덴마크는 녹색전환 및 탄소중립 목표 달성을 위해 풍력 등 신재생에너지를 수소 등 친환경 연료로 변환하는 파워투엑스(Power-to-X : PtX 또는  P2X로 표기) 사업을 적극 추진하고 있다. 발틱윈드네트워크와 주 덴마크 대사관이 발표한 사업 개념과 관련 정책‧사업 동향을 정리해 본다.(편집자 주)

덴마크 정부가 2022년 1월 5일, 덴마크의 P2X) 프로젝트의 미래 개발을 촉진하고 탐색하기 위한 새로운 전략 제안을 발표했다. 덴마크 P2X 전략은 CO2 배출을 줄이고 덴마크 전력 시스템의 균형을 맞추고 녹색 연료 및 PX 기술에 대한 수출 기회를 제공하는 것을 목표로 하고 있다. 

덴마크는 40년 이상 친환경 에너지 공급에 주력해 왔으며 2030년까지 70% C02 배출량 감축 목표를 달성하는 데 앞장서고 있다. 이 과정에서 P2X 전략은 녹색 혁신 기술을 촉진하고 덴마크의 수소 인프라를 지원하는 효과적인 프레임워크를 수립하는 데 중요한 역할을 할 것이라고 밝혔다. 구체적으로 정부는 암모니아, 메탄올 또는 이등유 와 같은 다른 P2X 변환 제품으로 수소 생산을 용이하게 하는 P2X 입찰을 통해 12억 5천만 달러를 투자할 것을 제안했디 

PtX 전략은 네 가지 핵심 사항에 중점을 두고 있다.

비용 효율적인 CO2 감축 및 덴마크 기후법의 목표 지원과 텐마크에서 PtX의 일반적인 확장을 위한 프레임 워크 제공, PtX와 에너지 시스템 간의 상호 작용 강화, PtX 제품 및 기술의 수출 잠재력 지원 등이 그것이다. 

네 가지 매개 변수는 긴밀하게 상호 연결되어 있으며 덴마크의 미래 에너지 시스템의 일환으로 PtX를 프레이밍하는 과정에서 중요한 역할을 한다. 이 전략은 덴마크 소비자와 전 세계 모두에게 도움이 될 녹색 솔루션을 활용할 것이라고 밝혔다.

PtX 전략은 PtX 부문 내 덴마크 수출의 전반적인 잠재력을 누릴 수 있는 성장과 고용을 창출할 것이다. 재정 지원이 녹색 수소 생산에 할당되면 알려진 모든 PtX 기술이 전해질을 통해 수소 생산을 포함하므로 모든 PtX 생산자가 입찰에 포함된다. 이 입찰은 덴마크의 PtX 생산 시설의 산업화 및 업스케일링을 지원하여 수소 생산과 관련된 비용을 절감할 것으로 기대했다.

덴마크는 이미 PtX 프로젝트를 개발에 빠르게 움직이고 있다. 덴마크에서는 6GW 이상의 PtX 프로젝트가 발표되었으며 덴마크에 대한 투자는 1GW 이상의 프로젝트를 촉진하는 데 도움을 주었으며 PtX의 미래 역할을 강화하기 위해 계속 노력하고 있다. 공공-민간 부문의 재생 에너지에 대한 강한 의지와 덴마크의 광범위한 PtX 산업을 배우기 위해 국제 기업이 덴마크를 찾고 있다고 한다. 

P2X의 개념과 기대 효과 

덴마크가 추진하고 있는 P2X 개념은 풍력 발전 등 신재생에너지를 통해 얻은 전력(Power)을 전기분해(electrolysis) 등을 통해 수소 등 녹색 연료(X)로 변환하는 것을 의미한다. 예를 들면 풍력 터빈, 태양열 셀 등을 통해 얻은 전력을 수소, 암모니아 등 기체연료 또는 메탄올 등 액체연료로 변환한다는 것이다. 이는 온실가스를 배출하지 않는 녹색 연료로 대형차량, 비행기, 선박 등의 연료 및 산업, 농업 분야 연료로 활용할 수 있다. 

선박, 비행기 및 대형 운송차량은 대 용량의 배터리를 필요로 하기 때문에 승용차와 같은 배터리를 통한 전기 공급으로는 운행이 어렵다는 점을 고려하면 효과는 클 것으로 기대된다. 

또한 P2X는 풍력발전기 등 재생에너지를 수소 등으로 변환시키기 때문에 현재 문제점으로 지적되고 있는 신재생에너지의 간헐성 문제에 대한 해결책을 제공할 수 있다는 것도 장점이다. P2X는 탄소 포집, 활용, 저장 기술(CCUS)과 일부 중복되는 영역이 있으나, 생산된 신재생에너지를 녹색 연료로 변환한다는 점에서 CCUS와는 구별된다. 

덴마크 정부의 P2X 추진 동향

덴마크 정부는 2020년 6월 덴마크 기후법 제정을 통해 2030년 탄소 배출량 70% 감축, 2050년 탄소 중립을 목표로 설정하고, P2X를 동 목표 달성을 위한 핵심 정책으로 추진 중이다. P2X 사업을 위해 7.5억 크로네(1,360억원)의 예산을 배정했다.

