기술개발·실증R&D 위한 법·제도 시급
[일렉트릭파워 이재용 기자] 우리나라는 지난해 10월 국무회의를 거쳐 2050 탄소중립 시나리오와 2030 국가 온실가스 감축목표를 심의·확정했다.
2050 탄소중립 시나리오는 2050 탄소중립을 달성하게 되는 우리사회의 미래상을 전망하고 이를 통해 전환·산업·건물·수송 등 주요 부문별 정책방향을 제시하는 것이다.
2050 탄소중립 선언과 이를 이행하기 위한 법제화와 그린뉴딜을 통해 저탄소 경제로 나아가고 있다. 특히 2030 국가온실가스감축안을 대폭 상향했으며, 도전적인 목표달성으로 세계 기후대응과 지속가능발전에 기여한다는 목표를 제시했다.
탄소중립과 온실가스 감축을 위해 주목되는 분야가 수소경제다.
2019년 1월 수소경제 활성화 로드맵과 10월에 발표한 수소기술 개발 로드맵에 따라 우리나라는 세계 최고수준의 수소경제 선도국가로 도약하고자 계획을 발표했다. 로드맵에 따르면 수소차와 연료전지 세계시장 점유율 1위 달성과 화석연료 자원빈국에서 그린수소 산유국으로 진입한다는 계획이다.
한국원전수출산업협회와 서울대학교 원자력정책센터는 2월 24일 메리어트호텔에서 ‘원전을 활용한 수소생산의 국내외 정책 및 기술 동향 조사 세미나’를 개최했다.
2050 탄소중립 시나리오에 따르면 국내 수소 필요량이 발전용 1,400만톤과 비발전용 1,300만톤 총 2,700만톤이 필요하다. 현재 전세계 수소생산량은 6,500만톤~1억톤 가량이며 미국의 수소 생산량은 900만톤~1,500만톤 가량이다.
정동욱 한국원자력학회장은 이날 세미나 기조연설을 통해 “2050년 세계 수소 수요량은 약 2억1,100만톤으로 예상되며 국내 수소 수요량은 약 2,700만톤이 필요할 것으로 예상된다”고 설명했다.
이어 “백만톤 수소생산에 필요한 전력은 5만GWh(수전해 그린수소 생산, 50KWh/kg 생산기준)며 필요한 원전은 7.1GW로 국내 원전인 APR1400 5기에 해당한다. 1,000만톤이 필요하다면 50기가 필요하게 되는 셈이다. 이를 위해 SMR 개발은 필연적”이라고 설명하며 “백만톤 수소생산을 위해 필요한 태양광 규모는 59GW로 서울시 면적의 1.3배 가동률 15% 기준이다. 1,000만톤이면 어느 정도 규모가 필요한가. 탄소중립을 위해 우라늄과 수소의 만남은 우연이 아닌 필연”이라고 강조했다.
수소가격 1,800원/kg 돼야 경제성 확보 가능
박석빈 서울대학교 원자력정책센터 연구위원은 ‘원전 활용을 통한 수소생산 시장전망 및 국내외 최신 정책동향’을 발제했다.
수소는 우주의 75%를 구성하고 있는 가장 풍부한 원소로 연소과정에서 물만을 방출해 청정에너지로서 지속성을 보유한 에너지원으로 평가받고 있다. 미래에너지원의 하나로 평가받고 있는 게 수소다.
박석빈 연구위원은 “수소에너지를 통해 탈탄소화를 이룰 수 있으며, 석유경제에서의 대체 에너지원으로 청정수소가 부각되고 있다”며 “수소경제는 수소를 에너지원으로 사용하는 경제구조며 화석연료 중심의 에너지 체제에서 탈피해 수소를 에너지원으로 전환·활용하는 수송용, 가정·건물용, 발전용 및 열 생산용 체제의 확대”라고 설명했다.
하이드로젠 카운셀러에서 발표한 자료에 따르면 전세계적으로 2050년에는 수소경제가 활성화될 것으로 전망했다. 자료에 따르면 세계 에너지 수요의 18%를 수소가 담당하며 연간 60억톤의 CO2감축과 2.5조 달러의 부가가치를 창출할 것으로 전망했다. 또 3,000만개의 일자리를 창출하게 될 것으로 전망했다. 이를 통해 운송 및 전력 분야가 향후 수소시장의 50% 이상을 차지할 것으로 전망했으며, 연료전지 기술의 주요활용 무대가 될 것으로 보고 있다.
