미국 산업 탈탄소화에서 수소의 역할

탈탄소화가 어려운 산업 분야에서 수소의 역할에 대한 관심이 증대되고 있으나, 대상 산업, 기회 규모, 2050년까지의 수요 충족 방안 등은 복잡하고 불확실합니다. 본 연구는 문헌 검토를 통해 미국 산업의 탈탄소화에서 수소의 잠재력을 분석하고, 청정 수소 수요를 예측하며, 주요 과제를 식별했습니다. 가장 큰 탈탄소화 기회는 정유 및 화학 산업에서 발견되었으며, 배출 집약적인 그레이 수소를 청정 수소로 대체할 경우 2050년까지 2021년 대비 연간 배출량을 최대 24% 감축할 수 있습니다. 새로운 청정 수소 적용 분야로는 철강 생산의 탄소 기반 환원제 대체(철강 배출량 최대 18% 감축), 시멘트, 알루미늄, 유리 제조의 고온 열원 연료 활용 등이 있으며, 이로 인해 각 산업 분야에서 2050년까지 연간 배출량을 최대 23%, 3%, 32%까지 줄일 수 있을 것으로 예상됩니다. 수소 기술은 높은 기술 준비 수준을 보이며 버너 및 용광로 설계에서 기술적 장벽이 크지 않습니다. 주요 과제는 청정 수소 생산 및 운송 비용을 천연가스와 경쟁할 수 있는 수준인 0.4~0.7달러/kgH2로 낮추고, 현재 미국 전체 수소 생산량의 1% 미만인 생산 규모를 확대하는 것입니다. 문헌에 제시된 2050년 미국 산업의 청정 수소 수요 예측치는 4~22 Mt/년으로 다양하며, 이는 산업 생산량 예측의 불일치(예: 휘발유 생산 증가)와 탈탄소화 목표와의 상충 때문입니다. 수소 기술 준비도, 대체 탈탄소화 전략, 미국 기후 목표를 종합적으로 고려하여, 본 연구는 2050년 산업 청정 수소 수요를 3.8~14.9 Mt/년으로 추정하며, 이는 28~133 MtCO2eq(현재 미국 산업 배출량의 1.5~7.0%)를 절감할 수 있습니다. 그린 수소 생산에는 최대 682 TWh의 저탄소 전력이 필요하며, 이는 현재 재생에너지 발전량의 90%에 해당합니다.