[투데이에너지] 수소가 에너지원으로 관심을 받게 된 이유는 연료전지 상용화 기술 개발로 화학공정용 원료가 아닌 전기를 생산하는 에너지원으로 이용할 수 있었기 때문이다.
수소는 화학공정의 부산물로도 얻을 수 있지만, 현재 전체 수소 수요의 절반 정도는 천연가스 개질 방식을 이용해 공급되고 있다. 이 방법 외에 현재 기술로 대량으로 수소를 얻을 수 있는 방법은 아직 없으나 태양광, 풍력 등 재생에너지 발전량이 증가함에 따라 여기에서 생산되는 전기로 수전해 방식을 통해 수소를 제조·활용하는 방법이 궁극적인 방법으로 여겨지고 있다. 해외로부터 액체수소를 도입해 공급하는 방안에 대해서도 검토가 이뤄지고 있지만 상용화되기 위해서는 상당한 시간이 소요될 것으로 보인다. 이에 따라 지금까지 우리 경제를 뒷받침해 왔던 화석에너지를 당장 수소나 재생에너지로 대체할 수 없기 때문에 수소에너지 시대로 진입하기 위해 당분간 화석연료 중에 가장 청정한 천연가스를 활용해 지구 온난화 속도를 늦추는 전략이 필요하다고 본다.
최근 유럽으로 공급하던 러시아의 천연가스 공급에 차질이 발생함에 따라 당장은 지구 온난화 문제보다는 에너지 안보 문제가 더욱 중요해지고 있는 상황이다. 지금까지 유럽의 경우 대부분 러시아로부터 파이프라인을 통해 천연가스가 공급돼 왔으나 이번 전쟁으로 인해 안보 차원에서 향후 LNG를 기반으로 한 천연가스 공급 방법도 활성화될 것으로 예상된다.
우리나라의 경우 수소 모빌리티 분야가 수소경제를 대표하는 분야로 여겨지고 있다. 수소연료전지차(이하 수소전지차) 기술이 세계적으로 가장 앞선 것으로 평가받고 있으며, 수소충전 인프라 구축에도 많은 노력과 지원이 이뤄지고 있다. 그러나 최근 수소전지차와 경쟁을 벌이고 있는 전기차는 그동안 단점으로 여겨졌던 짧은 주행거리 문제가 배터리 기술 발전으로 점차 해결되고 있으며, 충전 인프라 구축이 쉽고 차량 고장이 거의 없어서 보급이 급격하게 증가하고 있다. 반면 수소전지차는 높은 차량 가격과 수소충전소 구축 확대의 어려움으로 보급 속도가 계획에 미치지 못하고 있다. 따라서 수소전지차를 중심으로 한 수소경제 달성 전략이 과연 바람직한 방향인가에 대해 고민해 볼 필요가 있다.
유럽이 수소전지차 보급에 관심을 갖는 이유는 풍력 등 재생에너지원으로부터 발생되는 잉여 전력을 활용해 수전해로 수소를 생산하고 이를 수송용 연료로 사용할 수 있기 때문이다. 이렇게 제조된 수소는 수소충전소에서 전량 소모할 수 없기 때문에 천연가스 배관에 주입하는 방안도 같이 시도되고 있다. 그러나 수소를 천연가스 배관에 주입하는 방안은 수소를 수요처까지 공급하는 개념이 아니라 천연가스와 혼합해 에너지로 활용하는 개념이다. 천연가스 배관에 주입된 수소의 농도가 낮아질 경우 수요처에서 다시 수소를 천연가스로부터 분리해 고순도로 만들기 어렵기 때문이다. 이 때문에 수소 자체를 쓰기 위해서는 천연가스 배관 혼입보다는 수소 단독 배관을 이용하는 방안이 더 바람직하다고 할 수 있다.
그러면 어떻게 수소경제로 이끌어가는 것이 바람직할까? 진정한 의미의 수소경제를 달성하기 위해서는 이산화탄소 발생 없이 재생에너지 등으로부터 발생된 잉여 전력을 활용해 수소를 현지에서 생산하고 효과적으로 활용될 수 있도록 유기적으로 연계돼야 할 것이다. 이를 위해서는 재생에너지 발전량이 높아야 하는데 현재 우리나라 여건에서는 재생에너지로부터 충분한 잉여 전력 확보가 어렵기 때문에 수소 모빌리티를 기반으로 한 수소경제 달성 전략은 수소 충전 인프라 구축의 어려움과 비효율적인 수소수송 문제로 인해 목표 달성이 지연되거나 어려워질 수도 있다.
이에 대한 해결방안으로 수소를 수송용이 아닌 발전용으로 활용하는 전략으로 전환하는 것이 필요해 보인다. 즉, 재생에너지에서 발생되는 잉여 전력을 이용해 수소를 제조해 고압저장 후 전력 피크 시 발전용 연료전지를 이용해 전기를 생산해 전기 자동차로 인한 전력 수요를 보완해 주는 개념이다.
수소를 에너지 저장매체로서 활용하는 개념은 다양한 규모의 재생에너지 발전 용량에 맞는 수소 생산, 저장 및 연료전지 발전설비 구축을 통해 효율적인 전기 생산 및 피크부하 대응력을 높임으로써 추가적인 발전소 건설 수요를 줄일 수 있을 것이다. 그러나 이를 위해서는 재생에너지 발전량을 지속적으로 증가시키기 위한 지원이 필요하며 대용량 수전해 설비 및 발전용 연료전지 기술 국산화 개발이 이뤄져야 할 필요성이 있다.
수소전지차 보급만으로는 수소경제를 달성할 수 없으며 재생에너지와 연계한 발전용 연료전지 시장 활성화를 통해 수소경제로 시대로 진입하는 방안으로 전략 수정이 필요한 시점이 아닐까 판단된다. 또한 수송분야의 경우 전기 자동차로의 전환을 적극 유도하되 전기자동차로 전환이 힘든 대형 트럭 또는 장거리 운행이 필요한 버스를 LNG연료로 전환하는 전략이 바람직하다고 본다. LNG를 바이오LNG와 연계할 경우 온실가스 배출 저감효과를 증대시킬 필요가 있기 때문에 바이오 LNG에 대한 투자도 필요하다. 이러한 전략수정을 통해 온실가스 및 미세먼지 감축이라는 두 마리 토끼를 한 번에 잡을 수 있을 것으로 보인다.