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시장 역학 

부분 분석 

주요 동인: 산업 전반의 탈탄소화 이니셔티브의 확산으로 에너지 집약적 제조 공정에서 회색 수소에 대한 수요가 증가하고 있음

산업 탈탄소화 의무화 정책으로 인해 중공업 클러스터에서 회색 수소 시장이 빠르게 성장하고 있습니다. 독일 정유 부문만 해도 2024년에 수소분해 장치와 탈황 장치 가동에 180만 톤의 회색 수소가 소비될 것으로 예상됩니다. 한편, 일본의 니폰 스틸은 용광로의 부분적인 탄소 배출량 감축을 위해 6만 5천 톤의 회색 수소를 사용하는 시범 사업을 진행하고 있습니다. 미국의 루이지애나에 위치한 한 석유화학 단지는 에틸렌 공장의 배출량 감축을 위해 4만 톤의 회색 수소를 도입할 계획입니다. 중동 지역에서도 정유 시설의 수요 증가에 대응하기 위해 올해 4개의 대규모 회색 수소 프로젝트를 추진하고 있습니다. 제조업체들은 회색 수소의 즉각적인 활용 가능성과 낮은 초기 투자 비용을 선호하며, 이는 가동 중단 없이 이산화탄소 배출량을 줄일 수 있는 과도기적 방안으로 여겨지고 있습니다.

이러한 계획들은 회색 수소의 탄소 배출량이 완벽하지 않더라도 단기적인 배출량 감축에 대한 의지가 점점 커지고 있음을 보여줍니다. 스페인에서 사업을 운영하는 아르셀로미탈은 저탄소 철강 생산 시범 사업을 위해 2024년에 3만 5천 톤의 회색 수소를 소비할 예정입니다. 인도 구자라트 지역의 화학 제조업체들은 부분적인 공장 탈탄소화를 위해 2만 5천 톤의 회색 수소가 필요합니다. 이러한 움직임은 업계가 더욱 깨끗한 대안을 준비하는 동안 회색 수소가 중요한 발판이 될 수 있음을 시사합니다. BP와 같은 영국의 주요 석유 회사들은 단기적으로 정제 시설 개선을 위해 4만 5천 톤의 회색 수소를 사용할 계획입니다. 텍사스의 한 주요 파이프라인 회사는 회색 수소 수송량 증가에 대비하여 120km 길이의 강철 파이프라인을 개조하고 있습니다. 한편, 한국의 2만 톤 규모 대형 저장 터미널은 처리량 증가에 맞춰 시설을 개선하고 있습니다. 이탈리아 항만들도 회색 수소 선적량 증가에 대비하여 시설을 개보수하고 있습니다. 이러한 실제 적용 확대로 회색 수소는 기업들이 당면한 이산화탄소 감축 목표를 달성하는 데 도움을 주고 있습니다. 업계 전문가들은 철강, 정유, 화학 산업의 수요 증가가 대규모 녹색 또는 청색 수소 솔루션이 보편화될 때까지 회색 수소의 시장 입지를 강화할 것으로 예상합니다.

동향: 현대 핵심 산업에 안정적인 수소 공급을 보장하기 위한 현장 회색 수소 생산 시설의 증가

전 세계 대형 정유 시설, 화학 단지, 발전소 등에서 회색 수소 생산이 활발히 이루어지고 있는 가운데, 수요가 높은 운영에 안정적인 공급을 보장하기 위해 현지 회색 수소 생산 시설을 설치하고 있습니다. 캐나다 앨버타주의 한 주요 정유 공장은 2024년에 탈황 공정에 필요한 수소를 연간 8만 톤 생산할 수 있는 증기 메탄 개질기를 현장에 설치할 계획입니다. 스페인 바스크 지역의 한 비료 제조업체는 외부 공급 차질에 대응하기 위해 연간 1만 5천 톤 규모의 소형 회색 수소 생산 시설에 투자했습니다. 미국 아이오와주의 한 주요 암모니아 생산 시설은 최근 수소 트럭 운송 . 사우디아라비아 주바일 산업 단지에서는 석유화학 허브 인근에 5만 톤 규모의 모듈을 건설하여 안정적인 원료 공급을 확보하고 있습니다. 이러한 현장 확장은 운송 비용을 절감하는 동시에 파이프라인 부족이나 항만 지연 위험을 최소화합니다.