박석빈 연구위원은 수소가스터빈기술에 대해서 소개했다. 이 기술은 수소-천연가스 혼소기술 및 수소 전소방식 기술이다.
현재 일본의 MHI, 미국의 GE, 독일의 지멘스 및 이태리의 Ansaldo가 수소가스터빈 기술을 개발 중이며, 국내 두산중공업과 기계연구원은 300MW급 고효율 수소가스터빈용 50% 수소 혼소연소기 개발과 함께 전소기술도 2040년까지 추가 개발할 예정이라고 박 위원은 설명했다.
박석빈 연구위원은 “수소와 천연가스 혼소방식은 기존 천연가스 사용 인프라의 최소 수정으로 상대적으로 적은 비용 적용 가능해 100% 수소연료 사용 시장으로 가는 과도기적 역할을 수행한다”며 “하지만 수소가격이 1,800원/kg 수준이 돼야 경제성 확보가 가능한 것으로 분석된다”고 전망했다.
이어 “우리나라는 매우 강고한 수소경제 활성화 정책을 펴고 있지만 가장 비용 효과적인 원자력수소 미활용하고 있으며, 원자력수소 미 활용시 경제성 부족 청정수소로 제한적 수소경제체제로 한정될 것으로 전망된다”고 설명했다.
원자력-수소 생산 관련 법·제도 정비 필요
박찬오 연구위원은 ‘원자력 수소 생산기술현황’에 대해 발제했으며, 노동석 연구위원은 ‘원자력-수소생산의 향후과제’에 대해 발제했다.
박찬오 연구위원은 가격경쟁력 확보가 조만간 예상되는 청정수소 생산 기술, 특히 수전해 기반 기술 비중이 크게 증가할 것이라고 전망하며 우리나라도 가동원전을 이용할 경우 2030년 및 2040년 소요 수전해 수소를 목표가 이내로 공급 가능할 것으로 전망했다.
이와 함께 고온증기 전해성능 혁신, 설비가격 인하 및 대규모 실증을 과제로 꼽았으며, 소내 전력사용 및 한수원 사업참여를 위한 법·제도 정비가 필요하다고 설명했다.
또 이해관계자와의 선제적 소통과 지자체·한수원·수소 수요기업과의 협력체제 구축이 필요하다고 지적했다.
노동석 연구위원은 원자력-수소가 아니면 생산비 목표달성은 불가능하다고 강조했다.
탄소중립위원회의 2050 탄소중립시나리오에선 현재 최종에너지 소비의 20%를 점하는 전력소비비중을 40% 수준으로 높이고 나머지 60%중 약 20%를 수소로 공급하는 안을 제시했다. 그린수소 생산비는 2030년 3,500원/kg이며 2050년에는 2,500원/kg 로드맵을 세우고 있다.
노동석 연구위원은 국내 수소법은 녹색분류체계에서 원자력-수소는 배제돼 있다고 설명하며 이로 인해 원자력-수소 기술개발, 실증 R&D가 불가능한 게 현실이라고 꼬집었다.
또 전기사업법 역시 원자력-수소 활용을 위해선 고쳐야 될 항목이 많다고 말하며 전력거래소를 통한 강제풀, 원자력사업자의 수소생산 겸업 금지, 원전사업자와 소비자 간 PPA는 현재의 전기요금 제도하에선 불가하다고 설명하며 수정돼야 한다고 사례를 들었다.
노동석 연구위원은 “EU는 택소미야에 원자력 관련 경제활동으로써 ‘전력·열·수소 생산을 위한 신규원전 건설 및 해당 원전 운영’이 포함됐으며 미국은 기반 시설 투자 및 고용법이 지난해 8월에 발의됐다. 또 영국은 저온·고온 원자력-수소 생산 장기 프로젝트가 포함됐다”며 우리나라도 원자력-수소 생산 관련 법·제도 정비가 필요하다”고 말했다.
