[프리즘] 수소에너지로의 대전환을 통해 기후위기 대응

민병찬 한밭대 산업대학원장

민병찬 한밭대 산업대학원장.

2021년 파리협정에 따른 신기후체제 출범에 따라 친환경 에너지로 전환, 에너지원 다각화 등의 차원에서 수소에너지에 대한 각국의 관심이 확대되고 있다. 수소경제 관련 글로벌 CEO 협의체에 따르면, 전세계 수소에너지 수요는 2050년까지 연평균 6.7%씩 성장을 이어갈 전망이라 한다.

이렇듯 친환경 에너지전환 과정에서 수소에 대한 관심 증가는 범용성과 편리성 때문인데, 수소는 가스형태로 파이프라인을 통한 공급이 가능하고 액화 및 선박 수송을 통해 장거리 운송역시 가능하다. 또한, 천연가스, 석유 등 화석연료부터 물, 바이오매스 등 다양한 에너지원에서 생산할 수 있고 다시 전기나 메탄가스로 변형하여 선박, 항공기, 자동차 등 운송용 연료로도 활용 가능하다. 태양광, 풍력 등 타 재생에너지와 결합 시, 오염 물질 제로의 완전 친환경 발전 체계를 구축할 수 있으며 재생 에너지를 저장할 수 있는 가장 선도적인 방법이다.

그러나 국가의 에너지 공급 정책은 에너지 수요와 환경보전 문제뿐만 아니라 세계시장에서의 경쟁력을 고려하여야 한다. 지구 온난화 가속화로 앞으로 머지않아 온실가스를 배출하지 않는 에너지원의 사용요구가 거세질 것으로 예상된다. 이에 대한 해결책은 국내에서 공급 가능한 깨끗하고도 재생 가능한 에너지 자원을 찾는 일이며, 수소가 그 해답 중의 하나이다. 수소는 분산전원용 연료전지에 공급하여 전기를 생산하면 첨두부하 비용을 줄일 수 있고, 저장매체로서 재생에너지의 사용을 촉진시킬 수 있다. 수소는 사용시 대기 오염을 일으키지 않으며, 수소 제조시에 이산화탄소의 배출을 최소화하거나 회수할 수 있다. 수소와 같은 국내 조달 가능에너지의 사용은 에너지 안보에도 직결되며 수소의 이점은 재생에너지의 가장 이상적인 매개체이다.

수소는 태양에너지나, 재생된 전기에너지로부터 물의 분해를 통하여 얻게 된다. 수소가 연소되거나 전기로 변환되어도 직접적인 산출물은 물이다. 이것은 환경에 완전 무해하고 다시 사용될 수 있다. 수소의 사용은 기후 변환의 원인물질의 배출을 줄일 수 있고 대기오염 물질을 줄일 수 있다. 현재 수소의 사용은 다양한 산업에 응용되고 있고, 연구와 개발이 지속되면 수소에너지의 이용은 점차 확산될 것이다.

수소에너지 시대로의 대전환에 있어 인류가 그간 사용한 연료의 역사를 보면 나무, 석탄, 석유, 천연가스 등으로서 고체, 액체, 기체연료로 변천하여 왔다. 연료는 주로 탄소와 수소 성분으로 이루어지는데 고급연료로 변함에 따라 탄소보다는 수소가 많이 함유되는 구성을 이룬다. 궁극적으로는 탄소가 전혀 없이 순수한 수소만이 미래의 연료가 되리라는 예측이 가능하다.

수소에너지의 장점으로서는 공해물질이 배출되지 않아 대체에너지의 가장 이상적인 매개체라 할 수 있다. 수소를 얻을 수 있는 원료로 물이 풍부하게 존재하고, 여러 가지의 1차 에너지를 사용하여 제조할 수 있다. 수소가 연소되거나 전기로 변환되어 산출된 물은 환경에 완전 무해하고 다시 사용될 수 있으며 고에너지 밀도와 고효율이다.

수소가 연소되거나 전기로 변환되어 산출된 물은 환경에 완전 무해하고 다시 사용될 수 있는 저공해 가스 수소이다. 수소는 연료로 사용할 경우에 연소시 극소량의 질소산화물 발생을 제외하고는 공해물질이 생성되지 않으며, 직접 연소에 의한 연료 또는 연료전지 등의 연료로서 사용이 간편하다.

이러한 장점이 많이 있음에도 불구하고 모든 수소는 산소와 결합해서 물의 모양으로 존재하기 때문에 물을 분해하여 수소를 얻으려면 수소를 태워 방출되는 에너지와 맞먹는 양의 에너지가 필요하다. 이러한 경제성 때문에 종래 우주 로켓용의 수소엔진과 같은 특수한 목적을 제외하면 수소의 이용 연구는 활발하지 못 하였다.

곧 닥쳐올 탄소중립과 기후위기의 대응책의 일환으로서 수소에너지로의 대전환 정책에 부응하기 위한 충청남도의 수소에너지전환 규제자유특구의 지정은 지방정부로서의 큰 의미가 있다.

특히 수소연료전지 발전, 충전, 모빌리티 실증 및 사업화를 통한 수소경제 사회 촉진을 목표로 한 가정용 건물용 수소연료전지 발전시스템 실증, 수소충전시스템 실증, 수소드론 장거리 비행실증 등의 첫삽은 큰 의미가 있다고 사료된다.

따라서 화석연료를 대체할 수 있는 유일한 수소에너지로의 대전환을 통해 탄소중립과 기후위기에 대응한 수소경제는 우리 곁에 성큼 다가와 있지만 아직 널리 퍼져 있지 않은 곧 닥쳐올 미래에너지이기 때문에 수소산업 활성화를 위한 단/장기적 로드맵 구축 및 지방정부 차원의 관련산업의 육성, 지역주민 수용성 확보, 수소에너지 고급인력양성과 안전관리 체계 마련 등이 시급하다. 민병찬 한밭대 산업대학원장