일본, 그린수소 시장 육성 본격화… 정책 지원과 실증사업 확대

그린수소를 중심으로 재편되는 글로벌 수소시장

일본은 현재 에너지 안보 강화와 탈탄소 전환이라는 두 과제에 직면해 있다. 일본의 에너지 자급률은 2024년 기준 16.4%로 주요 선진국 중 최저 수준이며, 석유·LNG·석탄 등 1차 에너지의 대부분을 해외 수입에 의존하고 있다. 이에 더해 AI 확산에 따른 데이터센터 투자 확대와 첨단 반도체 생산거점 조성 등으로 중장기적인 전력수요 증가가 전망되면서 안정적인 에너지 공급의 중요성이 강조되고 있다.

일본 정부는 2025년 2월 각의결정된 제7차 에너지기본계획과 GX2040 비전을 통해 탈탄소화와 산업 경쟁력 강화를 위 재생에너지 확대, 원자력 활용, 차세대 에너지 육성을 주요 정책 방향으로 설정했다. 특히 수소는 발전용 연료뿐 아니라 철강·화학·정유 등의 다양한 산업 부문에서도 활용이 가능해 에너지 안보와 탈탄소라는 두 목표를 동시에 실현할 수 있는 유력한 수단으로 평가받고 있다.

<수소 생산 방식별 색상 분류>

[자료: 닛케이신문]

수소는 본래 무색의 기체이지만 생산 방식과 탄소배출 수준에 따라 그린수소·블루수소·그레이수소 등으로 분류된다. 예를 들어 천연가스나 석탄 등 화석연료를 원료로 생산한 수소는 그레이수소, 생산 과정에서 발생한 이산화탄소를 포집·저장(CCS)한 수소는 블루수소, 재생에너지 전력을 이용한 수전해 방식으로 생산한 수소는 그린수소로 구분된다. 이외에도 원자력 전력을 활용한 옐로우수소와 메탄 열분해 공정을 활용한 청록수소 등이 있다.

<글로벌 수소 생산량 전망 및 수소 유형별 구성 변화>

(단위: 백만 톤)

[axetimes 주식회사 ‘해외 수소 정책 동향으로 본 글로벌 수소 시장 전망과 일본의 위치’, KOTRA 후쿠오카 무역관 재구성]

다만 블루수소·그린수소를 포함한 저탄소수소는 그레이수소에 비해 경제성이 낮다. 그린수소는 재생에너지 발전 설비와 수전해 설비 구축에 상당한 비용이 소요되며, 블루수소 역시 그린수소만큼은 아니지만 CCS 설비 구축이 필요해 생산단가가 상대적으로 높다. 이러한 비용 부담에도, 국제적인 탄소중립 정책 확대에 힘입어 저탄소수소 수요는 지속적으로 증가할 것으로 전망된다. 일본 시장조사 기업 axetimes에 따르면, 현재 그레이수소가 전 세계 수소 공급의 대부분을 차지하고 있으나 2030년경에는 그린수소와 블루수소의 합산 비중이 60%를 넘어설 것으로 예측된다. 생산 인프라와 기술이 충분히 확보되기 전까지는 블루수소가 과도기적 대안으로 기능하는 가운데, 2040년경에는 저탄소수소 비중이 90% 수준까지 확대되고 2050년에는 그린수소가 전체 공급의 약 60%를 차지할 것으로 전망된다.

이에 따라 일본은 그린수소의 공급 확대와 활용 촉진을 위한 제도적 기반을 마련하고, 생산부터 저장·운송·활용에 이르는 전 밸류체인 구축을 추진하고 있다. 이번 글에서는 일본 정부가 추진하는 주요 지원 정책과 기업·지자체 주도의 실증 사업 사례를 통해 일본 그린수소 시장의 발전 방향을 살펴본다.

가격차 지원 사업을 통한 그린수소 시장 활성화

일본 정부는 2024년 10월 시행된 ‘수소사회추진법(水素社会推進法)’을 통해 생산·가공·수송 등 공급망 전 과정에서 발생하는 온실가스 배출량을 기준으로 저탄소수소를 정의했다. 구체적으로는 수소 1kg당 온실가스 배출량이 3.4kg-CO₂e 이하인 경우를 저탄소수소로 인정하고 있으며, 이는 일반적인 그레이수소 배출량(11.4kg-CO₂e/kg-H₂)의 약 30% 수준에 해당한다. 동 법은 저탄소수소 시장이 아직 경제성을 확보하지 못한 점을 고려해 가격차 지원(価格差に着目した支援) 사업을 운영하고 있다.