유럽에서는 여러 제조업체가 자율성을 높이기 위해 자체적인 그레이 수소 생산 시설을 구축하고 있습니다. 벨기에 안트베르펜의 한 화학 제조업체는 2024년 초 3만 톤 규모의 생산 시설을 가동하여 고분자 합성에 필요한 원료 수소를 공급할 예정입니다. 한편, 독일 루르 지역의 주요 유리 제조업체는 기존 가스 연소로를 대체할 2만 톤 규모의 생산 시설 도입을 계획하고 있습니다. 한국의 그레이 수소 시장에서는 울산의 한 컨소시엄이 기존 발전소 내에 1만 톤 규모의 시설을 운영하여 최대 수요 시에도 안정적인 공급을 유지하고 있습니다. 이러한 분산형 프로젝트는 특히 외부 공급망의 용량 제약으로 어려움을 겪는 산업 운영자들이 물류 병목 현상을 해결하는 데 도움이 됩니다. 최근 다국적 가스 회사들의 확장 추세 또한 신속하게 규모를 확장하거나 축소할 수 있는 소규모 허브 구축으로의 전환을 보여줍니다. 마르세유의 한 물류 터미널은 1만 2천 톤 규모의 수소 재충전 플랫폼 도입을 검토하고 있습니다. 싱가포르에서는 해양 고객을 위해 연간 5,000톤의 수소를 생산하도록 설계된 부유식 회색 수소 바지선 개념이 개발 중입니다. 자가 생산 수소에 대한 이러한 집중은 지속적인 공급과 비용 예측 가능성이라는 실질적인 이점을 강조하며, 핵심 산업 분야에서 수소의 광범위한 도입을 촉진하고 있습니다.

과제: 진화하는 인프라 제약으로 인해 글로벌 시장 내 회색 수소의 효율적인 운송 및 확장이 저해되고 있습니다

회색 수소 시장의 확장은 대규모 유통에 적합하지 않은 노후화된 파이프라인, 터미널 및 저장 시스템으로 인해 종종 저해됩니다. 서유럽에는 약 4,500km의 수소 파이프라인이 있지만, 상당수는 수십 년 된 취성 강관에 의존하고 있습니다. 네덜란드에서는 2024년에 더 높은 작동 압력을 견딜 수 있도록 300km의 파이프라인을 개량하는 사업을 추진할 계획입니다. 일본은 해외 공급업체로부터 약 10만 톤의 수소를 처리하는 전용 수입 터미널이 두 곳밖에 없어 산업계는 단기 공급에 의존할 수밖에 없습니다. 미국의 걸프만 지역에는 각각 약 100만 kg을 저장할 수 있는 수소 염동굴이 여러 개 있지만, 주요 산업 중심지와의 연결성은 여전히 ​​미흡합니다. 한편, 인도의 라자스탄에 있는 최대 수소 저장 시설은 4만 kg의 저장 용량에 불과하여 증가하는 수요를 충족하려는 인도의 노력에 어려움을 주고 있습니다. 이러한 제약 조건들은 비용을 증가시키고 개발도상국 시장에 대한 투자를 저해합니다.

