[월간수소경제 이종수 기자] 올해 국내에서 세계 최초로 수소발전 입찰시장이 열린다. 수소발전은 수소 또는 수소화합물(암모니아)을 연료로 사용해 전기를 생산하는 친환경 발전원으로, 원전·재생에너지와 같은 무탄소 발전원 중 하나이다. 수소발전 입찰시장은 사업화 단계에서 연료전지 등 수소발전 산업에 예측할 수 있는 안정적인 시장을 제공해준다는 측면에서 큰 의미가 있다.
수소발전시장은 일반수소 발전시장과 청정수소 발전시장으로 구분해 개설되고, 올해는 일반수소 발전시장부터 열린다. 그러나 일반수소 발전 입출물량에 대해 정부와 업계 간 의견 차이로 논란이 일었지만 결국 정부 고시안대로 입찰을 진행하게 됐다. 이 과정에서 해결해야 할 과제들이 남아 있다.
청정수소 입찰시장 개설을 위한 청정수소 인증제도 윤곽을 드러냈다. 청정수소 인증제는 청정수소 지원방안이 최대 관건이다.
수소발전 입찰시장 도입 배경
그간 신재생에너지 공급의무화 제도(RPS)를 통해 수소발전(연료전지)을 보급해 왔으나 태양광, 풍력과 달리 연료비가 들어 다른 지원체계가 필요해졌다.
이에 따라 수소발전을 RPS에서 별도로 분리해 연료전지 외 수소터빈, 수소엔진, 암모니아 혼소 등 다양한 수소발전 기술들이 경쟁해 보급될 수 있는 수소발전 입찰시장 개설을 추진하게 되었다.
청정수소의 대규모 수요창출이 가능한 발전부문을 통해 수소 전소·혼소 발전기술 등 관련 산업 육성 및 수소경제 기반을 마련하는 한편 장기 고정가격 계약을 통해 투자단계에서 발생할 수 있는 리스크를 제거해 시장참여자의 안정적인 투자와 비용 회수를 보장하고, 입찰시장 내 높은 가격경쟁을 통한 발전원가 절감을 유도하는 것이 목표다.
산업통상자원부는 수소발전 입찰시장 도입을 위해 수소법(2022년 6월) 및 동법 시행령·시행규칙(2022년 12월)을 개정하고, 올해 1월 전력거래소를 수소발전 입찰시장 관리기관으로 지정했다.
시장의 투명성과 공정성 제고를 위해 입찰시장 개설·운영, 낙찰자 선정, 입찰시장운영규칙 개정 심의·의결 등을 하는 ‘수소발전 입찰시장 위원회’를 운영한다.
아울러 지난 1월 ‘제10차 전력수급·기본계획’이 확정됨에 따라 수소발전 입찰시장 물량을 구체화해 ‘수소발전 입찰시장 연도별 구매량 산정 등에 관한 고시’ 제정안을 마련하고, 지난 3월 13일부터 4월 3일까지 행정예고를 했다. 3개년(2023~2025년)의 입찰시장 개설물량과 연도별 구매자의 구매량을 주요 내용으로 한다.
수소발전 입찰시장 운영
산업부에 따르면 수소발전 입찰시장은 환경성, 경제성, 전력계통 영향, 산업 생태계 등을 고려해 설계됐다.
수소발전 시에는 온실가스 감축이 가능하나 발전용 연료인 수소생산 시에는 온실가스가 배출될 수 있어 그레이수소(추출수소, 부생수소)보다 온실가스 배출 수준이 낮은 청정수소 사용을 지향하고, 기술 중립적 시각에서 수소발전 기술 간 경쟁을 통해 발전단가 인하를 유도함으로써 전기요금 부담을 낮춘다는 것이다.
또 수요지 인근 발전으로 송·배전망 구축 비용을 최소화할 수 있는 분산형 수소발전을 활성화하고, 국내 산업의 기술·투자·고용 창출 및 청정수소 조달 시 단순 해외 기업 물량 구입이 아닌 국내기업의 참여(지분투자, 생산기지 건설 등)를 적극 장려한다는 것이다.
이러한 기본원칙에 따라 수소발전 입찰시장을 ‘일반수소 발전시장’과 ‘청정수소 발전시장’으로 구분해 개설할 예정이다. 청정수소 시장 및 발전용 연료공급 인프라가 아직 형성되지 않은 점을 고려한 것이다.
일반수소 발전시장은 그간 연료전지가 보급된 생태계를 고려해 추출수소와 부생수소의 사용을 허용(신설 전소 설비 기준)하되 분산형 전원의 장점을 살릴 수 있도록 하고, 청정수소 활용(혼소, 잔존 경제수명 10년 이상 설비)도 가능하다. 다만 향후 청정수소 생산·도입 안정화 이후에는 개설하지 않는다.