<가격차 지원 사업 개요>

[자료: 경제산업성 수소·암모니아 정책 소위원회 제14차 회의 ‘수소사회추진법에 대하여’]

가격차 지원 사업은 저탄소수소의 높은 생산비용으로 시장 형성이 어려운 점을 보완하기 위한 지원책이다. 일본 정부는 저탄소수소 공급 사업자가 사업을 지속하는 데 필요한 비용을 반영한 '기준가격(基準価格)'과 기존 화석연료 또는 기존 수소의 시장가격을 기준으로 산정한 '참조가격(参照価格)'간 차액을 보전한다. 지원 기간은 사업 개시 후 최대 15년이며, 사업자는 지원 종료 이후에도 10년간 공급을 지속해야 한다. 일본 정부는 이 사업을 통해 초기 시장 형성 단계에서 사업자의 투자 부담을 완화하고, 장기적으로는 저탄소수소의 자립적 시장 형성을 유도한다는 방침이다. 가격차 지원 사업 공모는 2025년 3월 마감돼 총 27건의 사업계획이 접수됐으며, 2026년 3월까지 총 6건이 인정됐다.

<수소사회추진법 가격차 지원 인정 사업 현황(2026년 3월 기준)>

[자료: 경제산업성 ‘수소사회추진법에 따른 계획 인정 진척 상황(2026.4)’, 각 기업 홈페이지, KOTRA 후쿠오카무역관 종합]

<아이치제강 치타공장 온사이트형 저탄소수소 제조·공급 사업 구조도>

[자료: 도요타통상 주식회사 홈페이지]

가격차 지원 사업 가운데 대표적인 그린수소 프로젝트는 도요타통상(豊田通商), 유러스 에너지(Eurus Energy), 이와타니산업(岩谷産業)이 공동 추진하는 아이치제강(愛知製鋼) 치타공장 사업이다. 해당 사업은 수요기업인 아이치제강 공장 부지 내에 수전해 설비를 설치하고, 유러스 에너지가 보유한 풍력발전소의 재생에너지 전력을 활용해 그린수소를 생산·공급하는 온사이트형 모델이다. 생산 설비에는 도요타자동차의 수전해 스택을 핵심 부품으로 사용하는 치요다화공건설의 수전해 장치가 도입될 예정이며, 2027년 특수목적회사(SPC) 설립과 설비 구축을 거쳐 2030년 사업 개시를 목표로 하고 있다.

생산된 수소는 연간 약 1600톤 규모로 아이치제강 치타공장의 강재 및 철 소재 가열로 연료로 사용될 예정이며, 기존 도시가스를 대체함으로써 제조 공정의 탄소배출 저감에 활용된다. 일본 정부는 해당 사업을 재생에너지 발전사업자, 수소 생산·공급 사업자, 제조업 수요기업이 하나의 공급망으로 연결된 대표적인 산업 탈탄소 모델로 평가하고 있다.

<도모에상회·YHC·히메지리카의 후쿠시마현 그린수소 생산·공급 사업>

[자료: 도모에상회 홈페이지]

또 다른 가격차 지원 인정 사업으로는 도모에상회(巴商会), YHC(야마나시하이드로젠컴퍼니), 산토리가 추진하는 ‘야마나시 허브’ 사업과 도모에상회, YHC, 히메지리카(ヒメジ理化)가 추진하는 ‘후쿠시마 허브’ 사업이 있다. 두 사업은 재생에너지 전력을 활용한 수전해 방식으로 그린수소를 생산하고, 제조·저장·수송·판매를 아우르는 풀 밸류체인 구축을 목표로 한다는 점이 특징이다.