육로나 해상 운송은 더욱 복잡한 문제를 야기하는데, 대부분의 유조선단이 대용량 수소 운송에 적합한 극저온 시스템을 갖추고 있지 않기 때문입니다. 호주의 한 항구는 유조선 부족으로 인해 매달 2,000톤의 수소만 처리하고 있습니다. 인접한 뉴질랜드에서는 수소 수출 허브 구축 계획이 추진되고 있지만, 기존 해상 운송업체들이 특수 취급 규정을 충족할 수 없어 6,000톤의 공급 부족이 예상됩니다. 중국의 산업 단지에서는 트럭을 이용한 유통이 경로 제한으로 어려움을 겪으며 지연과 공급 차질을 빚고 있습니다. 텍사스에 새로 건설된 액화 플랜트는 하루 15만 킬로그램을 처리할 수 있지만, 이 지역은 극저온 운송에 적합한 컨테이너 부족으로 병목 현상을 겪고 있습니다. 노르웨이의 한 엔지니어링 회사는 최대 4,500kg의 수소 화물을 운송할 수 있도록 해상 선박 3척을 개조하고 있지만, 확장은 더디게 진행되고 있습니다. 독일의 한 철도 시범 운송 시스템은 하루 3,000kg의 수소를 운송할 수 있습니다. 파이프라인, 터미널, 운송 차량에 대한 체계적인 개선이 이루어지지 않으면 전 세계 회색 수소 시장은 공급 불균형 상태로 남아 생산 및 사용 확대를 위한 노력이 지연될 것입니다.

부분 분석 

방법 

68% 이상의 시장 점유율을 차지하는 수증기 메탄 개질(SMR)은 비용 효율성, 기술적 성숙도, 그리고 원료로 사용되는 천연가스의 풍부한 전 세계적 매장량 덕분에 회색 수소 생산의 핵심 기술로 자리 잡았습니다. 800~1000°C의 고온에서 작동함에도 불구하고, SMR은 수십 년간의 공정 최적화를 통해 초기 투자 비용을 절감하고 수소 생산량을 향상시켜 왔습니다. 이 방법은 메탄이 풍부한 천연가스와 수증기를 촉매 반응에 이용하여 고순도 수소와 일산화탄소를 생산합니다. 미국에서는 전국 수소 공급량의 95% 이상이 SMR을 통해 생산되며, 이는 기존 에너지 시장에서 SMR의 강력한 입지를 보여줍니다. 광범위한 가스 파이프라인 인프라와 상당한 매장량은 원료 및 운송 비용을 낮춰주어 SMR의 대규모 산업 도입에 유리한 환경을 조성합니다. 또한, 많은 지역에서 천연가스를 비교적 저렴하게 이용할 수 있기 때문에 SMR은 석탄 가스화나 기존 전기분해 방식보다 비용 경쟁력이 뛰어나 경제적인 선택으로 남아 있습니다. 또한 SMR의 신뢰성과 신속하고 대량의 수소 생산 능력은 생산 일정이 빠듯한 분야에 적합합니다.

소형 모듈형 원자로(SMR) 기반 회색 수소 시장의 수요는 주로 관리 가능한 비용으로 상당한 양의 수소를 필요로 하는 산업에서 비롯됩니다. 정유업체는 회색 수소를 사용하여 연료에서 황과 기타 불순물을 제거하고, 화학 산업은 암모니아, 메탄올 및 기타 주요 중간재 생산에 수소를 사용합니다. 철강 산업 또한 특정 직접 환원 공정에 수소를 사용하지만, 현재는 코크스 석탄에 더 많이 의존하고 있습니다. 기업들은 잘 구축된 공급망, 손쉬운 규모 확장, 기존 현장 인프라와의 유연한 통합 덕분에 SMR 기술을 선호합니다. 더욱이, 탄소 포집 및 저장(CCS) 솔루션에 대한 지속적인 연구는 회색 수소를 저탄소 대안으로 전환시켜 변화하는 규제 환경 속에서 SMR의 중요성을 유지할 수 있도록 합니다. 비용 효율성, 기술적 성숙도 및 적응성의 균형을 갖춘 SMR 방식은 대량 수소 소비자의 엄격한 요구 사항을 충족하여 오늘날 회색 수소 시장에서 지배적인 방식으로 자리매김하고 있습니다.

