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[비바100] K수소 무한 확장… 블루수소 만들고 UAM 띄운다

[테크리포트] K드림팀, 수소 생태계 구축 앞장

입력 2022-08-01 07:00 | 신문게재 2022-08-01 12면

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(사진출처=게티이미지)

지구 온난화의 주범인 탄소를 줄이려는 각 국의 노력이 시작됐다. 기후위기를 방치할 경우 인류의 생존이 위협받을 수 있다는 위기감이 고조되고 있어서다. 세계 각국은 2015년 파리협정 이후 탄소저감을 법제화하는 등 2050년 탄소중립(탄소배출량0) 목표달성을 위해 노력하고 있다.


탄소 배출로 지구 온난화를 야기하는 화석연료는 에너지원으로써 설자리를 잃고 있다. 반면, 원소 기호 1번인 ‘수소’는 탄소를 배출하지 않는다는 점에서 화석연료를 대체할 미래 에너지 자원으로 각광받고 있다. 수소에너지는 2050년 기준 전체 에너지 수요의 18%를 담당하게 될 것으로 예상하고 있으며, 매년 60억 톤가량의 이산화탄소 감축 효과를 가져다 줄 것으로 기대하고 있다.


◇ 신재생에너지와 수소에너지의 상호보완

 

수소연료전지 발전
울산 화력발전소 내 위치한 현대자동차의 수소연료전지 발전 시스템.(사진제공=현대차그룹)

 

그동안 세계 각국은 탄소중립을 위해 풍력·태양광 같은 신재생에너지에 집중해왔다. 신재생에너지는 간헐적 에너지 생산과 낮은 밀도 그리고 에너지양과 질의 관계가 정비례하지 못해 비경제적이라는 평가를 받아왔다. 유럽만 봐도 신재생에너지의 단점이 여실히 나타난다. 유럽 각국은 파리협정 이후 석탄 발전소를 연이어 폐쇄하고 풍력발전소를 대거 늘렸다. 지난해 말 바람 약화로 풍력 발전량이 급감하자 화석연료인 천연가스 값이 급등하며 한겨울 전력난 공포를 겪었다.

이처럼 간헐적으로 생산되는 신재생에너지의 보완하기 위해서 물과 수소를 분리하는 수전해설비를 갖춰 수소를 생산하고 저장하는 방법이 전 세계적으로 주목받고 있다. 풍력·태양광으로 생산한 전기에너지를 에너지저장장치(ESS)에 저장하는 방법도 있지만 자연적인 에너지 손실과 화재의 위험성에 자유롭지 못하다.

신재생에너지 설비에 전기 에너지로 물과 수소를 분리하는 수전해설비를 갖춰 수소를 생산할 경우 전기에너지 보관과 운반이 용이해진다. 수소는 고압 탱크에 압축해 저장할 수 있는, 영하 263℃로 냉각해 액화시키면 부피가 800분의 1로 줄어 저장은 물론 손실 없이 탱크나 수송관을 통해 운반도 가능하다.

이렇게 생산해 운반된 수소는 에너지원으로 사용할 수 있다. 수소를 연료로 공급해 공기 중의 산소와 반응시켜 전기와 열을 생산하는 수소연료전지를 이용해서다. 수소연료전지 효율은 전기만 생산할 때 50~60%, 폐열을 재사용할 때에는 80~90%에 육박한다. 내연기관의 효율이 20~30% 것과 비교하면 매우 높은 수준이다.

여기에 수소연료전지 발전은 화석연료를 사용한 발전방법과 달리 전기와 열로 전환될 때 물만 생성할 뿐 온실가스를 전혀 배출하지 않아 미세먼지와 이산화탄소 배출 등에서 자유롭다. 또한, 수소연료전지는 일반 화학전지와 다르게 수소와 공기가 공급되는 한 계속 전기를 생산할 수 있다는 것도 장점이다.


◇ K-수소, 동맹으로 전 세계 수소생태계 앞장선다

 

수소기업협의체
정의선 현대차그룹 회장, 최태원 SK그룹 회장, 최정우 포스코그룹 회장, 조현준 효성그룹 회장이 현대차 수소전기트럭 앞에서 기념촬영을 하고 있는 모습.(사진제공=현대차그룹)

 

수소연료전지가 탄소를 배출하지 않고 에너지를 만들어 낼 수 있는 점에서 자동차, 난방, 발전 등 모든 부문의 에너지원을 일원화할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 수소에 대한 연구가 진행되면서 기존 화석연료로 산업과 사회가 움직이는 ‘탄소경제’에서 ‘수소경제’로의 전환이 가까워지게 됐다.

다가오는 수소경제를 위해 국내 기업들은 각 분야의 역량을 살려 상호보완 역할을 할 수 있도록 협력할 방침이다. 지난해 9월 국내 15개 대기업 총수와 최고 경영진이 수소기업협의체인 ‘코리아 H2 비즈니스 서밋’을 발족하면서 K-수소 동맹은 시작됐다. 회원사는 현대차 SK, 포스코, 롯데, 한화, 효성 등 총 15곳으로 2030년까지 투자하겠다고 밝힌 규모만 47조8000억원이다.

수소전기자동차를 2013년 세계 최초로 양산에 성공한 현대차그룹은 수소연료전지를 탑재한 넥쏘와 상용차는 물론 다양한 응용 제품과 미래 모빌리티 솔루션까지 공개하며 ‘수소생태계’를 구축에 앞장서고 있다. 수소전기차에 적용되는 수소연료전지를 기반으로 이를 발전 분야에 확대 적용하여 규모의 경제를 이룬다는 방침이다.

현대차그룹은 규모의 경제를 통해 수소연료전지의 가격을 지금보다 절반 이상 낮출 계획을 갖고 있다. 이미 넥쏘에 적용된 2세대 수소연료전지에 비해 출력과 내구성을 2배 이상 높인 3세대 수소연료전지를 개발해 놓은 상태다. 부피가 30% 줄어들어 다양한 차급에 적용이 가능 할 것으로 예상된다. 또한, 수소연료전지를 활용해 도심형 항공 모빌리티(UAM)와 선박, 열차 등 이동수단과 함께 향후 수소 파이프라인이 보급되는 미래에는 건물에서도 에너지 자급 및 열 활용이 가능하도록 확대하겠다는 계획을 밝혔다.

SK그룹은 국내에서 2023년 3만t 생산을 시작으로 2025년까지 총 28만t 규모의 수소 생산능력을 갖춘다는 계획을 밝힌바 있다. 수소를 생산해 유통·공급까지 통합 운영함으로써 수소사업을 주력 에너지 사업으로 집중 육성하겠다는 방침이다. 우선 3만t의 ‘부생수소’ 생산을 위해 계열사인 SK E&S가 약 5000억원을 투자해 SK인천석유화학단지 약 1만3000평의 부지를 매입하고 수소 액화플랜트를 2023년까지 완공한다.

이어 2025년까지는 보령LNG터미널 인근 지역에 이산화탄소를 포집·저장해 제거한 ‘블루수소’를 25만t을 생산해 글로벌 1위의 친환경 수소 기업을 달성하겠다는 방침이다. 또한, SK는 장기적으로 신재생에너지를 활용한 ‘그린수소’생산 사업도 추진하겠다고 밝혔다.

국내 대기업들의 수소생태계 구축 노력이 환경오염 문제 해결로 사회적 비용을 절감할 뿐만 아니라 에너지 불균형 문제해소로 국내 에너지 안보에 기여할 것으로 기대된다.

김태준 기자 tjkim@viva100.com

 

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