특히 후쿠시마 허브 사업은 YHC와 히메지리카 등이 특수목적회사(SPC)를 설립해 후쿠시마현 다무라시 공장과 후쿠시마 수소에너지 연구 필드(FH2R)에 수소 공급 사업소를 설치하는 프로젝트다. 이 프로젝트는 수전해 방식으로 연간 약 1177톤의 그린수소를 생산할 계획이며, 생산된 수소는 히메지리카가 제조하는 석영유리의 가공 공정 열원으로 활용된다. 나머지 물량은 도모에상회를 통해 주변 지역에도 공급되며, 히메지리카 및 계열사를 비롯해 스미토모고무공업, 도요타 L&F 도쿄, 도쿄전력홀딩스 등이 주요 수소 이용 사업자로 참여한다. 사업 기간은 2028년 4월부터 2055년 3월까지로 계획돼 있다.

그린이노베이션 기금을 통한 그린수소 기술 상용화 추진

일본 정부는 가격차 지원 사업을 통해 그린수소의 초기 시장 형성과 수요 창출을 도모하는 한편, 기술 경쟁력 확보와 생산 비용 절감을 위한 연구개발도 병행하고 있다. 대표적인 사업이 경제산업성과 신에너지·산업기술종합개발기구(NEDO)가 추진하는 그린이노베이션 기금이다. 그린이노베이션 기금은 일본 정부가 2050년 탄소중립 실현과 산업 경쟁력 강화를 목표로 2021년 조성한 대규모 연구개발 지원 제도로, 현재 총 2조7564억 엔 규모의 예산을 바탕으로 최장 10년간 연구개발부터 실증, 사회 구현까지 지원하고 있다. 동 기금은 수소·암모니아, 차세대 배터리, 해상풍력 등 탈탄소 관련 핵심 분야를 대상으로 운영되고 있다.

그린수소 분야에서는 ‘재생에너지 유래 전력을 활용한 수전해 기반 수소 제조(再エネ等由来の電力を活用した水電解による水素製造)’ 프로젝트가 진행되고 있다. 해당 사업의 예산 규모는 약 1070억 엔으로, ▲수전해 장치의 대형화·모듈화 기술 개발 ▲고성능 신소재의 수전해 설비 적용 기술 개발 ▲산업 공정 및 열수요 분야의 탈탄소화 실증 ▲재생에너지 시스템 환경에서의 수전해 성능평가 기술 기반 구축 등을 주요 과제로 하고 있다.

<그린 이노베이션 기금 수전해 기반 수소 제조 프로젝트>

[자료: 그린 이노베이션 기금사업 홈페이지, KOTRA 후쿠오카무역관 정리]

이 가운데 가장 주목받는 사업은 야마나시현 기업국이 주관하는 '탄소중립 실현을 위한 대규모 P2G(Power-to-Gas) 시스템 기반 에너지 수요 전환·이용 기술 개발' 프로젝트다. 해당 사업은 도쿄전력홀딩스·도쿄전력에너지파트너, 도레이, 카나데비아(Kanadevia), 지멘스에너지, 미우라공업, 카지테크 등이 참여하고 있으며, 재생에너지 전력을 수소로 전환해 산업·수송·열수요 분야에서 활용하는 대규모 P2G 모델을 목표로 한다. 야마나시현은 P2G 실증 성과를 상용화하기 위해 2022년 2월 도쿄전력홀딩스, 도레이와 함께 일본 최초의 P2G 전문 사업회사인 YHC(야마나시하이드로젠컴퍼니)를 공동 설립했으며, YHC를 중심으로 그린수소의 생산·저장·수송·이용을 아우르는 공급망 구축을 추진하고 있다.

<그린수소 파크 -하쿠슈- 실증 사업 개요>

[자료: 미우라공업 홈페이지]

이 프로젝트의 대표 실증 사업으로는 야마나시현 호쿠토시의 산토리 천연수 남알프스 하쿠슈 공장과 산토리 하쿠슈 증류소를 대상으로 추진되는 '그린수소 파크 -하쿠슈-(グリーン水素パーク -白州-)'가 있다. 야마나시현과 참여 기업 10개사는 그린이노베이션 기금의 지원을 받아 하쿠슈 지역에 재생에너지 전력으로 수소를 생산하고 이를 산업용 열원으로 활용하는 대규모 P2G 시스템을 구축했다. 동 프로젝트는 2025년 10월 11일부터 하쿠슈 공장에서 그린수소 생산 및 활용 실증을 시작했다. 설치된 수전해 설비는 출력 16MW에 달하는 일본 최대 규모로, 연중 가동 시 연간 최대 약 2,200톤의 그린수소 생산이 가능하며 약 1만6000톤의 이산화탄소 배출 저감 효과가 기대된다.