애플리케이션 별 

암모니아 생산은 회색 수소의 최대 소비처 중 하나로, 농업, 화학 및 기타 필수 산업에서 암모니아가 광범위하게 사용됨에 따라 전 세계 회색 수소 수요의 30% 이상을 차지합니다. 전 세계 암모니아 생산량은 연간 1억 8천만 톤을 초과하며, 이는 주로 선진국과 개발도상국 모두의 식량 안보를 뒷받침하는 비료 생산에 기인합니다. 주로 증기 메탄 개질(SMR)을 통해 생산되는 회색 수소는 고압 및 고온에서 질소와 수소로부터 암모니아를 합성하는 하버-보쉬 공정의 필수 요소입니다. 풍부하고 비용 효율적인 회색 수소의 공급은 암모니아 생산자들이 안정적인 가격으로 대규모 생산량을 유지할 수 있도록 보장합니다. 천연가스 인프라가 잘 구축된 국가에서는 암모니아 공장에 SMR 설비를 원활하게 통합하여 물류 복잡성을 줄일 수 있습니다. 결과적으로 암모니아 제조업체들은 제품 수요와 원료 가격의 균형을 유지하면서 운영 생산량을 유지하기 위해 회색 수소에 크게 의존하고 있습니다.

중국은 광대한 농업 부문과 막대한 비료 수요를 바탕으로 회색 수소 시장에서 암모니아의 주요 생산국이자 소비국입니다. 인도와 미국 또한 주요 생산국으로, 국내 소비를 충족하는 동시에 국제 암모니아 무역에도 참여하고 있습니다. 회색 수소는 잘 구축된 소형 모듈형 원자로(SMR) 네트워크를 활용하고 비교적 낮은 자본 지출로 생산할 수 있기 때문에 이러한 국가들에게 여전히 주요한 선택지입니다. 녹색 수소와 같은 새로운 저탄소 대안이 등장하고 있지만, 암모니아 시장은 가격에 민감하여 일반적으로 저렴한 원료를 선호합니다. 이러한 시장 역학 덕분에 전통적인 회색 수소는 특히 천연가스 자원이 풍부하고 가격 구조가 안정적인 지역에서 경쟁력을 유지할 수 있습니다. 더욱이, 식량 생산에서 암모니아의 핵심적인 역할은 생산 신뢰성을 매우 중요하게 여기도록 만들기 때문에, 기존의 회색 수소 기반 공정은 위험 회피적인 전략으로 작용합니다. 

최종 사용 산업별

전 세계 회색 수소 공급량의 50% 이상이 다양한 화학 공정에 사용되고 있으며, 이는 회색 수소 시장에서 저렴하고 고순도의 수소에 대한 산업계의 지속적인 수요를 반영합니다. 메탄올, 합성 탄화수소, 특정 고용량 특수 화학 물질을 포함한 많은 주요 화합물은 합성 과정의 핵심 단계에서 수소를 필요로 합니다. 증기 메탄 개질(SMR)은 화학 설비에 SMR 장치를 직접 통합하여 원료 물류를 간소화할 수 있기 때문에 이러한 막대한 수요를 충족하는 일관되고 경제적인 수단을 제공합니다. 또한, 회색 수소는 이러한 설비가 대량 생산 조건에서 지속적으로 가동하는 데 필요한 안정적인 수소 유량을 제공합니다. 이러한 시너지 효과를 통해 화학 제조업체는 안정적인 생산량과 비용 구조를 유지할 수 있습니다. 천연가스 가격은 다른 원자재에 비해 예측 가능성이 높기 때문입니다. 결과적으로 SMR 기반 회색 수소는 플라스틱, 의약품, 섬유 등을 비롯한 다양한 산업 분야의 화학 유도체에 의존하는 글로벌 공급망을 뒷받침하는 필수적인 투입 요소가 되었습니다.

