국내 수소도시 조성사업 비교 연구

Abstract

Hydrogen is gaining attention not only as a means of producing energy without emitting greenhouse gases during the energy conversion process but also as a method for energy transportation and long-term storage. In Europe, the United States, Japan, and other countries, policies are being pursued to transition energy systems in densely populated urban areas to eco-friendly ones to promote carbon neutrality and activate the hydrogen economy. In Korea, there are efforts to establish hydrogen infrastructure, including production, transportation, storage, and utilization, in major cities through the hydrogen city project. This study analyzes the direction and policy implications of hydrogen cities through a comparative study of cases related to hydrogen infrastructure construction in three "Hydrogen Demonstration Cities" selected in 2019, one "Hydrogen R&D Specialized City," and six cities selected for the "Hydrogen City Construction Project" in 2022. The goal of this research is to provide insights into desirable models for hydrogen cities based on regional innovation that emphasizes social, cultural, and institutional environmental factors, considering the roles and expected effects of hydrogen cities as part of policies for carbon neutrality and the activation of the hydrogen economy. To achieve this, the study begins by examining the definition of hydrogen cities and theoretically discussing the relationship between hydrogen cities and regional innovation. It also investigates the compatibility of smart specialization strategies with hydrogen city construction projects and regional demand. The framework for the analysis is then established by selecting components such as location environment, infrastructure, and specialized projects through a review of previous research and domestic hydrogen city cases. The results of the comparative study on hydrogen (demonstration) cities are as follows. First, the socio-economic environmental factors of local governments were analyzed as important elements in the selection of hydrogen (demonstration) city construction projects. Second, hydrogen production has been applied in various ways such as by-product hydrogen, blue hydrogen, green hydrogen, etc., tailored to the regional industrial location. Hydrogen utilization has been closely related to urban living environments, including supplying hydrogen fuel cells to residential complexes, establishing hydrogen refueling stations, and expanding hydrogen mobility. Third, specialized projects were analyzed to establish urban infrastructure by incorporating various hydrogen technologies according to the characteristics of each region. In particular, hydrogen production utilizing renewable energy and waste can be linked to a decentralized green energy policy for sustainable cities. Fourth, common items in the construction of hydrogen city infrastructure include installing fuel cells in residential complexes, building hydrogen refueling stations, expanding hydrogen buses, installing hydrogen pipelines, and establishing integrated operation centers. In particular, all 10 hydrogen (demonstration) cities aimed to ensure the safety and efficiency of cities through integrated operation centers. In this study, cities selected for the "Hydrogen (Demonstration) City Development Project" were analyzed to be classified into four types: leading type, joint project type, policy consideration type, and vision presentation type. The Ministry of Land, Infrastructure and Transport introduced a top-down policy for the first-stage hydrogen demonstration cities and hydrogen R&D specialized cities, with budget support from the general account, using a 1:1 matching system between national and local funds. However, in the second phase of the hydrogen city development project, an evolved policy was implemented by adopting an upward-opening strategy. This involved changing the budget support account item to local autonomy within the National Balanced Development Special Account(Balanced Special Account). This evolved policy can be characterized by its alignment with a smart specialization strategy, aiming to reflect the policy intentions of local governments, encourage citizen participation, and address regional demand. The implications suggest considering allowing local governments autonomy in the duration of hydrogen city construction projects, forming hydrogen city consortia among participating local governments, expanding hydrogen cities from existing ones to nearby regions, constructing global hydrogen city models, diversifying clean hydrogen production and usage, and promoting advanced plans for hydrogen cities, such as building hydrogen industry clusters where academia and industry are integrated. Finally, it is hoped that this study will serve as a foundational resource for future research on hydrogen city construction policies. Keywords: Hydrogen Demonstration Cities, Hydrogen Cities, Regional Innovation, Hydrogen Economy, Smart Specialization|수소는 에너지 전환과정에서 온실가스를 발생시키지 않을 뿐아니라 에너지 이동과 장기간 보관하는 수단으로 주목받고 있다. 유럽과 미국, 일본 등에서는 탄소중립과 수소경제 활성화를 위해 인구가 밀집한 도시의 에너지시스템을 친환경으로 전환하는 도시 정책을 추진하고 있다. 한국에서는 주요 도시에 수소 생산, 이동 및 저장, 활용 등 수소 인프라를 구축하는 수소도시 사업을 추진하고 있다.

