소’를 생산해야 하며 건설은 2033년 1월 1일 이전에 시작돼야 한다.
이산화탄소 배출량 기준은 연방청정대기법에 따른 것과 같은 의미가 있으며, 미국 아르곤국립연구소의 온실가스 배출량 산정 시스템에 의해 결정되는 생산 시점까지의 배출만 포함하도록 규정하고 있다.
이러한 조건을 충족한 대상자는 PTC 또는 ITC를 선택해 세액을 계산한다. PTC의 경우 적격 청정수소생산시설을 가동한 날부터 과세 연도마다 이산화탄소 배출량 기준에 기초한 0.6달러의 적용 비율에 청정수소 생산량을 10년 단위로 곱해 계산한다.
이산화탄소 배출량이 2.5~4kg이면 세액공제율은 20%, 1.5~2.5kg은 25%, 0.45~1.5kg은 33.4%, 0.45kg 이하는 100%다. 즉 세액공제율이 100%면 수소 1kg 생산 시 0.6달러의 세액공제를 받을 수 있다.
ITC는 이산화탄소 배출량 기준에 따른 세율에 적격 청정수소생산시설에 대한 투자를 곱한 값에 적용 가능한 백분율을 곱한다. 이산화탄소 배출량이 2.5~4kg이면 세액공제율은 1.2%, 1.5~2.5kg은 1.5%, 0.45~1.5kg은 2.0%, 0.45kg 이하는 6%이다.
여기에 제조업을 활성화하기 위해 미연방국세청이 청정수소 세액공제 시행지침을 공표한 날로부터 60일 이전에 생산시설의 공사를 시작하면 해당 시설은 법에 따라 사용 가능한 세액공제의 5배를 받을 수 있다.
이를 통해 PTC를 선택한 대상자는 수소 1kg 생산 시 최대 3달러의 세액공제를, ITC를 선택한 대상자는 최대 30%의 세액공제를 받을 수 있을 것으로 보인다.
또 납세자가 낸 예상 세금액이 실제 세금액을 초과하면 초과한 금액을 현금으로 환급해주는 ‘다이렉트 페이 옵션(Direct Pay Option)’과 납세자가 세액공제를 관련 없는 제삼자에게 양도해 수익을 창출할 수 있는 권한이 부여된다.
이와 함께 CCS에 대한 인센티브를 제공하는 조항도 포함됐다. 먼저 이산화탄소를 포집했거나 땅속에 저장했을 때 제공되는 세액공제를 1톤당 50달러에서 85달러, EOR(Enhanced Oil Recovery)와 같이 이산화탄소를 활용했을 때 제공되는 세액공제를 1톤당 35달러에서 60달러로 상향했다. 대기 중 이산화탄소를 포집해 땅속에 저장하면 1톤당 180달러, 활용하면 130달러의 세액공제를 제공할 예정이다.
배터리전기차, 플러그인하이브리드, 수소전기차를 신차로 구매하면 대당 최대 7,500만 달러, 중고차는 최대 4,000달러, 트럭・버스 등 상용차는 최대 4만 달러의 세액공제를 받을 수 있다. 여기에 기업별로 친환경차 판매대수를 20만 대까지 제한하던 규정을 없애 친환경차 수요 폭발을 유도한다는 방침이다.
이와 관련된 예산 중 10억 달러는 친환경 상용차 보급에, 20억 달러는 2031년까지 친환경차 생산을 위해 제조시설을 개조하는 업체에 보조금을 지원하는 형태로 사용된다. 수소충전소 등 연료 공급 기반 시설이 있는 부동산에 대한 세액공제도 제공된다.
이에 대해 앤드류 마쉬 플러그 CEO는 지난 8월 9일에 열린 2022년 2분기 실적 컨퍼런스콜에서 “IRA가 통과됨에 따라 수전해 시스템과 그린수소 사업의 붐이 예상된다”라며 “비료 제조와 같이 현재 그레이수소를 사용하는 모든 애플리케이션은 이제 경쟁력 있는 가격으로 그린수소를 구입할 수 있게 될 것”이라고 밝혔다.
미국의 CNBC는 시장조사분석가들의 말을 인용해 “IRA이 절대적인 게임체인저”가 될 것으로 전망했다.