청정수소 발전시장은 청정수소를 사용하는 발전기만 진입할 수 있는 시장으로, 청정수소 사용을 의무화한다는 데 목적이 있다.
입찰시장 물량은 수소법상 고려사항인 ‘제10차 전력수급기본계획’ 등을 고려해 입찰 시점 기준 3개년(2023~2025년)의 물량을 제시했다. ‘제10차 전력수급기본계획’에는 연료전지 매년 1.3TWh(200MW), 수소·암모니아 2030년 누적 13TWh가 반영됐다.
이에 따라 일반수소 발전시장은 올해부터 개설해 2025년 발전량부터 매년 1,300GWh(설비용량 기준 200MW)씩 신규 입찰을 할 계획이다. 다만 향후 분산에너지 보급 추이, 청정수소 공급 가능성 등을 고려해 점진적으로 축소해 종국에는 시장을 개설하지 않을 예정이다.
청정수소 발전시장은 오는 2024년부터 개설해 2027년 발전량부터 3,000~3,500GWh 규모로 신규 입찰을 할 예정이다. 다만 2027년 발전량인 3,500GWh는 시운전 기간을 고려해 목표 혼소율(수소 혼소 50%, 암모니아 혼소 20% 수준)보다 낮게 설정된 것으로, 2028년부터는 목표 혼소율을 회복해 연간 6,500GWh에 달할 것으로 예상된다.
의무구매자인 전기판매사업자(한전)와 구역전기사업자는 입찰시장에서 낙찰된 수소발전량을 오는 2025년부터 구매할 예정이다.
전체(일반수소+청정수소) 구매량은 2025년 1,300GWh에서 2028년 1만4,700GWh로 단계적으로 늘어나는 한편 구매자별 구매량은 직전 연도 전력시장 내 전력거래량 비율에 따라 배분할 예정이다.
아울러 RE100 또는 CF100 달성을 위한 무탄소발전 구매 수요를 고려해 의무구매자가 아닌 일반 기업도 수소발전량을 직접 구매할 수 있도록 했다. 수소발전 입찰시장 운영규칙을 통해 구체적인 절차를 마련할 예정이다.
산업부는 고시 제정안 행정예고 후 업계·관계기관 의견수렴 등을 거쳐 고시 최종안을 확정하고 지난 5월 24일 관보에 게재했다.
또 낙찰자 선정까지의 운영 규정을 담은 수소발전시장 운영규칙(안)과 일반·청정수소발전 입찰시장 비가격요소 평가표 및 세부지침(안)을 마련해 지난 5월 12일 설명회를 마치고 확정할 예정이다. 입찰서 평가는 가격과 비가격 종합점수로 고득점 사업자부터 낙찰한다.
입찰평가 대상은 일반수소발전 입찰시장의 경우 일반수소발전 입찰공고 시점 신재생에너지공급의무화제도(RPS)에 등록되지 않은 설비를 보유한 사업자, 청정수소발전 입찰시장은 청정수소를 혼소하는 석탄 또는 복합화력 및 전소 발전기로 각각 입찰참가자격 요건을 충족해야 한다.
특히 입찰참가자격 요건 중 발전사업허가를 취득하지 않은 사업자도 입찰 참여가 가능하다. 다만 입찰시장 평가를 위해 최소 발전사업허가 신청을 해야 한다. 당초 지난해 12월 수소발전 입찰시장 설명회에서는 발전사업허가를 받은 사업자를 대상으로 했었는데 업계의 건의로 변경된 것이다.
수소발전 입찰시장은 연도별 수소발전 구매량이 고시됨에 따라 매년 1회 개설하는 것을 원칙으로 하되 제도 초기임을 감안해 올해는 일반수소 발전시장을 대상으로 상·하반기 각 1회씩 총 2회 개설할 예정이다.
청정수소 발전시장은 청정수소 인증제 및 관련 법령이 마련된 이후인 2024년 초에 처음으로 개설할 예정이다.
일반수소 입찰 물량 논란
그러나 올해 처음 개설되는 일반수소 발전시장 입찰 물량을 놓고 연료전지산업계가 큰 아쉬움을 나타냈다. 정부는 원안대로 최종 결정했다.
