수소 비용을 예측하는 데 사용되는 학습 곡선은 비용 하락을 전해조의 설치 용량 배증과만 연결할 때 실제보다 지나치게 낙관적으로 보인다. 전해조는 공장에서 제조되지만 수소 플랜트는 통합 산업 프로젝트로 건설되며, 학습과 비용의 상당 부분은 스택 제조공장 외부에서 발생한다.
‘경험 곡선’은 누적 용량이 두 배로 증가할 때마다 유사한 단위의 제조와 설치가 추가로 한 차례 반복된다고 가정한다. 이 가정이 성립하면 과거의 비용 하락률을 사용해 향후 배증 이후에 일어날 일을 추정할 수 있다. 그러나 전해조 부문에서는 이 가정이 약해진다. 용량 증가는 동일한 수의 장치를 반복해서 생산하는 것이 아니라, 더 큰 스택의 제조, 공용 장비의 확대, 더 큰 시설의 건설에서 부분적으로 비롯될 수 있기 때문이다.
원시 수치는 하나 이상의 학습 메커니즘을 감춘다
이 내용은 2025년에 발표된 유럽의 전해조 프로젝트 연구를 바탕으로 하며, 2005년까지 거슬러 올라가는 프로젝트의 용량 및 자본비용 데이터를 수집했다. 조정하지 않은 데이터는 모든 프로젝트에서 누적 설치 용량이 두 배로 증가할 때마다 비용이 23.3% 하락했음을 보여주었고, 양성자 교환막(PEM) 전기분해 프로젝트에서는 32.1%, 알칼라인 전기분해에서는 22.9% 하락했다.
이러한 비율은 태양광 시스템과 배터리의 강력한 역사적 학습 곡선과 가까워 보이지만, 추정된 프로젝트 규모의 경제에 따라 비용을 정규화하면 그림이 달라진다. 그 경우 하락률은 모든 프로젝트에서 13.3%, PEM 기술에서 17.6%, 알칼라인 기술에서 7.3%로 낮아지며, 알칼라인 기술에 남아 있는 관계는 더 이상 통계적으로 유의하지 않았다. 이는 비용이 하락하지 않았다는 뜻이 아니라, 원시 곡선이 규모의 경제와 실증 프로젝트에서 산업 시설로의 전환을 비롯한 여러 효과를 동시에 ‘학습’의 영향으로 귀속했다는 뜻이다.
설치 용량이 항상 제조 반복을 측정하는 좋은 지표는 아니다
분석은 이 문제를 보여주는 계산 예를 제시한다. 전기분해의 누적 용량이 5기가와트에서 50기가와트로 증가하면 용량은 3.32번 배증한 셈이다. 평균 스택 규모가 1메가와트로 유지된다면 완성된 스택 수는 5,000개에서 50,000개로 증가하며, 즉 단위 수 역시 거의 같은 속도로 배증한다.
그러나 같은 기간 평균 스택 규모가 1메가와트에서 5메가와트로 증가한다면 50기가와트의 용량에는 약 10,000개의 스택만 필요하다. 설치 용량은 여전히 10배 증가하지만 스택 수는 한 번만 배증한 셈이다. 따라서 기가와트 데이터는 최종 장비 수준의 실제 반복보다 더 큰 제조 경험이 축적된 것처럼 보이게 한다.
스택 수 자체도 완전한 지표는 아니다. 더 큰 스택에는 반복되는 셀, 멤브레인, 플레이트 및 전극 면적이 포함되며, 각 요소마다 고유한 학습 경로가 있다. 또한 소재 개선과 전류 밀도 향상은 소재량이 비례해 증가하지 않아도 생산량을 늘릴 수 있다. 그러나 핵심은 장비 규모가 빠르게 확대되면 데이터에서 각각의 ‘배증’이 의미하는 바가 달라진다는 점이다.
스택은 플랜트 비용의 제한된 부분이다
2025년에 국제에너지기구가 발표한 전해조 비용 세부 내역에 따르면 스택은 설치된 자본비용의 약 15%에서 20%만을 차지한다. ‘플랜트 밸런스’는 약 25%에서 30%를 차지하며, 여기에는 전력전자, 배관, 압축기 및 가스 처리가 포함된다. 엔지니어링, 조달, 건설 및 예비비는 비용의 절반을 넘을 수 있다.
따라서 자본지출의 20%를 차지하는 구성 요소의 비용이 20% 하락하더라도, 나머지 구성 요소의 잠재적 개선을 계산에 넣기 전에 설치된 프로젝트의 비용은 약 4%만 하락한다. 압축기, 변압기, 토목공사, 전기 연결 및 건설은 스택 제조공장의 학습률을 자동으로 이어받지 않으며, 각각 규모의 경제와 생산성 곡선이 다르다.
이 소식이 중요한 이유는 무엇인가?
이 내용은 전해조 프로젝트가 1세대 시설의 비용에 계속 머물 것이라고 결론 내리지 않는다. 스택 설계와 소재는 개선될 수 있고, 엔지니어링·조달·건설 기업은 플랜트 배치를 표준화할 수 있으며, 건설 반복을 통해 초기 프로젝트의 오류를 줄일 수도 있다. 그러나 이러한 모든 메커니즘을 하나의 학습률에 합친 뒤 2035년 또는 2050년까지 기계적으로 배증하면 미래의 하락폭을 과대평가할 수 있다.
또한 자본 장비 비용은 수소의 최종 가격이 아니다. 전력은 핵심 운영비이며, 풍력과 태양광에서 생산되는 저렴한 전력은 간헐적일 수 있는 반면 자본 장비는 높은 이용률을 필요로 한다. 생산 이후에는 압축, 저장 및 유통 비용이 발생하며, 각각 독립적인 인프라 경제성을 갖는다.
certi.news의 편집적 해석은 방어 가능한 예측을 위해 제조 개선, 전기화학적 성능, 스택 규모를 플랜트 규모의 경제와 엔지니어링·건설 반복에서 분리한 뒤, 이 모든 요소를 전력, 이용률, 금융 및 물류와도 분리해야 한다는 것이다. 언급된 자료에 따르면 수소는 첫 프로젝트의 비용보다 저렴해질 가능성이 높지만, 전 세계 전해조 용량의 배증만으로 급격하고 지속적인 하락 곡선을 입증할 수는 없다. 실질적인 질문은 전체 시스템 비용과, 그 비용을 지불할 만한 사용처가 무엇인지이다.