본 연구에서는 2019년 선정된 ‘수소시범도시’ 3곳과 ‘수소 R&D 특화도시’ 1곳, 2022년 선정된 ‘수소도시 조성사업’ 대상 도시 6곳의 수소 인프라 구축 사례의 비교연구를 통해 수소도시의 방향성과 정책적 함의 등을 분석한다. 탄소중립과 수소경제 활성화를 위한 정책으로서 수소도시의 역할과 기대효과를 지역의 사회문화적, 제도적 환경 요소를 중시하는 지역혁신과 연계해 바람직한 도시형태별 수소도시의 모델 구축 등에 관한 시사점을 제시하는 것이 이번 연구의 목적이다.

이를 위해 먼저 수소도시의 정의를 살펴보고 수소도시와 지역혁신의 연관 관계를 이론적으로 고찰하면서 수소도시 조성사업과 지역 수요를 반영한 스마트 전문화 전략과 연계성도 살펴본다. 이어 선행연구 등을 통해 국내 수소도시 사례 비교를 위한 구성요소로 입지환경, 인프라, 특화사업을 선정해 분석의 틀을 만들었다.

수소(시범)도시 비교 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 지자체의 사회경제적 환경 요소가 수소(시범)도시 조성사업의 선정에서 중요한 요소로 분석됐다. 둘째, 수소 생산은 지역 산업입지에 맞게 부생수소, 블루수소, 그린수소 등 다양한 방식이 적용 되었으며, 수소 활용은 공동주택 등에 수소연료전지 공급, 수소충전소 구축, 수소모빌리티 확충 등 도시 생활환경과 밀접한 관계가 있었다. 셋째, 특화사업은 지역의 특성에 맞게 다양한 수소기술을 접목해 도시기반을 구축하는 것으로 분석됐다. 특히 재생에너지와 폐기물을 활용한 수소 생산은 지속 가능한 도시의 분산형 그린 에너지 정책과 연계될 수 있다. 넷째 수소도시별 인프라 구축 항목으로 공동주택 등에 연료전지 설치, 수소충전소 구축, 수소버스 확충, 수소배관 설치, 통합운영센터 등이 공통사항으로 들어가 있다. 특히 10개 수소(시범)도시 모두 통합운영센터를 통해 도시의 안전성과 효율성을 확보하려고 했다. 본 연구에서는 「수소(시범)도시 조성사업」에 선정된 도시를 보면 선도형, 공동사업형, 정책배려형, 비전제시형 등 4가지 유형으로 나눌 수 있는 것으로 분석됐다. 국토부는 1단계 수소시범도시와 수소R&D특화도시 사업을 일반회계로 국비와 지방지 1대1 매칭방식의 하향식 정책을 도입했다. 하지만 2단계인 수소도시 조성사업에서는 예산지원 회계 항목을 국가균형발전특별회계(균특회계)의 지자체 자율로 변경하는 상향개방식 전략을 사용했다. 이는 지자체의 정책적 의지와 시민 참여, 지역 수요를 반영하는 스마트 전문화 전략과 연계된다는 점에서 진화된 정책이라고 할 수 있다.

시사점으로는 수소도시의 조성사업기간을 지자체 자율에 맡기는 방안, 수소도시 참여 지자체간 수소도시협의체 구성, 기존 수소도시를 거점으로 인근 지역으로 광역화하는 방안, 글로벌 수소도시 모델 구축, 청정수소 생산과 수소 활용처 다각화 등 수소도시 고도화 방안, 산학연이 집적화되는 수소산업클러스터 구축 등을 제시한다. 끝으로 본 연구가 수소도시 정책을 연구하는 기초자료로 활용되어 향후 수소도시 조성 정책에 관한 다양한 연구로 이어지기를 기대한다.