CNBC는 “청정수소를 생산하기 위해서는 큰 비용이 들지만 투자를 받기가 어려웠다”라며 “이제는 기업들이 손해를 보지 않고 청정수소 시장에 진출할 수 있는 기회를 창출할 수 있게 됐으며 미 정부는 IRA와 IIJA를 통해 7~8년 안에 청정수소 산업을 발전시킬 수 있어야 한다”라고 밝혔다.
미국의 환경・에너지 전문 매체인 리소스(Resources)는 “IRA의 모든 인센티브가 어떻게 함께 작동하고 저탄소 수소생산과 고탄소 수소생산 간의 가격 차이를 어느 정도까지 줄일지는 여전히 매우 불분명하다. 그러나 IIJA만으로 불투명했던 수소경제 활성화의 길을 IRA가 가능성을 높여줄 것으로 보인다”고 전망했다.
미국의 청정수소산업 전망은?
한국전력 경영연구원이 지난 2월에 발간한 ‘글로벌 수소전략 수립 동향과 미국의 청정수소 확대 전략 및 전망’에 따르면 현재 미국에서 추진 중인 청정수소 관련 프로젝트는 48개이며 생산 부문이 19개(그린수소 11개, 블루수소 8개), 수요 부문이 20개(전력 15개, 수송 3개, 산업 2개), 운송・저장 부문이 9개(운송 5개, 저장 4개)다.
이 중 그린수소 생산을 위해 계획된 수전해 설비용량이 글로벌 총 설비용량의 3% 수준인 1.3GW이며 수소연료 발전설비 보유량은 글로벌 총 발전설비 보유량의 43% 수준이지만 산업부문의 활용 계획이 적다.
예를 들어 플러그는 여러 업체와 협력관계를 구축하며 글로벌 그린수소 생산능력을 확대하고 있다. 올해 말까지 일일 그린수소 생산량을 70톤까지 끌어올리고 2028년까지 전세계에서 하루 1,000톤의 그린수소를 생산한다는 목표를 세웠다. 북미에서는 2025년까지 하루 500톤의 그린수소를 생산한다는 계획이다.
그 일환으로 지난 4월 플러그는 미국의 화학기업인 올린 코퍼레이션(Olin Corporation)과 그린수소 생산・판매를 전담할 합작회사를 설립하고 미국 루이지애나주 세인트 가브리엘 지역에 하루 15톤의 그린수소를 생산하는 공장을 건설하기로 했다.
이를 통해 플러그는 월마트에 하루 20톤, 아마존에 하루 30톤의 액화그린수소를 공급할 계획이다.
이런 가운데 IIJA가 발효돼 2026년까지 청정수소 활성화에 95억 달러가 투입될 예정이다. 이에 따라 2026년까지 3.88GW의 그린수소 생산설비 구축이 예상되며 민간투자를 포함하면 18.16GW까지 늘어날 것으로 보인다.
또 현재 미국 수소산업은 산업용으로 1,100만 톤 이상의 수소를 생산하고 있는데 미국 정부의 다양한 탄소중립 정책과 청정수소 산업육성 정책에 따라 최대 8천만 톤의 화석연료가 수소로 대체될 것으로 예상된다.
먼저 주택용 난방으로 사용되는 천연가스의 경우 지난 2020년 사용량인 7조8,000억m³의 50%를 대체하려면 최대 2,850만 톤, 산업용 연료로 사용되는 화석연료의 경우 2018년 사용량인 1경4,834조Btu의 50%를 대체하려면 2,700만 톤의 수소가 필요할 것으로 보인다. 수소환원제 등 철강산업의 탄소중립을 위해 필요한 수소가 420만 톤에 달할 것으로 예상된다.
발전 분야의 경우 수소혼소 등을 통해 242GW의 가스터빈 설치량(2020년 기준)을 100% 대체하려면 1,500만 톤의 수소가 필요하며 대형차를 디젤에서 수소로 대체할 경우 2040년 연료전지차의 연간 수소사용량은 140만 톤 이상으로 증가할 것으로 전망된다.
IIJA 도입에 따른 전망이 이같이 나온 상황에서 저렴한 청정수소 생산을 촉진하는 IRA가 발효됨에 따라 청정수소 생산량과 수요량에 대한 예상치가 더욱 증가할 것으로 보인다.
