친환경-수소에너지경제의 활성화 로드맵, 핵심, 성장동력

전 세계적으로 탄소중립과 환경보호에 대한 관심이 높아지고 있는 세계적으로 친환경 미래를 여는 신성장동력으로 수소에너지경제가 큰 주목을 받고 있습니다. 미국의 에디슨 전력연구소는 현재의 소비 추세로 간다면 2040년경에는 석유가 고갈될 것으로 예측하였는데 수소에너지경제는 석유가 고갈될 것으로 예견됨에 따라 그 대안으로 떠오르고 있습니다. 수소의 상용화 가능성은 오래전에 발견했지만 수소를 생산하는 비용측면에서 경제성이 떨어져 주목받지 못하였지만 기술의 발달로 수소에너지경제시대가 점점 앞당겨지고 있습니다. 이에 수소에너지경제에 대해 알아보도록 하겠습니다.

수소가 주목받는 이유

수소가 친환경 미래에 중요한 에너지원으로 주목받는 이유는 우주의 75% 이상을 차지하는 무한한 에너지로 지구상에 풍부하게 존재하며 고갈되지 않는 자원이기 때문입니다. 또한 산소와 화학반응을 통해 열과 전기를 생산한 후 물만을 부산물로 남기는 친환경 에너지로 탄소에너지들과 비교하면 환경문제를 유발하지 않습니다.

수소에너지는 에너지가 필요한 발전용, 가정용, 수송용 등 대부분의 분야에 전방위적으로 활용 가능하여 그 활용도가 매우 높습니다.

석유나 석탄 등의 에너지원은 대부분 수입에 의존하고 있고 자원이 한정되어 고갈가능성이 시사되고 있으며 온실가스와 대기오염물질을 배출하지만 수소에너지는 고갈위험이 없는 무한한 자원이며 국내에서 100% 생산이 가능하여 에너지자립도를 높일 수 있으며 온실가스배출이 적어 탈탄소화가 가능하여 지구온난화에 도움이 됩니다.

수소에너지경제가 활성화되면 온실가스 감축으로 깨끗하고 안전한 청정사회 진입을 촉진하게 되고, 수송과 발전 등 다양한 분야에서는 미세먼지 저감으로 사회적 비용을 절감할 수 있습니다. 또한 태양광이 나 풍력 등 재생에너지의 단점을 극복하고 활용도를 제고할 수 있는 보완 관계가 가능해질 수 있습니다

수소에너지경제 활성화 로드맵

우리나라는 2019년도에 수소차와 연료전지를 양대 축으로 하는 수소경제를 선도할 수 있는 산업생태계 구축을 위하여 '수소경제 활성화 로드맵'을 마련하였는데 그 내용은 수송, 에너지(전기와 열)등 수소활용을 확대하여 세계시장 점유율 1위 달성을 목표로 하며 그레이 수소에서 그린 수소로 수소생산 체계를 전환하고 안정적이고 경제성 있는 수소 저장과 운송 체계 확립하여 수소산업 생태계 조성 및 전주기 안전관리 체계 확립입니다.

수소에너지경제의 핵심

수소에너지의 핵심은 수소 에너지를 만드는 연료전지이고 연료전지는 수소와 산소의 전기화학반응을 통해 전기와 열에너지를 생산하는 발전방식입니다.

연료전지로 수소에너지를 생산하면 별도의 연소 과정이 없어 환경오염이 없으며 다른 친환경 에너지인 신재생에너지원들에 비해 기상조건에서 자유롭고 에너지 효율도 높아 고효율 저탄소 에너지를 생산합니다.

연료전지의 에너지원으로 사용되는 수소는 수소폭탄과 분자 구조가 다르고 반응원리와 개념이 전혀 다르며 수소를 저장하지 않고 즉시 전력을 생산하기 때문에 폭발의 위험성이 없습니다. 수소는 도시가스, LPG, 가솔린에 비해 상대적으로 폭발위험도가 낮은 것으로 그 안전성을 입증받았고 전자레인지나 헤어드라이기에서 나오는 전자파보다 안전합니다. 실제로 지난 15년 동안 전 세계에 설치된 800 메가와트급의 연료전지 시스템에서는 단 한건의 폭발 및 화재 사고도 없었습니다.