회색 수소 시장의 이러한 지배력은 소비 규모뿐만 아니라 다양한 화학 변환에서 수소의 다재다능함에도 기인합니다. 회색 수소는 수소화 반응을 촉진하여 불포화 화학 결합을 분해하고 새로운 제품을 만들거나 기존 화합물을 정제합니다. BASF, Dow와 같은 대규모 다국적 화학 기업들은 공정 최적화 및 수율 일관성 향상을 위해 회색 수소를 도입하고 있습니다. 천연가스가 풍부한 지역에서는 현장 SMR(소형 모듈형 원자로) 플랜트가 24시간 가동되어 화학 생산에 미치는 영향을 최소화합니다. 또한 많은 시설은 SMR에서 발생하는 부산물인 증기를 활용하는 통합 열 및 전력 시스템을 갖추도록 설계되어 전반적인 에너지 효율을 향상시킵니다. 환경 문제에 대한 우려가 커지면서 더욱 깨끗한 수소 대안에 대한 관심이 높아지고 있지만, 비용 압박과 기존 기술의 확립으로 인해 회색 수소는 여전히 화학 분야에 확고히 자리 잡고 있습니다. 결과적으로 회색 수소는 현대 산업 생활에 필수적인 화학 원료의 대량 생산 및 비용 효율적인 합성을 가능하게 하는 핵심적인 역할을 수행하고 있습니다.

출처: 천연가스를 주요 원료로 사용한 회색 수소 생산 

천연가스는 풍부한 매장량과 다른 탄화수소에 비해 저렴한 가격 덕분에 전 세계 생산량의 75% 이상을 차지하며 회색 수소 시장의 주요 원료로 자리매김하고 있습니다. 북미, 러시아, 중동 지역의 활발한 채굴에 힘입어 전 세계 천연가스 생산량은 연간 4조 세제곱미터를 넘어섰습니다. 이러한 풍부한 공급량과 잘 구축된 파이프라인 네트워크는 운송 비용을 절감하고 수소 생산 업체의 원료 조달을 간소화합니다. 증기 메탄 개질(SMR) 공법은 이러한 이점을 활용하여 천연가스를 고효율로, 상대적으로 낮은 정제 비용으로 수소로 전환합니다. 2019년 전 세계 수소 생산량은 약 7,500만 톤에 달했으며, 이 중 95%가 화석 연료에서 생산되었고, 그중 상당 부분이 천연가스에 의존했습니다. 검증된 SMR 시스템을 기존 인프라에 통합함으로써 운영 업체는 화학, 정유 및 기타 산업에 필수적인 대량의 수소를 안정적으로 생산할 수 있습니다. 또한 천연가스는 석탄에 비해 탄소 함량이 낮아 부산물 발생량이 적고, 탄소 처리 관련 자본 비용을 절감할 수 있습니다.

천연가스를 원료로 하는 회색 수소 시장의 수요는 석유화학 정제, 비료 제조, 메탄올 생산 등 대규모의 안정적인 수소 공급이 필요한 산업 분야에서 발생합니다. 쉘, BP, 토탈에너지와 같은 석유 및 가스 업계의 거물들은 통합된 상류 및 하류 사업을 활용하여 주요 생산 업체로 자리매김했습니다. 한편, 에어 리퀴드, 린데, 에어 프로덕츠와 같은 산업용 가스 전문 기업들은 전 세계 정유 시설과 화학 단지에 수소를 공급하기 위해 소형 모듈러 원자로(SMR) 플랜트를 건설했습니다. 이러한 시장 참여자들은 광범위한 천연가스 포트폴리오와 방대한 상업 네트워크를 활용하는 동시에 신흥 경제국으로의 수소 공급을 확대하고 있습니다. 이러한 기술적 노하우와 자원 접근성의 결합으로 이들은 회색 수소 시장의 상당 부분을 점유할 수 있었습니다. 수소 소비가 지속적으로 증가함에 따라 천연가스 기반 SMR은 여전히 ​​주요 생산 방식으로 남아 있으며, 강력한 수요 신호는 오늘날 에너지 및 산업 가치 사슬에서 그 역할을 더욱 강화하고 있습니다.

