Multi-model assessment of global hydrogen trade under Paris-aligned scenarios
본 연구는 두 가지 글로벌 에너지 모델을 조화시켜, 파리 협정에 부합하는 탈탄소화를 위해 수소 무역이 필수적이지만, 현재 글로벌 시장을 과도하게 강조하는 정책적 서사와는 대조적으로 국제적인 유동 무역은 제한적이며 지역적으로 더 집중된 상태로 남을 가능성이 높다는 점을 밝혀냈다.
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수소는 종종 미래의 연료, 즉 세계가 석탄, 석유, 가스 연소에서 벗어나는 데 도움을 줄 수 있는 깨끗한 에너지 운반체로 묘사되곤 합니다. 연소 시 이산화탄소를 배출하는 화석 연료와 달리, 수소는 재생 가능한 전력과 물을 사용하여 생산될 수 있으며, 사용 시 오직 수증기만을 배출합니다. 현재 대부분의 수소는 천연가스로 만들어지며, 대개 생성되는 곳 바로 옆에 위치한 산업 단지 내에서 사용됩니다. 그러나 세계가 지구 온난화를 1.5도 또는 2도로 제한하고자 함에 따라, 수소의 역할은 극적으로 확대될 것으로 예상됩니다. 수소는 전기화하기 어려운 분야인 대형 트럭, 공장 가열, 선박 연료 공급 등에 활용될 수 있습니다. 태양은 서로 다른 장소에서 서로 다른 강도로 빛나고 바람은 서로 다른 곳에서 불기 때문에, 어떤 지역은 다른 지역보다 훨씬 저렴하게 수소를 생산할 수 있을 것입니다. 이러한 현실은 오늘날 우리가 석유와 가스를 거래하는 것처럼, 수급 균형을 맞추기 위해 국가들이 바다를 건너 수소를 거래해야 하는지에 대한 글로벌 담론을 촉발했습니다.
유니버시티 칼리지 런던(UCL)과 국제응용시스템연구소(IIASA)의 연구진은 이러한 글로벌 수소 시장의 실체를 검증하기 위해 연구에 착수했습니다. 그들은 전 세계 정부가 발표한 야심 찬 무역 계획이 실제로 깨끗한 에너지 미래를 향한 가장 효율적이고 저비용인 경로와 부합하는지 알고 싶었습니다. 답을 찾기 위해 그들은 단 하나의 컴퓨터 모델이나 단일한 가정 세트에 의존하지 않았습니다. 대신, 그들은 세계에서 가장 정교한 두 가지 에너지 시스템 모델인 TIAM-UCL과 MESSAGEix를 결합하여 일련의 병렬 시뮬레이션을 실행했습니다. 이 모델들은 전체 글로벌 경제의 상세한 디지털 트윈 역할을 하며, 엄격한 기후 규칙 하에서 에너지가 생산에서 소비로 어떻게 흐르는지를 계산합니다. 연구진은 이 모델들에게 1.5도 및 2도 세계를 향한 경로를 그려내도록 요청하며 다양한 시나리오를 테스트했습니다. 즉, 수소 무역에 접근하기 쉽다면 어떻게 될 것인가? 만약 정부가 너무 높은 무역 목표를 강제한다면 어떻게 될 것인가? 그리고 국제 무역을 완전히 제거하면 어떤 일이 벌어질 것인가?
시뮬레이션 결과는 많은 현재의 정치적 전략이 시사하는 것보다 더 국지적이고 덜 글로벌한 미래를 보여주었습니다. 수소가 실제로 글로벌 에너지 믹스의 거대한 부분이 되어, 현재 수준에서 이번 세기 말까지 연간 90130 엑사줄(exajoules)을 공급하는 수준으로 성장하겠지만, 이 연료의 무역은 석유의 무역과는 매우 다를 것입니다. 모델에 따르면 수소 이동의 대다수는 해양을 건너기보다는 파이프라인이나 단거리 트럭을 통해 지역 내에서 발생할 것입니다. 가장 야심 찬 기후 시나리오에서, 액체 형태로 선박을 통해 국제적으로 거래되는 수소의 양은 2050년까지 연간 16 엑사줄에 불과할 정도로 상당히 적을 것으로 예측됩니다. 또한 이러한 국제 무역은 많은 이들이 기대하는 것보다 늦게 도착할 것으로 예상되며, 이미 지역 인프라가 구축된 이후인 2050년대나 심지어 2060년대가 되어서야 시스템의 중요한 부분이 될 것입니다.