이밖에도 환경성 등 일본 정부 부처가 주도하는 재생에너지 연계 수소 생산·활용 사업과 기술 실증 사업이 전국 각지에서 추진되고 있다. 이에 따라 에너지·전력·가스 기업뿐 아니라 플랜트, 중공업, 소재, 종합상사 등 다양한 업종의 기업들이 수소 생산·운송·저장·활용 사업에 참여하면서 일본의 그린수소 산업 생태계도 점차 확대되고 있다.

지자체 주도의 수소 생태계 구축 본격화

일본의 지방자치단체들도 수소 에너지 활용을 위해 각종 시책을 마련하고 있다. 그 토대가 되는 것이 ‘제로카본시티(ゼロカーボンシティ)’ 선언이다. 제로카본시티란 환경성의 정의에 따라 ‘2050년까지 이산화탄소(CO₂) 배출량을 실질적으로 제로로 한다’고 표명한 지방자치단체를 가리킨다. 일본은 2020년 10월 '2050년 탄소중립' 선언 이후, ‘지구온난화대책 추진법’에 근거해 각 지자체가 지역 실정에 맞춘 온실가스 감축 실행계획을 수립·추진하도록 하고 있다. 환경성 집계에 따르면 제로카본시티를 표명한 지자체는 2026년 3월 기준 1,215곳이며, 이미 전국 47개 중 46개의 도도부현(都道府県)이 선언을 마쳤다. 이처럼 각 지자체가 지역 여건에 맞게 탈탄소를 추진하는 가운데, 수소 분야의 주요 대응은 아래 표와 같다.

<제로카본시티 표명 지자체 수소 관련 주요 대처·시책>

[자료: 환경성 ‘제로카본시티 추진 일람(표명 지자체별)’, KOTRA 후쿠오카무역관 정리]

<나미에 수소타운 구상도>

[자료: 나미에마치 홈페이지]

이 가운데 그린수소를 활용하는 대표적인 사례로는 후쿠시마현 나미에마치의 '나미에 수소타운 구상(なみえ水素タウン構想)'이 있다. 이 구상은 나미에마치에 위치한 '후쿠시마 수소에너지 연구필드(FH2R, 20MW 태양광·10MW 수전해 설비를 갖춘 세계 최대 규모 그린수소 생산 실증시설)'에서 생산된 그린수소를 지역 내에서 생산·소비하는 수소 사회 구현을 목표로 한다. 실제 활용은 나미에마치 전역에서 이뤄지고 있다. 수소충전소 2곳을 중심으로 약 80대의 연료전지차(FCV)가 운행되고 있으며, 재해 시 비상전원으로 활용 가능한 수소 스쿨버스와 수소 연료전지가 탑재된 냉장·냉동 이동판매 차량도 도입됐다. 공공시설에는 순수소 연료전지를 설치해 전기와 열을 함께 공급하고, 수소 용기를 배송하는 방식의 가정용 수소 공급 실증도 진행 중이다. 또한 전신주를 활용한 수소 배관 설치 기술 검증과 수소 체험형 관광 프로그램 등을 추진하며, 나미에마치는 생활 전반에서 수소 활용을 실현하는 지역 수소 생태계를 조성하고 있다.

시사점 및 국내기업 진입전략

일본은 수소사회추진법에 따른 가격차 지원으로 그린수소의 초기 시장을 조성하고, 그린이노베이션 기금으로 수전해·P2G·산업열 활용 기술을 실증하고 있다. 이와 함께 지자체들도 '제로카본시티' 선언을 토대로 지역형 그린수소 사업을 추진하고 있다. 다만 일본 그린수소 시장은 아직 규모가 크지 않고 경제성도 충분히 확보되지 않은 상태다. 2023년 12월 경제산업성이 발표한 ‘GX실현을 위한 분야별 투자전략(수소 등)’은 국내 재생에너지 전력 비용이 높은 만큼 당분간 국내 수소 제조 규모가 제한적일 수 있으며, 해외에서 생산한 수소를 도입하는 경우보다 비용이 높을 수 있다고 지적하고 있다. 실제로 일본 정부는 2023년 개정 수소기본전략에서 현재 약 100엔/Nm³ 수준의 수소 공급비용을 2030년 30엔/Nm³, 2050년 20엔/Nm³까지 낮추는 목표를 제시하고 있다. 이는 수소의 경제성 확보가 여전히 일본 수소정책의 핵심 과제임을 보여준다. 또한 제7차 에너지기본계획 역시 수소·암모니아 공급망 구축과 비용 절감을 주요 정책 과제로 제시하고 있어, 향후 중앙정부와 지자체 차원의 지원 정책이 확대될 가능성이 높은 것으로 분석된다.