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지역 분석: 아시아 태평양 지역, 회색 수소 시장 주도권 지속 전망

아시아 태평양 지역은 급속한 산업화, 인구 증가, 에너지 집약적 제조업 부문 덕분에 전 세계 회색 수소 생산 및 소비량의 45% 이상을 차지하고 있습니다. 중국, 인도, 한국, 일본과 같은 국가들은 증기 메탄 개질(SMR) 기술을 활용하여 광범위한 화학, 정유, 비료 산업에 경제적인 수소 공급을 확보하며 이 지역을 선도하고 있습니다. 특히 중국은 대규모 암모니아 생산, 막대한 정유 시설, 석유화학 투자 증가에 힘입어 엄청난 수요를 보이고 있습니다. 이러한 수요 급증은 경제 성장 유지와 생활 수준 향상을 위한 중국의 노력과 맞물려 있으며, 이는 수소에 의존하는 하류 산업의 성장을 촉진하고 있습니다. 인도 역시 광범위한 농업 수요를 충족하기 위해 암모니아 기반 비료 생산에 주력하고 있으며, 한국과 일본은 안정적인 수소 공급을 필요로 하는 첨단 석유화학 및 정유 기지를 유지하고 있습니다. 이들 경제권의 광범위한 천연가스 인프라는 회색 수소 생산을 촉진하여 아시아 태평양 지역의 회색 수소 생산 주도권을 더욱 강화하고 있습니다. 게다가 동남아시아 일부 지역의 상대적으로 낮은 노동 비용은 소형 모듈형 수소 발전소(SMR) 건설 및 운영에 유리한 조건을 조성하여 수소의 지역적 영향력 확대를 가능하게 합니다.

중국이 아시아 태평양 회색 수소 시장에서 선두 자리를 차지하는 데에는 풍부한 자원, 광범위한 산업 시설, 그리고 화학 산업 확장을 위한 강력한 정책적 인센티브가 복합적으로 작용한 결과가 있습니다. 중국은 국내에 풍부한 석탄과 새롭게 부상하는 셰일가스 자원을 보유하고 있는데, 셰일가스는 기존 천연가스보다 탄소 집약적이지만 다양한 용도로 수소를 생산하는 데 활용될 수 있습니다. 현재 소형 모듈러 신재생에너지(SMR)는 친환경 대체 연료보다 훨씬 저렴하기 때문에 중국 생산 업체들은 신속하게 생산량을 늘리고 최종 사용자에게 저렴한 가격으로 제품을 제공할 수 있습니다. 중국을 바짝 추격하는 인도는 국내산 천연가스와 수입 천연가스를 결합하여 암모니아 공장과 정유 시설을 가동하는 한편, 미래의 청정 에너지원으로서 수소의 잠재력에도 주목하고 있습니다. 일본과 한국은 천연가스 자원은 상대적으로 부족하지만, 첨단 기술과 전략적인 수입 계약을 통해 안정적인 회색 수소 공급을 확보하고 있습니다. 이 네 나라는 아시아 태평양 지역 회색 수소 산업의 중심을 이루고 있으며, 특히 중국의 강력한 산업 기반은 이 지역이 세계 수소 소비를 선도하는 데 크게 기여하고 있습니다. 국내 운송 수요를 충족하는 정유 시설부터 주요 수출 지향형 화학 단지에 이르기까지, 아시아 태평양 지역의 회색 수소 생태계는 규모와 역동성 면에서 타의 추종을 불허합니다. 

회색 수소 시장의 주요 기업:

• 에어 프로덕츠 앤 케미칼스, Inc.
• 린데 주식회사
• 에어리퀴드
• 쉘 주식회사
• 엑손모빌 코퍼레이션
• BP 주식회사
• 토탈에너지 SE
• 사우디 아람코
• 미쓰비시 중공업 주식회사.
• 셰브론 코퍼레이션
• 기타

시장 세분화 개요:

생산방식별

• 증기 메탄 개질(SMR)
• 탄화수소의 부분 산화

소스별

• 천연가스
• 석탄

애플리케이션 별

• 암모니아 생산
• 메탄올 생산
• 정제 공정
• 발전
• 기타

최종 사용 산업별

• 화학 산업
• 석유 및 가스 산업
• 발전
• 기타

지역별

• 북아메리카
  • 미국
  • 캐나다
  • 멕시코
• 유럽
  • 서유럽
    • 영국
    • 독일
    • 프랑스
    • 이탈리아
    • 스페인
    • 서유럽의 나머지 지역
  • 동유럽
    • 폴란드
    • 러시아 제국
    • 나머지 동유럽
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