한국수소연료전지산업협회에 따르면 연료전산업계는 산업부가 마련한 ‘수소발전 입찰시장 연도별 구매량(2023~2025년)’에 대해 2023년 입찰 물량(설비용량 기준 200MW, 발전량 기준 1,300GWh)은 설비용량 기준으로 지금까지 전력수급기본계획에서 나온 물량 평균보다 다소 상향된 규모라는 점을 환영하면서도 매년 신규 입찰 물량인 1,300GWh의 발전량이 설비용량 200MW에 발전시설 이용률을 75%로 적용해 산출되었다는 점을 아쉬워하고 있다.
입찰시장 진입을 준비하는 대부분 사업자가 매칭하는 발전기기는 PAFC와 SOFC로, 2022년 기준으로 이 두 가지 타입의 발전기기 이용률이 90%를 상회해 98%까지 달성하는 경우도 있는데, 75%로 적용되어 입찰 물량이 더 확대될 수 없었다는 얘기다.
연료전지산업계의 한 관계자는 “산업부가 입찰 물량을 설비용량 기준으로 연간 200MW로 산정했는데, 가동이 안 되는 MCFC 타입의 연료전지 물량 등을 반영해 이용률을 75%로 적용했기 때문”이라며 “이용률을 90%로 적용하면 입찰 물량(발전량)은 1,600~1,700GWh 정도로 나오게 된다”고 밝혔다.
이 관계자는 “수소발전 입찰 시장이 출발하는 시점에서 발전량에 대한 발전기기 이용률은 시장에 진입하는 기기의 보증이용률 기준으로 설정하는 것이 합리적이라고 생각한다”고 말했다.
국내 발전용 연료전지 설치량(누적)은 2018년 333MW, 2019년 405MW, 2020년 610MW, 2021년 749MW, 2022년 859MW로 매년 꾸준히 증가해왔다.
특히 지난 2022년 8월 기준 발전사업 허가를 받은 연료전지 규모는 총 6.2GW(212건)로, 이 중 공사계획인가 완료 건은 1.9GW(58건)이다. 사업자들이 기존 RPS 시장보다 여건이 좋을 것으로 기대되는 수소발전 입찰시장 진입을 위해 사업개시를 유보한 결과로 해석된다.
그런데 이번에 정부가 제시한 일반수소 발전 입찰 물량이 당초 사업자들의 기대와 달리 작은 규모라는 점에서 입찰 경쟁이 심해져 수익성이 나빠질 것이라는 우려가 제기된다. 일반수소 발전 입찰 물량은 3년간 총 600MW로, 발전용 연료전지 인허가 대기 물량인 4.3GW( 6.2GW-1.9GW)를 소화하기에는 턱없이 부족한 양이다. 추가로 지난 2022년 12월 9일 ‘제274차 전기위원회’에서 발전사업 허가를 받은 연료전지 규모는 160MW이다.
더군다나 연료전지발전 사업자의 수익성이 좋지 않은 상황이다. 연료전지발전 사업자는 생산한 전기를 전력 도매가격(SMP)으로 팔고, 신재생에너지공급 인증서(REC)를 판매한 금액으로 추가 수익을 낸다. REC는 신재생에너지 발전량에 가중치를 곱해 계산한다. 그런데 정부가 지난 2021년 연료전지에 대한 REC 가중치를 2.0에서 1.9로 낮추어 수익이 줄었다. 또 한국전력 적자로 지난 2022년 12월부터 SMP 상한제를 시행하면서 SMP를 kWh당 250원에서 160원으로 내려 수익은 더 나빠졌다.
연료전지 제조사들도 입찰 물량에 대해 많은 아쉬움을 토로하고 있다. 연료전지 설치량 증가에 대비해 연료전지 생산능력을 확대해 연간 600MW 이상 입찰이 필요할 것으로 보고 있다. 실제 두산퓨얼셀은 공장 증설을 통해 생산능력을 기존 90MW(PAFC)에서 275MW로 확대했고, 올해 SOFC 생산설비도 50MW 규모로 구축할 예정이다. 블룸SK퓨얼셀의 생산능력도 200MW(SOFC)로 확대됐다.
한 업체의 관계자는 “수소산업을 빠르게 육성하기 위해서는 초기에 대규모 수요를 창출할 필요가 있다. 수소발전 입찰 물량을 처음에 대폭 확대해 점차 줄여나가는 게 좋다고 생각한다. 초기에 규모의 경제를 일으키면 업체들이 더 노력해서 제품가격을 내려 많이 팔 수 있어 결국 산업을 육성하고 해외에 나가서 경쟁을 할 수 있다”라며 “이번 입찰 물량은 업체들이 간신히 생존을 유지할 정도로, 기술혁신이나 추가 투자를 하는 데 부족한 양”이라고 아쉬움을 나타냈다.