한국은 2024년 5월 세계 최초로 청정수소 발전 입찰시장을 개설한 데 이어 2025년 5월 두 번째 입찰을 진행하는 등 청정수소 인증·수요창출 제도를 운영하고 있어, 한일 양국 모두 현재 '저탄소수소의 초기 시장 설계' 단계에 있다는 공통점이 있다. 다만 양국의 저탄소수소(한국의 경우 청정수소) 인증 기준이 상이하다는 점은 유의해야 한다. 한국은 수소 1kg당 온실가스 배출량 4kg CO₂e 이하를 기준으로 하는 반면, 일본 수소사회추진법은 3.4kg CO₂e 이하로 더 엄격하게 설정되어 있어, 일본 시장을 겨냥한 제품·서비스에는 일본 기준에 맞는 탄소집약도 산정과 인증 대응이 선행되어야 한다.

구체적인 진출 경로로는 이하의 세가지를 검토할 수 있다.

첫째, 수전해 설비 및 핵심 부품 공급이다. 일본의 가격차 지원 사업과 그린이노베이션 기금 사업이 PEM·알칼리 수전해 장치를 핵심 설비로 채택하고 있는 만큼, 한국 기업은 수전해 스택·멤브레인 소재 등 부품 분야에서 JGC홀딩스·치요다화공건설 등 일본 EPC사와 협력해 공급망에 진입하는 방안을 모색할 수 있다.

둘째, 공동실증·JV를 통한 간접 참여다. 야마나시현 P2G 사업이나 나미에 수소타운 구상과 같은 지자체 주도 실증 사업은 이미 일본 현지 기업 중심으로 참여자가 구성되어 있다. 수소사회추진법의 지원 사업 역시 공급 사업자와 이용 사업자가 공동으로 계획을 작성해 함께 인정받는 구조여서, 외국 기업이 독립적으로 참여하기에는 진입 장벽이 높다. 따라서 한국 기업에게는 현지 기업을 통한 간접 참여가 보다 현실적인 진입 경로가 될 수 있다.

셋째, O&M 서비스 참여다. 일본 수소사회추진법은 공급 사업자에게 가격차 지원 기간(최장 15년) 종료 후에도 10년간 저탄소 수소 공급을 계속할 의무를 부과하고 있다. 즉, 단일 사업이 최장 25년에 이르는 장기 운영을 전제로 설계되어 있어, 그 기간 동안 안정적인 O&M 수요가 지속적으로 발생할 것으로 예상된다. 특히 수전해 스택은 운전 시간이 누적되면 효율이 저하되어 주기적 교체가 불가피한 만큼, 핵심 부품을 공급하는 한국 기업으로서는 초기 납품에 그치지 않고 지속적 부품 공급과 유지보수를 연계한 장기 O&M 계약으로 사업을 확장할 수 있다. 이는 일회성 설비 매출을 넘어 안정적·반복적 수익원을 확보한다는 점에서 진출 전략상 의미가 크다.

일본은 수소의 탄소집약도 기준 준수, 안전·인허가 요건 충족, 장기 공급 책임 이행을 중시하는 시장이다. 단순 장비 제안보다 인증·표준·운영 조건까지 포함한 패키지형 접근이 필요하며, 현지 기업·지자체와의 신뢰 관계 구축을 전제로 한 중장기적 시장 진입 전략이 요구된다.

자료: 닛케이신문, axetimes 주식회사, 일본 경제산업성, 도요타통상, 그린이노베이션 기금사업, 미우라공업, 환경성, 각 기업 홈페이지, 각 일본 지자체 홈페이지, KOTRA 후쿠오카무역관 종합