독일 수소 인프라, 실제 수요는 한 자릿수…과잉 설계 논란 [카테고리 설정이 아직되어 있지 않습니다.] 독일이 추진 중인 국가 수소 인프라 전략이 에너지 전환의 핵심 해법이라기보다 과잉 설계된 선택일 수 있다는 분석이 나왔다.
클린테크니카는 지난 18일(현지시각), 독일 에너지 시스템을 세 개의 산키(Sankey) 다이어그램으로 분석한 결과 수소 백본이 실제 수요와 맞지 않는 구조라고 보도했다.
산키 다이어그램은 에너지의 생산부터 최종 사용, 손실까지의 흐름을 화살표 두께로 시각화하는 분석 도표다. 해당 분석은 독일이 가정해 온 수소 수요와 전기화 중심의 에너지 전환 경로 사이에 구조적 불일치가 존재한다는 점을 보여준다.
재생에너지 기반 전기화 시 독일 에너지 흐름을 나타낸 산키 다이어그램. 에너지 서비스(1054TWh) 대비 손실 에너지가 제한적인 구조로 나타난다. / 자료 = 클린테크니카, Michael Barnard
전기화만으로 충족되는 에너지 전환 시나리오
첫 번째 산키 다이어그램은 2024년 기준 독일 에너지 시스템의 실제 모습을 담고 있다. 당시 1차 에너지 투입량은 약 2900TWh로, 석유·가스·석탄 등 화석연료 비중이 압도적이었다. 발전과 수송, 난방, 산업 공정 전반에서 에너지의 절반 이상이 열로 손실됐고, 교통 부문에서만 500TWh 이상의 폐열이 발생했다.
두 번째 다이어그램은 같은 수준의 에너지 서비스를 재생에너지와 전기화로 충당한 탈탄소 최종 상태를 가정한다. 이 경우 전기가 핵심 에너지 운반체로 작동하며, 히트펌프와 전기차, 스크랩 기반 전기로(EAF) 중심의 철강 생산이 주요 축을 이룬다. 최종 에너지 서비스 규모는 약 1050TWh로 유지되지만, 손실 에너지는 1200TWh 이상에서 400TWh 이하로 크게 줄어든다. 분석은 이 시나리오만으로도 독일의 기후 목표가 달성된다고 설명했다.
100TWh로 설계된 수소, 실제 수요는 한 자릿수
문제는 수소 수요 가정이다. 독일 정부와 산업계는 정유, 석유화학, 암모니아, 철강, 발전, e-연료 등을 근거로 연간 110~130TWh의 수소 수요를 전제로 국가 수소 백본을 설계해왔다. 그러나 전면 전기화를 기준으로 다시 산정하면 실제 수요는 4~14TWh 수준으로 축소된다.
정유 부문에서 가정했던 25~30TWh는 화석연료 사용 감소와 함께 사라지고, 수송·e-연료용 수소 25~40TWh 역시 전기차와 직접 전기화로 대체된다. 철강 부문에서도 스크랩 활용 확대와 청정 철강 수입이 늘어나면서 국내 수소 수요는 사실상 제로에 가까워진다. 발전용 수소는 비상 대응용으로 0~1TWh에 그치며, 일부 석유화학 공정과 제한적인 암모니아 생산만이 수소를 지속적으로 필요로 하는 영역으로 남는다.
효율 손실이 누적되는 병렬 인프라 구조
세 번째 다이어그램은 이미 전기화된 시스템에 수소를 다시 투입한 경우를 보여준다. 약 98TWh의 수소를 사용하기 위해서는 전해 효율을 고려할 때 연간 150TWh 이상의 추가 전력이 필요하다. 전기→수소→전기의 경로에서는 손실이 반복적으로 발생하고, e-연료는 생산과 연소 과정에서 효율이 10% 안팎까지 떨어진다.
이를 뒷받침하기 위해서는 40GW 이상의 풍력과 35GW 이상의 태양광, 30GW가 넘는 전해조, 10~15TWh 규모의 저장시설, 약 9000km에 이르는 수소 전용 배관망이 필요하다. 분석은 이 구조가 재생에너지 기반 전력 시스템 위에 또 하나의 병렬 에너지 인프라를 얹는 형태라고 설명했다.
클린테크니카는 산키 다이어그램을 통해 에너지 흐름을 물리적으로 회계 처리하면, 수소는 국가 단위의 에너지 운반체라기보다 특정 화학 공정에 필요한 제한적인 분자 원료에 가깝다고 분석했다.
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