P2X 사업 실시를 위해 2030년까지 덴마크 서해안에 토르(Thor) 풍력단지(800MW 규모), 카테가트 해협(덴마크와 스웨덴 사이)에 헤슬로 풍력단지(1GW 규모), 북해의 2개 에너지 섬 풍력단지(각 2GW 및 3GW 규모) 건설을 추진 중이다. 

덴마크 정부는 P2X를 통해 2030년까지 이산화탄소 50만~350만톤을 저감하고 장기적으로 150만톤~750만톤 감축을 기대하고 있다. 

덴마크 국영 송전사 에너지넷은 민간기업의 P2X 클러스터 설립 지원, 수소저장설비 개발, 승객운송, 항공, 선박, 산업, 농업 분야에 파트너십 참여, 수소 관련 시장 개발 및 인프라스트럭처 시나리오 점검 등 역할을 적극 추진 중이다. 

한편 덴마크 환경부는 2020년 6월 네덜란드 환경부와 MOU 체결했다. 네덜란드 정부가 덴마크 내 대규모 P2X 공장(100MW 규모)에 1억 3,400억 유로(10억 크로네)를 투자하기로 합의한 것이다. 덴마크는 풍력발전에 강점을 보이는 반면, 네덜란드는 수소 생산에 강점을 보이는 바, 양국간 협력을 통한 시너지 효과를 기대하고 있다. 

P2X 관련 시장 동향

관련 시장 동향에 관해 쉘 덴마크는 2022년까지 프레데리시아 지역에 20MW 용량의 P2X 녹색 수소 생산 공장을 건설 중이며 장기적으로 1GW 용량으로 확대하는 것을 목표로 하고 있다. 이 사업에는 1.5억 크로네(2,000만 유로)가 소요될 것으로 예상했다. 

프레데리시아 지역은 정유소가 위치해 있어, 쉘은 P2X를 통해 확보한 수소를 정유 작업에 활용하는 한편, 수소 저장소를 설치하여 버스, 트럭 등 운송 분야에 활용할 예정이다.

스칸디나비안 항공(SAS)은 2025년까지 10%의 녹색 연료, 2050년까지 50%의 녹색 연료를 사용한다는 목표를 설정하고 있다. 

세계 최대 컨테이너 해운업체인 머스크는 2050년까지 메탄올, 에탄올, 바이오가스, 암모니아 등 녹색 연료를 활용하여 선박 운행 관련 탄소중립을 목표로 삼고, P2X 사업을 적극 추진 중이다.

세계최대 해상풍력 개발업체인 오스테드, 머스크, SAS, DSV(덴마크 해운업체), 코펜하겐 공항은 2030년까지 코펜하겐 광역시 지역에 수소 및 전기연료(e-fuel)를 생산하는 1.3GW 규모의 P2X 공장을 설립하기로 합의했다. 이를 통해 85만톤 이산화탄소 감축 효과를 기대하고 있다. 

덴마크 북부 스카이브에 소재한 그린랩(녹색 비즈니스 파크)은 덴마크 에너지청으로부터 예산지원을 받아 12MW 전기분해 공장을 설립 중이다. 전력은 인근 80MW 풍력 및 태양광 단지로부터 공급받을 예정이다. 

코펜하겐 인프라스트럭처 파트너스(CIP)는 유럽 최대 규모의 CO2 무배출 녹색 암모니아 생산 공장(P2X 설비) 설립 계획을 발표했다. 동 공장은 덴마크 서해안 에스베르크에 위치하며, 해상풍력발전기로부터 1GW 전기분해 설비를 통해 녹색 암모니아를 생산할 예정이다. 녹색 암모니아는 농업분야의 친환경 비료 및 친환경 선박 연료로 사용될 예정이며, 매년 150만톤의 CO2를 감축할 것으로 기대하고 있다. 이는 730대 차량 배출량에 해당한다. 머스크, DFDS(북유럽 최대 페리 운영 업체) 등이 관련 MOU에 서명했다. 

P2X 관련 사업 전망

헨릭 스티스달 전 지멘스 CTO(세계 최초 풍력터빈 설계자)는 P2X를 신재생에너지의 제4차 패러다임으로 평가하면서, P2X를 통해 신재생에너지가 전체 에너지 시스템으로 통합될 것이라고 전망했다. 

현재로서는 P2X를 활용해 녹색 수소를 얻는 것이 천연가스 등 화석연료로부터 회색 수소를 확보하는 것 보다 고비용이어서 경제성 문제가 있으나, 주요국들의 적극적인 투자를 통해 2030년경에는 P2X 사업이 수익성을 갖출 것으로 기대하고 있다. 

덴마크 뿐만 아니라, 독일, 네덜란드, 스웨덴 등이 P2X 사업에 적극 투자하면서 경쟁이 치열해지고 있으나, 덴마크는 아래와 같은 강점을 보유하고 있어 덴마크 송전사 에너지넷은 향후 글로벌 리더 자리를 유지할 수 있을 것으로 전망했다. 덴마크가 위치한 북해 지역은 P2X 사업을 위한 최적의 입지를 보유하고 있다. 

덴마크는 오스테드, 베스타스 등 세계 최고 수준의 신재생에너지 기업을 보유하고 있으며, 정부-기업-대학간 긴밀한 협력관계 구축하고 있다. 잘 발달된 지역 난방 공급망을 보유하여, 수소 및 바이오가스의 활용이 용이하다.