이러한 발견은 수십 개의 국가가 2030년과 2050년까지 수소를 수출입하겠다는 대담한 목표를 설정한 현재의 국가별 수소 전략과 극명한 대조를 이룹니다. 연구진이 모델에 이러한 특정 정부 목표를 달est하도록 강제했을 때, 결과는 명확한 불일치를 보였습니다. 정책 목표를 달성하기 위해 요구되는 무역량은 모델이 예측한 가장 비용 효율적인 경로보다 두 배 이상 많았습니다. 이러한 "정책 주도형" 시나리오에서는 수소 무역이 비용 최적화 시나리오보다 수십 년 일찍 나타났으며, 거래량도 훨씬 많았습니다. 연구진은 이러한 목표들이 정치적 의지를 보여주기는 하지만, 새로운 글로벌 에너지 시스템을 구축하는 물리적, 경제적 현실과는 동떨어져 있을 수 있다고 제안합니다. 만약 국가들이 이러한 지나치게 낙관적인 목표에 근거하여 대규모 수출 인프라를 구축한다면, 수요가 계획만큼 빠르게 실현되지 않아 값비싼 자산이 유휴 상태로 남게 될 위험이 있습니다.
또한 이 연구는 세계의 어떤 지역이 이 새로운 경제의 주요 플레이어가 될 것인지를 강조했습니다. 시뮬레이션은 유럽, 일본, 한국과 같은 지역을 주요 수입국으로 일관되게 지목했는데, 이들은 충분한 수소를 현지에서 생산할 공간이나 자원이 부족하여 수소를 들여와야 하기 때문입니다. 반대로, 호주, 라틴 아메리카 일부 지역, 중동과 같이 재생 에너지가 풍부한 지역은 자연스러운 수출국으로 떠올랐습니다. 그러나 모델은 이러한 수출국들에게도 시장이 과거의 중앙 집중화된 글로벌 석유 시장과 같은 모습은 아닐 것이라고 보여주었습니다. 대신 수소 경제는 더 분산될 것입니다. 대부분의 국가는 자체적인 필요를 충족하거나 인접 국가와 거래할 만큼의 수소를 생산할 것이며, 국제 운송은 전체 공급량의 아주 작은 부분에 대해서만 의존할 것입니다. 이러한 구조는 국가들이 글로벌 해상 운송 붐을 기다리기보다 지역 생산과 지역 파이프라인 구축에 집중한다면, 에너지 독립이 이전에 생각했던 것보다 더 달성 가능하다는 것을 시사합니다.
궁극적으로, 이 연구는 깨끗한 수소의 미래를 향한 길에는 인내와 조율이 필요함을 시사합니다. 수소를 해양을 통해 거래하는 기술은 존재하지만, 그 경제적 타당성은 현재의 정치적 모멘텀만큼 강력하거나 즉각적이지 않습니다. 모델은 세계를 탈탄소화하는 가장 효율적인 방법은 먼저 견고한 로컬 및 지역 네트워크를 구축하여, 수소가 가장 저렴하게 생산되고 가장 필요로 하는 곳으로 흐를 수 있게 하는 것임을 나타냅니다. 국제 무역은 역할을 하겠지만, 이는 보조적인 역할이며 시스템이 성숙함에 따라 서서히 등장할 것입니다. 정부에게 주는 교훈은 명확합니다. 국가 전략을 인프라 개발의 느리고 꾸준한 속도 및 비용의 현실과 일치시키는 것이, 글로벌 시스템이 아직 감당할 준비가 되지 않은 공격적인 무역 목표를 쫓는 것보다 더 효과적일 것입니다. 수소의 미래는 밝지만, 그것은 단 하나의 거대한 글로벌 파도로서 오는 것이 아니라 지역별로 구축될 것입니다.
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