현대차, SK, 포스코 등 수소 관련 기업들이 지난 2021년 출범시킨 수소기업협의체 ‘코리아 H2 비즈니스 서밋’도 입찰 물량 확대와 청정수소 입찰시장 조기 개설 등의 개선방안을 정부에 건의한 바 있다.
특히 정부가 당초 올해 청정수소 입찰시장을 개설하기로 해 투자 계획을 세웠는데, 2024년으로 미뤄지면 계획을 전면 수정해야 한다는 게 기업들의 의견이었다. 올해 청정수소 입찰물량을 확보해야 CCS, 재생에너지 연계 그린수소 생산 플랜트, 운송 선박 구축 등에 대한 투자를 확정할 수 있어 정부가 계획한 2027년 청정수소 발전이 가능하다는 얘기다.
산업부는 인허가를 기다리는 발전용 연료전지가 많지만 실제 시장에 진입할 수 있는 물량은 적을 것으로 보고 이번 일반수소 입찰시장에서 연간 입찰 물량을 200MW 수준으로 제시한 것으로 알려졌다. 발전사업허가는 물론 공사계획 인가를 받는 인허가 과정이 어렵지 않기에 인허가를 받아놓고 대기하는 발전용 연료전지 사업자 물량이 많다는 것이다.
특히 수소법 기준에 근거했다는 게 산업부의 입장이다.
산업부 관계자는 “연료전지업계에서 이번 수소발전 입찰물량에 대해 많이 아쉬워하고 있지만 수소법상 국가온실가스감축목표, 전력수급기본계획 등을 고려해 연도별 수소발전량을 설정하기로 되어 있어 입찰 물량은 원래 고시한 대로 최종 확정됐다”라며 “또 전원 믹스와 전기요금 부담을 고려했다. 아직 연료전지가 원전이나 재생에너지보다 발전단가가 비싸서 연료전지가 대폭 확대되면 전기요금 부담이 증가할 수 있다”고 설명했다.
입찰 시장 개선 목소리
연료전지산업계는 이번 3개년(2023~2025년) 입찰 시장 개설 이후부터는 입찰 물량이 확대되기를 희망하고 있다.
업계의 한 관계자는 “향후 ‘제11차 전력수급기본계획’ 수립 시 연료전지의 연도별 보급물량을 상향하는 등의 조치를 통해 시장 규모를 확대해 기업이 연료전지 제품가격을 인하할 수 있는 기반을 마련해주길 바란다”고 말했다.
신중론도 제기된다. 지난 3~4월 전남, 영남 등에서 태양광 등 재생에너지와 원전의 전력공급 과잉으로 이들 발전원에 대한 출력제한 문제가 이슈가 된 바 있기 때문이다. 최근 발전업계에서는 연료전지 발전단가가 태양광, 원전보다 비싸 경부하기 하향예비력 확보를 위한 가동중단(출력제한) 1순위가 될 수 있다는 우려가 나오고 있다.
한국수소연료전지산업협회의 관계자는 “이번 일반수소 발전시장 입찰물량에 대해 처음에는 발전기기 이용률 기준으로 입찰물량 확대를 정부 측에 건의했지만 이제 출력제한 문제를 고려해야 하는 상황이 됐다. ‘제11차 전력수급기본계획’ 수립 시에는 발전시설 이용률을 75~85% 정도로 하고, 전원 믹스 차원서 발전원을 고르게 반영하면서 지역별 분산전원 상황도 고려할 필요가 있다”라며 “이용률, 출력제어, 시장 상황 등 현실적인 부분을 잘 고려해 ‘제11차 전력수급기본계획’에서 합리적으로 수소발전 물량이 제시되길 바란다. 청정수소 발전시장이 정착되기 전까지는 일반수소 발전시장이 어느 정도 역할을 해줄 수 있도록 다음 개설물량은 10~20% 정도 상향되길 기대한다”고 밝혔다.
이 관계자는 이어 “올해 처음으로 일반수소 발전시장 입찰공고가 6월 중에 있는데, 사전 준비 기간이 부족하다는 의견들이 많다”라며 “특히 일반수소 입찰을 올해 상·하반기 각 1회 하기로 되어 있는데, 올해 개설물량을 모두 소화할 수 있도록 상반기 입찰에 물량을 최대한 많이 배정해주길 바라는 의견들도 많아 정부 측에서 이를 고려해 입찰을 진행해주길 바란다”고 덧붙였다.
이밖에 지난 3월 산업부가 개최한 ‘청정수소·암모니아 혼소발전 업계 간담회’에 참석한 기업들은 인수기지, 배관 등 공공기관의 선제적 기반시설 구축이 필요하고, 이를 위해 예타 면제 또는 간소화, 온실가스 감축사업의 부채비율 산정 제외, 예산지원 등 정부 지원 필요사항을 건의했다.
