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"'원자력 수소' 없이는 '그린수소' 시대 먼 얘기"

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  • 세종=권혜민 기자
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  • 2020.02.18 15:38
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이승민 서울 상암수소스테이션 운영소장이 30일 머니투데이의 '넥쏘' 취재차량에 수소를 주입하고 있다./사진=장시복 기자
이승민 서울 상암수소스테이션 운영소장이 30일 머니투데이의 '넥쏘' 취재차량에 수소를 주입하고 있다./사진=장시복 기자
'그린(Green) 수소'를 대규모로 공급하기 위해선 '초고온가스로'(VHTR)를 활용한 '원자력 수소'를 도입하자는 제언이 나왔다. 그린수소란 생산 과정에서도 온실가스를 배출하지 않는 수소를 말한다.
수소 전문가인 박진남 경일대 신재생에너지학부 교수는 18일 머니투데이와 한 전화인터뷰에서 "재생에너지를 활용한 수전해(물 전기분해) 방식 그린수소는 경제성이나 생산량 차원에서 어려움이 많다"며 "원자력 수소를 활용하면 대량 그린수소 생산이 가능하다"고 말했다.

박 교수는 최근 에너지경제연구원이 발간한 '에너지포커스 2019년 겨울호'에도 이런 주장을 담은 '수소생산 기술의 현황과 정책 제언'을 게재했다. 그는 보고서에서 "에너지 자원이 부족한 국내 여건을 고려할 때 대량의 그린 수소를 자급할 수 있는 방법은 원자력을 활용하는 방법 뿐"이라고 밝혔다.


'원자력 수소' 뭐길래?…친환경·경제성 두마리 토끼


박진남 경일대 신재생에너지학부 교수가 20일 서울 중구 동대문디자인플라자(DDP)에서 국회수소경제포럼 주최, 머니투데이·국가기술표준원·수소융합얼라이언스추진단 공동 주관으로 열린 '2019 대한민국 수소엑스포' 세션2 '대한민국 수소경제 어디로 가나'에서 '수소경제 활성화 필요성 및 로드맵 구체화'에 대해 발표하고 있다. / 사진=김창현 기자 chmt@
박진남 경일대 신재생에너지학부 교수가 20일 서울 중구 동대문디자인플라자(DDP)에서 국회수소경제포럼 주최, 머니투데이·국가기술표준원·수소융합얼라이언스추진단 공동 주관으로 열린 '2019 대한민국 수소엑스포' 세션2 '대한민국 수소경제 어디로 가나'에서 '수소경제 활성화 필요성 및 로드맵 구체화'에 대해 발표하고 있다. / 사진=김창현 기자 chmt@

원자력을 활용해 수소를 생산하는 방법은 크게 세 가지다. 먼저 원자력 발전으로 생산한 전기로 물을 전기분해해 수소를 얻을 수 있다. 또 원자력 발전 과정에서 발생하는 700~900도의 열을 활용하는 '고온 수전해' 방식도 있다.

마지막으로 '열화학적' 방식이 있는데 4세대 원자로 중 하나인 초고온가스로에서 나오는 950도 이상의 고온 열에너지를 활용해 화학반응을 일으켜 물을 직접 분해해 수소를 만드는 방식이다. 초고온가스로는 헬륨 가스를 냉각재로, 흑연을 감속재로 사용하는 미래형 원자로다.

박 교수는 열화학적 방식을 가장 효율적인 방식으로 꼽았다. 박 교수는 "전기를 만들어 물을 분해하는 것보다 열을 활용해 바로 분해하는 게 효율이 더 높을 수 밖에 없다"고 설명했다. 한국원자력연구원에 따르면 '초고온가스로' 4개를 붙여 하나의 발전소를 만들면 연간 수소 14만톤을 1㎏당 3000원 이하로 생산할 수 있다. 지금 국내 유통되는 수소의 약 3분의1 가격이다.


"재생에너지 활용 그린수소 생산엔 한계"


성윤모 산업통상자원부 장관이 수소경제 활성화 로드맵 발표 1주년을 맞아 13일 오전 경기 용인시 기흥구에 위치한 신재생에너지 연계 수전해(물 전기분해) 시스템 제조 중소기업 지필로스를 방문해 P2G(Power to Gas)시스템을 모형을 살펴보고 있다. / 사진=김창현 기자 chmt@
성윤모 산업통상자원부 장관이 수소경제 활성화 로드맵 발표 1주년을 맞아 13일 오전 경기 용인시 기흥구에 위치한 신재생에너지 연계 수전해(물 전기분해) 시스템 제조 중소기업 지필로스를 방문해 P2G(Power to Gas)시스템을 모형을 살펴보고 있다. / 사진=김창현 기자 chmt@

정부의 '수소경제 활성화 로드맵'에 따르면 2018년 연간 13만톤이었던 수소 공급량은 2040년까지 526만톤 수준으로 증가한다.

현재 공급되는 수소는 대부분 울산, 여수 등 석유화학단지에서 만들어지는 '부생수소'다. 공장에서 자체 사용하는 양을 빼면 공급량에 한계가 있다. 천연가스에 수증기 개질반응을 일으켜 수소를 생산하는 '추출수소'도 있지만 화석연료를 원료로 사용하기 때문에 생산과정에서 이산화탄소가 배출된다.
정부는 진정한 의미의 친환경 수소사회를 위해 '그린수소' 기술개발을 추진 중이다. 태양광, 풍력 등 재생에너지 잉여전력을 활용한 수전해 수소 활용을 촉진하겠다는 얘기지만 이 방식 역시 경제성과 생산량 차원에서 한계가 여전하다.

박 교수는 "수소생산에 도움은 되겠지만 필요한 수소 양을 다 해결하긴 어렵다"며 "결국 늘어나는 국내 수소 수요에 맞추기 위해선 해외 수입 밖에 방법이 없게 될 것"이라고 말했다.


"미래 바라본 장기적 투자 필요"


국회 수소충전소-부산 대도에너지 수소충전소 / 사진=김창현 기자 chmt@
국회 수소충전소-부산 대도에너지 수소충전소 / 사진=김창현 기자 chmt@

열화학적 방식은 일본, 미국, 유럽 등 원전 강국을 중심으로 연구가 한창 진행되고 있다. 특히 일본은 2025년까지 실증플랜트를 건설하고 2030년 상용화하는 방안을 목표로 하고 있다.

국내에서도 원자력연구원이 2006년부터 관련 기술을 연구해 왔다. 당초 2022년까지 초고온가스로 원자력 수소 생산 시스템을 완성하고 2026년까지 실증로를 만드는 게 목표였다. 하지만 관련 예산 축소 등 정부 지원이 줄어들어 계획에 차질이 빚어졌다. 지난해 발표된 수소경제 활성화 로드맵에도 원자력 수소 관련 내용은 담기지 않았다.

박 교수는 다가올 수소사회에 대비해 원자력 수소 기술개발에 대한 투자가 필요하다고 지적한다. 그는 "성공만 한다면 수소 공급 문제를 한 번에 해결할 수 있다"며 "규모가 큰 과제인 만큼 미래를 바라보고 정부 차원에서 지속적으로 투자해야 한다"고 밝혔다.




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