운송옵션 1. LOHC 

LOHC(Liquid Organic Hydrogen Carrier)는 톨루엔, 디벤질톨루엔, 메틸벤질피리딘 등의 액상 유기화합물과 수소를 결합시킨 후 선박을 활용해 장거리로 이송된다. 어떤 화합물을 사용하느냐에 따라 에너지 밀도에 차이가 있긴 하나, 톨루엔 기반의 MCH 기준 저장용량은 1 ㎥당 약 47kg 이상으로 압축수소 대비 높은 편에 속한다. 또한 반복적으로 수소를 저장 및 방출할 수 있고, 현재 활용하고 있는 휘발유와 디젤 등의 저장 및 운송 인프라를 활용할 수 있다는 점에서 매력적이다.

그러나 LOHC 방식의 운송수단을 활용하기 위해서는 수소 생산 및 소비처 각각에 저장 및 방출설비가 필요하고, 사용된 유기화합물은 재사용하기 위해 생산지로 다시 반환되어야 한다는 점에서 비용 부담이 높다. 또한 수입 액상 유기화합물에서 수소를 다시 추출하는데 많은 양의 에너지가 소비되어야 하기 때문에 최종적으로 효율성이 낮다는 점도 LOHC 의 단점이다. 참고로 MCH 기준으로 수소 추출에 사용되는 에너지양은 약 67.5Kj 인데, 암모니아에서 수소를 분리하는데 필요한 에너지 30.6Kj 대비 약 2 배 더 많은 수준이다. 그러나 무엇보다 아직까지는 에너지 효율성과 생산, 사용과정에 가장 적합한 유기화합물을 개발 및 탐색 중이 단계에 불과해 수소 운반체로서 LOHC 방식이 상용화되기에는 시간이 다소 필요하다.

운송옵션 2. 암모니아 

수소의 장거리 운송을 위한 또 다른 방법은 무기화합물 암모니아(NH3) 활용이다. 현재 합성비료를 비롯한 화학산업의 원료로 사용되고 있는 암모니아는 대량 생산을 위해 질소와 수소를 결합시키는 ‘하버-보슈공법’이 적용되고 있다. 수소를 운송하는 수단으로서의 암모니아 역시 이 공법을 동일하게 활용하지만, 핵심은 화석연료가 아니라 신재생에너지를 활용해 생산된 그린수소를 질소와 합성시킨다는 점이다.

암모니아는 19 세기 후반부터 지금까지 오랫동안 비료 생산용으로 활용되면서 생산설비와 항구, 파이프라인 등의 인프라를 확보해왔다. 따라서 추가적인 대규모 투자없이 대용량의 수소를 운송할 수 있다는 측면에서 경제성이 높다. 또한 동일한 부피 1 ㎥ 당 암모니아 수소 밀도는 120kg 내외로 액체수소 70kg 및 MCH 47kg대비 각각 1.8 배, 2.5 배 더 높아 운송 효율성도 더 우수하다.

재생에너지 발전단가를 낮추는 방법은 크게 1)전체 투자비용(CAPEX) 축소 또는 2)발전량 확대에 기반한 단위당 투자비용 감소로 나눌 수 있다. 전자는 원재료비 등을 중심으로 한 hard cost 와 인력비 및 설치비 등을 포함하는 soft cost 절감에서 이루어질 수 있고, 후자는 태양광 모듈 발전효율을 개선시킴으로써 달성될 수 있다.

전자의 경우 CAPEX 중에서 hard cost 를 구성하는 대표적인 원재료 폴리실리콘, 웨이퍼 등은 2021 년 물류차질과 글로벌 생산 트러블로 가격이 급등하긴 했으나, 이는 향후 생산 정상화 및 신규 증설물량 유입을 통해 하향 안정화가 예상된다. 후자는 현재 태양전지 생산량의 75% 정도를 차지하고 있는 p-type 실리콘 전지가 이론상 최대효율인 30%에 거의 도달했다는 한계가 있긴 하나, 박막형과 TOPCon, 페로브스카이트 등 차세대 태양전지 개발을 통해 보완될 수 있다.

