"탄소중립 열쇠는 수소도시..효율높은 기술 상용화가 관건"

강상규 서울대학교 교수가 13일 서울 강남구 코엑스에서 열린 국회수소경제포럼이 주최하고 머니투데이와 코엑스(COEX)가 공동 주관하는 '그린비즈니스위크 2022(GBW 2022)' 국토교통부-탄소중립을 선도하는 산·학·연 협력기반의 수소도시 발전방향 세션에서 '수소기술 동향과 수소도시 연계 방향'을 주제로 발표를 하고 있다. /사진=김휘선 기자 hwijpg@

"기후변화로 탄소중립이 요구되고 있습니다. 우리나라도 2030년 온실가스를 2018년 배출량 대비 40% 감축하는 게 목표입니다."


강상규 서울대학교 조선해양공학과 교수는 13일 '그린비즈니스위크 2022'에서 '수소기술 동향과 수소도시 연계방향' 주제발표에서 이같이 말했다.

탄소중립은 거스를 수 없는 전 세계 흐름이다. 미국, EU(유럽연합) 등 세계 곳곳에서 잇따라 온실가스 감축목표를 세우면서 '탄소중립' 의지를 드러내고 있다. 우리나라도 지난해 정부, 관계부처 합동으로 '2050 탄소중립을 추진하기 위한 전략'을 발표했다. 올해 기후변화영향평가를 시행하고, 내년 온실가스감축인지 예산제를 적용하기로 한 게 이 일환이다.

강 교수는 탄소중립을 실현할 수 있는 방안으로 '수소도시'를 제시했다. 수소에너지 수급 생태계를 도시와 연결하고 주거와 건물 및 교통 등에 활용해 에너지 전환 및 수소경제로의 이행을 촉진하는 지속가능한 도시다. 이 과정에서 재생에너지 전력을 다른 형태의 에너지로 변환해 발전, 수송, 도시, 산업에 활용하는 '섹터커플링'이란 개념이 등장한다. 수소도시는 섹터커플링이 구현된 결과다.

수소도시는 이미 세계 곳곳에 조성돼있다. 덴마크 롤란드섬, 영국 리즈시, 네덜란드, 일본 등은 수소를 생산하고 수송, 저장, 활용하는 지역을 뒀다. 우리나라도 전주시, 완주군, 안산시, 삼척시, 울산 등에 수소도시를 조성하고 있다.


하지만 아직 수소도시는 완성형이 아니다. 보다 고도화한 수소도시를 조성하기 위해 현재 기술의 장단점을 파악하고 효과적인 방안을 발전시켜나갈 필요가 있다. 이는 수소 생산, 수송, 저장, 활용 등 전 과정에 적용된다. 강 교수는 "수소도시 내에서 생산하고 저장하는 공간이 필요하다"며 "수소를 다시 전력화하는 활용 기술, 에너지 양을 예측하는 기술 등도 수소도시에 필요한 기술"이라고 했다.

대표적으로 생산 분야에서는 현재 알칼라인 수전해, 음이온교환막 수전해, 고분자전해질 수전해, 고체산화물 수전해 기술이 상용화됐다. 강 교수는 "최근 고분자전해질 수전해가 급부상하고 있다"며 "5년 전만해도 알칼라인 수전해보다 내구성이 떨어지지만 가격이 비쌌는데 이 부분이 보완되고 있다"고 말했다. 이어 "고체산화물 수전해는 고효율이어서 궁극적인 수전해 타입으로 평가된다"고 덧붙였다.

저장 분야에선 고압 기체, 액화, 고체, 화학적 총 4가지 기술이 있다. 강 교수는 "유통비가 공급비의 30% 이상을 차지한다"며 "선박에 싣고 올 때 더 많은 양을 싣고 오는 게 유리하기 때문에 저장 기술이 중요하다"고 말했다. 활용은 수소를 전력화하는 기술로 고분자전해질 연료전지가 가장 많이 사용되는 것으로 알려졌다. 두산, 블룸SK퓨얼셀 등 국내 기업들도 세계 시장에서 유의미한 성과를 내는 분야다.

수요예측, 관리도 수소도시 조성에서 강 교수가 꼽은 중요한 부분이다. 강 교수는 "수요와 생산 간 시간, 거리의 불일치성이 발생하기 때문에 저장, 나아가 수요예측 고도화 기술이 필요하다"며 "또 전력산업에서 사이버 공격을 받으면 블랙아웃 등 사례가 나올 수 있다"고 했다.