또 수소발전 입찰 시장에서 낙찰된 수소발전량의 계약 기간은 해외 수소개발 사업의 투자 기간(15년 이상)을 고려해 설정하는 한편 국내 수소산업의 육성을 위해 혼소설비의 국산화, 청정수소 국내생산 또는 국내기업이 참여한 해외 청정수소 도입 시 입찰평가에서 가점을 부여할 필요가 있다고 건의했다.
수소발전 입찰 시장을 세분화할 필요가 있다는 전문가의 의견도 있다.
김재경 에너지경제연구원 연구위원은 “수소발전은 연료전지의 경우 작게는 kW급 보일러 정도 소규모에서 수십MW급 발전기까지, 수소·암모니아 혼소·전소 터빈발전까지 포괄하면 대형발전소까지 활용 범위가 넓다. 이러한 범용성으로 인해 체급이 다양할 수밖에 없는 데도 단일한 시장에서 공정경쟁을 기대하는 것 자체가 난센스”라며 “특히 수소발전에 분산전원의 역할을 부여하고자 한다면 설비용량별로 세분화한 시장을 설계하는 것이 바람직하다. 가령 미국이나 호주 등에서 대규모와 소규모 연료전지를 구분하는 기준인 1MW나 국내 분산전원의 기준인 40MW 등을 기준으로 시장을 세분화하는 방안을 검토할 필요가 있다”고 밝혔다.
청정수소인증제 ‘관심’
청정수소 입찰시장 진입을 준비 중인 기업들은 청정수소인증제가 어떤 식으로 마련될지 촉각을 곤두세우고 있다. ‘청정수소인증제’는 수소를 생산하거나 수입하는 등의 과정에서 온실가스 배출량이 일정 수준 이하인 경우 청정수소로 인증하고, 인센티브를 지원하는 제도이다.
최근 EU의 탄소국경조정제도(CBAM), 미국의 인플레이션 감축법(IRA) 등 주요국들의 친환경 정책은 청정수소 촉진을 위한 내용을 포함하고 있다.
산업통상자원부는 지난 4월 17일 서울 코엑스에서 약 70여 개의 기업과 공공기관이 참여한 가운데 ‘청정수소인증제도 설명회’를 개최했다.
산업부는 수소법 개정(2022년 6월)을 통해 법적 근거를 마련했고, 청정수소인증제도 연구용역(2021년 11월~)을 통해 한국 특성에 맞는 인증제 설계를 진행해왔다.
이번 설명회를 통해 한국의 청정수소인증제가 윤곽을 드러냈다. 설명회에서 송한호 서울대학교 교수는 한국에서 청정수소로 인증받기 위한 온실가스 배출량 기준을 4kgCO2eq/kgH2로 제시하고, 수소 원료(천연가스 등)의 채굴부터 수소 생산까지를 배출량 산정범위(Well-to-Gate)로 제안했다.
이는 국제 동향(미국 4kg, EU 3.38kg, 일본 3.4kg), 국내 기술 수준, 산업 현황을 종합적으로 고려한 결과이다. 다만 한국의 특수성을 고려해 수소의 원료 조달 시 선박에서 나오는 배출량 등은 산정범위에서 한시적으로 제외한다고 설명했다.
아울러 수소생산 유형별(그린, 블루·청록, 바이오, 원전 등) 배출량 산정방법을 소개하며, 온실가스의 실효적 감축을 목표로 하면서도 유연성을 보장하는 한국의 인증원칙을 강조했다.
특히 한국의 청정수소 지원방안에 대한 관심이 집중되고 있다.
이혜진 H2KOREA 국제협력실장은 설명회에서 주요국들의 청정수소에 대한 지원방식을 소개하며, 한국의 청정수소 지원방안을 두 가지 방식(차액, 정액)으로 제안했다.
초기 청정수소의 부족한 경제성을 지원하기 위해 영국, 독일, 일본 등은 각국 상황에 맞는 차액지원방식을 설계해 발표했다. 미국은 IRA를 통해 정액지원방식의 지원을 추진하고 있다. 이 실장은 “우리나라도 우리 산업 현실에 맞는 적합한 방식이 필요함에 따라 제안한 두 개 안을 심층 연구해 지원방식을 확정해 나갈 것”이라고 밝혔다.
산업부는 2024년 청정수소 인증제 시행을 위해 하위법령 입법예고를 통해 인증제도의 법적 근거를 강화하고, 추후 운영고시 제정을 통해 제도의 세부적이고 기술적인 사항을 규정할 계획이다.