결국 CAPEX 비용을 축소할 수 있는 ‘밸류체인 가격 하락’ 및 ‘생산효율 개선’은 기술과 시간의 문제일뿐, 태양광 산업 내에서 자연스럽게 해결될 수 있는 이슈이다. 따라서 중장기적으로는 발전단가의 지속적인 하락을 기대할 수 있겠다는 판단이다

한국을 포함해 대부분 국가들이 공통적으로 24 시간 내내 안정적인 전력 공급이 가능하고, 연료비가 가장 저렴한 석탄과 원자력을 기저전원으로 활용하고 있다. 2020 년 기준 국내 전체 발전량에서 석탄과 원자력 발전 비중은 64%에 달했는데, 중국도 68%로 국내와 비슷했고, 인도와 프랑스도 각각 75%, 67%를 차지했다. 미국은 전 세계에서 천연가스 생산량이 가장 많아 유일하게 가스발전 비중이 41%로 가장 높았고, 석탄과 원전이 발전에서 차지하는 총 비중은 39%에 그쳤다.

국가마다 에너지원 활용에 대한 구체적인 입장은 다르지만 전통 화석연료인 석탄과 중유, 가스발전 비중은 점진적으로 줄이고 신재생에너지 비중을 빠르게 늘리겠다는 것은 전반적으로 동일하다. 기력발전은 줄이는 동시에 신재생에너지 발전을 점차 늘리면 현재 10% 남짓에 불과한 태양광과 풍력 비중이 2050 년엔에는 절반을 넘어서게 된다. 결국 궁극적으로는 이들이 석탄과 원전을 대신해 기저전원으로서의 역할을 수행해야만 하는 것이다.

넷제로 달성을 위해서는 연간 500GW 규모의 태양광 패널 설치 필요

IEA 는 2050 년까지 탄소배출 제로 달성을 위해 2020 년 글로벌 발전량의 60%를 차지했던 석탄과 가스, 중유 등 화석연료 비중이 2030 년에는 27%, 2050 년에는 2%까지 대폭 낮아져야 한다고 전망한다. 동시에 2020 년 9% 내외에 불과했던 태양광과 풍력 비중은 2030 년 40%, 2050 년 68%까지 확대되어야 한다.

그 중 태양광만 따로 보더라도 2030 년 19%, 2050 년 33% 비중을 충족시키기 위해 2021년 누적 800GW 내외였던 글로벌 태양광 설비가 2030년 5,800GW, 2050년 16,000GW 에 달해야 한다는 의미이다. 올해부터 매년 약 500GW 설치되어야 가능한 수치인데, 이 때 필요한 폴리실리콘 용량만 150 만톤에 달한다. 2021년 글로벌 폴리실리콘 생산설비 규모가 60~70 만톤이었던 것을 고려하면 사실상 도달 불가능한 수치이다.

폴리실리콘 생산규모 감안했을 때 현실적인 태양광 수요는 약 200~300GW 예상 

중국 내 공격적인 증설로 2023 년 말에는 폴리실리콘 생산규모가 약 150 만톤을 넘어설 것으로 예상되긴 하나, 이는 대부분의 프로젝트가 on-schedule 로 완공되고 모든 설비가 풀가동되어야 하므로 현실적인 시나리오는 아니다. 폴리실리콘 순도향상으로 단위당 투입량을 줄이거나 thin-film 등 차세대전지 활용으로 평균사용량을 줄일 수도 있겠지만, 이 역시도 아직 요원하다. 가동율을 평균 70%로 가정했을 때 공급 가능한 폴리실리콘 물량 기준으로는 2022 년 말 240GW, 2023년 말 390GW 수준이 최대치로 추정된다.

이에 기반했을 때 연간 글로벌 신규 설치량은 대략 200~300GW 내외로 보는 것이 합리적인데, 블룸버그와 IEA 등 글로벌 주요 기관들도 글로벌 태양광 수요를 연간 200~300GW 범위로 전망하고 있다. 참고로 각 국가들의 탄소감축 공약에 기반해 추정한 설치량도 평균 230GW 수준이다.

2030년 전까지 석탄발전 완전 폐지를 목표하고 있는 일부 유럽 국가들 

에너지전환의 첫 번째 트리거는 현재 글로벌 최대 발전원인 ‘석탄발전의 중단’이 될 전망이다. 석탄은 글로벌 발전량에서 가장 많은 비중을 차지하는 에너지원으로, 2020년 기준 기여도는 전체 발전량의 35.1% 수준이었다. 2000년대 중반 이후 미국과 유럽을 중심으로 노후설비들이 폐쇄되기 시작했는데, 이러한 추세는 향후 10 년 동안 더욱 강해지며 일부 유럽 국가에서는 석탄발전 자체가 아예 전면 중단될 예정이다.