수소연료전지는 발전량 예측이 어렵고 이용률이 낮은 태양광, 풍력과 같은 신재생에너지보다 전력생산이 안정적이고 이용률이 높아 분산발전원으로서의 이점을 가지고 있습니다.

수소에너지의 국내 활용 사례

마포구의 노을 수소 연료전지 발전소에서는 4만 7천 가구가 사용할 수 있는 전력을 공급하고 전기와 함께 생산되는 열은 9,500세대에 지역난방으로 공급하고 있습니다.

현대자동차는 세계 최초로 수소에너지를 기반으로 상용화한 넥쏘를 개발 판매하고 있습니다.

서울의 랜드마크인 롯데월드타워는 전체 에너지 사용량 중 15%를 자체 생산하고 있는데 풍력, 태양광발전 그리고 수소연료전지 발전을 통해 친환경 자가발전시스템을 구축하여 친환경에너지를 생산하고 사용하고 있습니다.

수소에너지경제의 새로운 성장동력

수소연료전지는 고효율 저탄소 에너지를 생산하지만 고효율 무탄소 수소에너지경제를 실현하는 에너지원으로 원자력이 관심을 받고 있는데 가동 원전을 활용하여 대용량 수소를 생산할 수 있기 때문입니다. 하지만 우리가 알고 원자력은 규모가 크고 설계부터 건설과 가동까지  여러 단계를 거쳐야 해서 오랜 시간이 걸리며 최근 안정성에 대한 의구심으로 탈원전도 이루어지고 있습니다.

대형 원자력발전소건립을 대체할 수 있는 SMR(소형모듈원자로)이 고효율 무탄소 수소에너지를 생산할 수 있는 방법으로 주목을 받고 있습니다. SMR(소형모듈원자로)은 증기발생기, 냉각재 펌프, 가압기 등 주요 기기를 하나의 용기에 일체화한 소형 원자로로 전기출력이 300메가와트 이하인 원자로로 이는 기존 원전의 약 100분의 1 이하 수준으로 축소할 수 있어 다양한 장점을 보유하고 있는데 특히 전력망과 무관한 분산형 전원부터 수소 생산까지 다양한 활용이 가능하다는 것이 큰 장점입니다.

SMR이 수소에너지경제의 새로운 성장동력이 되어 수소에너지경제사회의 궁극적인 목적인 고효율 무탄소를 실현할 수 있게 되면 탄소중립은 물론, 삶의 질 향상과 경제성장에도 크게 기여할 수 있을 것으로 기대되고 있습니다.

IT기술의 발전과 인공지능의 발달은 대규모의 전력을 필요로 하는데 기존의 전력생산체계로는 이를 감당할 수 없는 시기가 오기에 SMR에 대한 투자가 전 세계적으로 이루어지고 있습니다. 그 예로 MS 창립자 빌게이츠가 설립한 테라파워는 올해 미국 내 첫 SMR을 건설할 예정이며 AI시대를 연 샘울트먼 역시 SMR스타트업인 오라클을 2013년에 인수하고 핵융합스타트업인 헬리온에너지에 투자하였습니다.

SMR은 상용화 속도는 빨라지고 있지만 안정성의 문제, 기술표준화의 문제, 그리고 "작아도 원전이다"라는 사회의 시선을 해결하는 것이 우선 과제입니다.

 

지구온난화와 기후위기로 탄소배출을 줄이기 위한 효율적인 방법으로 주목받는 수소에너지경제가 성공적으로 등장 목적을 달성하기 위해서는 기술개발도 중요하지만 새로운 에너지사회로 진입 시 에너지빈부격차가 발생하지 않도록 사회적 합의가 우선되어야 할 것입니다.