[전문가 칼럼]수소·전기 결합은 인류의 지속적 발전 가능케 해
[전문가 칼럼]수소·전기 결합은 인류의 지속적 발전 가능케 해
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  • 승인 2020.03.09 10:25
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신재행 수소융합얼라이언스추진단장
신재행 수소융합얼라이언스추진단장

[일렉트릭파워]수소 산업이라는 이야기가 최근 우리 주변에서 많이 들린다. 수소 산업은 과거에 없었고 최근 새롭게 대두되는 신산업일까. 그건 아니다. 수소 산업은 1900년대 초부터 우리 사회에서 매우 중요한 산업으로써 역할을 담당하고 있다.

산업혁명이 시작되면서 생산이 늘고 인구가 늘어나기 시작했다. 인구의 증가는 식량 문제를 야기했다. 기존의 재래 비료를 이용해선 수확량을 늘리는 데 한계가 있었다. 화학비료가 필요했고 화학비료 제조에 필수적인 질소가 대량으로 필요했다.

인류는 공기 중에 널려 있는 질소를 수소와 결합시켜 암모니아를 만들었다. 이후 화학비료를 대량으로 생산할 수 있었고 인류의 식량문제를 해결했다.

수소는 1900년대 초반부터 대량으로 생산·사용되기 시작했다. 최근에는 암모니아 공정뿐만 아니라 석유화학 공정, 정유 공정, 반도체 공정, 유리제조 공정 등 다양한 공정에서 산업용으로 사용되고 있다.

수소 산업은 과연 무엇일까. 이는 수소가 에너지나 각종 기기의 연료, 발전용 원료로 사용되는 산업을 말한다. 인류는 산업혁명을 거치면서 석탄, 석유, LNG 등과 같은 화석에너지를 우리 사회의 주된 에너지로 사용했다.

수많은 투자를 거치면서 지금은 가장 쉽고 편하게 사용할 수 있는 에너지 시스템을 갖췄다.

하지만 쉽고 편한 에너지시스템은 화석에너지의 과도한 사용을 불러왔다. 결국 CO₂ 발생, 미세먼지 등 환경오염 문제와 자원 고갈 우려까지 초래하고 있다. 인류의 축복이라고 여겨졌던 화석에너지가 오히려 우리에게 걱정거리로 다가오고 있는 것이다.

그렇다면 왜 수소가 인류의 미래에너지로 언급되고 있는 걸까. 수소는 지금의 화석에너지가 갖고 있는 근본적인 한계, 즉 ▲환경오염 ▲자원 고갈 ▲국가 간 에너지 불평등과 같은 문제들을 해결할 수 있다.

수소는 우리 주변에 널려 있는 물에 가장 많이 포함돼 있다. 연소시 물만 배출돼 환경문제도 해결한다. 재순환도 가능해 고갈 문제도 해결한다.

에너지가 필요한 곳에서 바로 에너지를 생산해 소비할 수 있다. 때문에 국가 간 에너지 불평등, 지역 간 갈등 문제도 해결할 수 있다.

CO₂ free의 그린수소를 생산하기 위한 수전해 기술이 아주 고도화된 수준은 아니지만 유럽 등에선 이미 상용화 단계에 이르렀다. 태양광, 풍력 등 재생에너지도 최근 큰 폭으로 증가하고 있어 그린수소 사회로 나아가는 데 필요한 여건이 구축되고 있다.

수소 산업은 수소가 우리 사회의 주된 에너지로 사용될 수 있도록 ▲수소를 생산해 저장하고 소비지까지 이송하는 에너지산업 ▲수소를 연료로 사용하는 조명 ▲자동차·선박 등 운송기기 ▲가정 및 건물의 보일러 ▲각종 생활용품 등을 생산하는 제조업까지 포괄한다.

수소 경제로의 이행은 우리 에너지산업과 제조업을 궁극적으로 기존의 화석에너지 체계에서 수소에너지 체계로 전환하는 것이다. 국가의 근간을 이루는 동력시스템을 바꿔가는 작업이기도 하다.

이를 성공적으로 발전시켜 나가기 위해선 시작단계에서부터 전체를 보면서 체계적으로 추진하는 것이 절실하다. 추진하는 과정에서도 관련 기반 구축, 기업 육성, 생태계 조성 등 방대한 작업이 동반된다.

특히 안정적으로 추진하기 위한 재원 확보가 매우 중요하다. 과거 원자력산업이나 LNG산업 도입기에도 관련 기금을 마련해 재원을 확충했다.

수소 산업은 에너지 전반과 제조업까지 연결되는 매우 광범위한 영역임을 감안하면 이를 안정적으로 지원하기 위한 ‘수소기금’과 같은 재원 마련은 무엇보다 중요하다.

수소경제사회는 기술이 에너지가 되는 사회다. 향후 수소경제시대에 세계를 선도하기 위해선 수소 산업의 핵심인 수소 생산, 액화 등의 기술력을 끌어올려야 한다. 또한 연료전지 기술을 계속 발전시켜 나갈 수 있도록 우리의 모든 역량을 집중하는 것이 필요하다.

과거 원자력연구소를 초기에 설립해 기술개발에 박차를 가했던 것처럼 수소분야도 ‘수소연구원’과 같은 기술개발 전담연구기관을 만들어서 핵심기술 개발에 전력을 다하는 시스템을 구축해야 한다.

세계 주요기업 대표로 구성된 수소위원회가 최근 발표한 ‘Path to Hydrogen Competitiveness : A Cost Perspective’에 따르면 재생에너지 수소생산비용 하락 등으로 2030년까지 수소 산업에 소요되는 비용이 최대 50%까지 감소한다.

아울러 수소에너지는 기존 화석에너지나 다른 저탄소 대안과도 경쟁이 가능할 것으로 내다봤다. 앞으로 수소와 전기의 결합은 갈수록 강화될 것으로 보인다.

지속해서 확대되는 재생에너지 발전과 연계해 수소·태양광·풍력발전이 상호 보완적으로 발전할 수 있도록 물 전기 분해 수소생산 및 활용기술 개발에 더 많은 관심과 투자가 이뤄져야 한다.

수소망과 전기망이 상호 효율적으로 작용할 수 있도록 정교한 운영시스템 구축도 필요하다.

뿐만 아니라 가정과 건물의 개별 발전, 지역별 에너지 균형, 재난 등 비상상황 발생시 대처가 용이한 분산전원으로서 연료전지 발전이 경제성을 갖고 확대될 수 있도록 정부의 정책적 노력도 강화돼야 한다.

수소와 전기의 결합은 인류의 지속적인 발전을 가능하게 한다. 나아가 인류의 삶의 질을 한 단계 더 도약시켜 줄 것이다.


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