프랑스는 현재 운영 중인 4 기의 석탄발전소를 사실상 2022년에 모두 폐지하고, 영국은 2024 년 말까지 석탄발전을 단계적으로 폐지하는 것을 목표로 하고 있다. 상대적으로 석탄 의존도가 높은 독일은 당초 2038년으로 계획했던 석탄발전 폐쇄시기를 2030 년으로 앞당겼고, 한국도 2050년까지 전면 폐쇄한다는 계획이다.

현재 최대 발전원인 석탄 활용이 중단되면 그 빈 자리는 태양광이나 풍력 같은 신재생에너지 또는 원자력, 천연가스 중 어떤 것으로든 채워져야 한다. 이 때부터는 더 이상 대안이 없기 때문에 경제성 또는 효율성이라는 명분을 핑계로 에너지원 전환을 미루기가 어렵다. 결국 석탄발전 폐쇄를 기점으로 신재생에너지와 수소,암모니아를 활용한 에너지 믹스 변화는 본격화될 가능성이 높다는 판단이다

2030~2035 년 상당 수 국가들이 내연기관 차량 판매중단 

두 번째 트리거는 글로벌 자동차 시장에서 전기차 비중 확대에 따른 전기차 충전용 전력수요 증가로, 이는 주요국들의 내연기관 차량 판매중단 시기와 연결된다.

주요국 정부의 정책적인 규제와 각 기업들의 EV신규모델 출시 및 판매확대 등으로 2021 년 글로벌 신차 판매량의 9% 내외였던 전기차 비중(BEV+PHEV 합산)이 2025 년에는 20%, 2030 년 40%, 2040 년에는 50% 이상에 달할 전망이다.

이에 근거해 향후 전 세계에 돌아다니는 전기차 대수를 2030 년 1.2 억대, 2040 년에는 약 4.5 억대로 가정할 경우 해당 전기차들의 충전을 위한 글로벌 전력수요는 2030 년 393TWh, 2040 년 1,340TWh 에 달할 것으로 예상되는데, 각각 글로벌 전체 수요의 1.2%, 3.3% 수준이다. 참고로 해당 수치는 연간 평균 주행거리 18,000km, 향후 전기차 에너지 효율은 매년 1%씩 개선되어 1kWh 당 2030 년 5.5km, 2040 년 6.1km 수준이라고 가정하여 산출된 수치이다. 주행거리와 자동차 연비 등의 변수들을 어떻게 가정하냐에 따라 전력수요 증가 규모는 달라지겠지만,중요한 것은 전기차 판매 증가로 글로벌 전력수요가 가파르게 늘어난다는 점이다

자율주행의 기반이 되는 기술 ADAS(Advanced Driver Assistance System, 첨단 운전자 보조 시스템) ADAS는 카메라·레이더·라이다 등 센서를 이용하여 주행이나 주차 시 발생할수 있는 사고의 위험 등을 운전자에게 경고하고, 대처할 수 있도록 도와주는 안전장치를 뜻한다. 초기에는 운전자에게 위험을 알려주는 기능에 그쳤지만, 현재는 운전자를 대신해 부분적으로 제동 및 조향까지 제어할 수 있는 수준에 이르렀고 이를 기반으로 자율주행의 발전이 이뤄지고 있다.

ADAS는 카메라·레이더·라이다 크게 3가지 센서를 통해 구현된다. 카메라는 렌즈를 통해 시각적으로 주변 사물과 상황을 인식하고 레이더는 전자기파의 송수신을 통해 거리와 속도 등을 측정한다. 라이다는 빛을 이용하여 사물의 원근감, 형태, 거리, 속도 등을 인식한다. 3D 센싱 기법을 이용하는 라이다는 정확도 측면에서 가장 높은 성능을 구현하지만 가격이 매우 비싸다.

전장카메라 시장은 자율주행차 시장의 성장에 힘입어 2025년까지 CAGR 33% 이상의 폭발적인 성장이 전망되고 있다. 2022년 레벨 3 자율주행차의 본격적 출시에 따라 2021년 7대 →2022년 12대로 가파른 Q의 증가와 기능 고도화에 따른 P 상승이 지속되기 때문이다. 글로벌 스마트폰 카메라모듈 시장이 세트 수요의 성장률 둔화에 따라 연간 2~3% 수준의 제한적인 Q성장이 전망되는 것과 상반되는 모습이다. 글로벌 스마트폰 출하량은 2017년 15.7억대를 기록하며 Peak-Out한 이후 2020년까지 지속적으로 감소했으며, 2021년 코로나19 기저효과로 YoY+4% 성장이 있었으나 중장기적으로는 2% 수준의 낮은 성장률이 전망되고 있다.