“미세먼지와 기후변화 심화에 직면한 상황에서 수소사회는 이를 극복하기 위해서 필수적이다.”
조명래 환경부 장관은 지난 19일 서울 동대문디자인플라자(DDP)에서 열린 ‘2019 대한민국 수소엑스포’ 개막식 축사에서 수소사회의 중요성을 강조했다.
그러면서 “수소 중에서도 ‘그린수소’(태양광 등 재생에너지로 생산한 수소) 사용을 유도해 화석연료에서 수소로의 전환을 위해 노력할 것”이라고 덧붙였다.
이제 수소도 어떤 수소를 생산하느냐가 중요한 시점이다.
이에 이번 연재에서는 그린수소에 대해서 살펴보고 그린수소생산을 위한 정부의 노력을 살펴보고자 한다.
◆그린수소란
정부는 지난 1월 로드맵을 통해 수소경제 이행 초기단계에서는 부생수소와 천연가스 개질수소를 주로 활용하되 중장기적으로는 재생에너지 수전해 등을 통해 그린수소 생산국으로 도약할 것이라고 밝힌 바 있다. 수소에너지는 환경과 자원고갈 문제를 해결하기 위해 선택된 에너지지만 지금까지 수소는 화석연료 개질 방식으로 수소를 얻어 과연 이것을 청정에너지로 볼 수 있는가라는 비판을 받아왔다. 이에 정부는 2022년까지 수전해 기술을 개발하고 100MW규모의 실증을 추진할 것이라고 밝혔다.
그렇다면 그린수소(Green Hydrogen)는 무엇인가? 그린수소란 이산화탄소를 배출을 수반하지 않는 수소를 가리킨다. 주로 수전해를 통해 수소를 생산한다.
이에 반해 부생수소를 활용하거나 천연가스와 같이 기존의 화석연료를 통해 수소를 추출, 생산하는 과정에서 질소산화물, 이산화탄소 등을 배출하는 수소를 그레이 수소라고 한다. 아직까지 한국은 그린수소 기술 개발이 진행되지 않은 상태다.
미국, 캐나다와 같이 면적이 넓고 일조량이 많은 국가들은 태양광 및 풍력발전 등 재생에너지를 이용해 생산한 전력으로 물을 분해해 그린수소를 생산하고 있다. 호주는 풍부하게 매장된 갈탄을 개질해 수소를 생산하고 그 과정에서 발생한 이산화탄소를 자국의 기술로 처리하고 있다.
이웃나라 일본은 그린수소 생산에 더욱 적극적이다. 일본은 이미 호주와 손을 잡고 갈탄 개질 수소를 액화수소 형태로 수입하는 실증사업을 추진하고 있다.
◆그린수소와 재생에너지의 관계
정부는 탄소 배출 없는 그린수소 생산을 위해 한국전력을 사업자로 선정해 재생에너지 잉여전력을 수전해 (물 전기분해)를 통해 이산화탄소 배출이 없는 수소로 만들어 저장하는 사업을 추진하기로 했다.
전문가들은 수소로드맵에서 친환경 그린수소 공급비중을 2030년 50%, 2040년 70%로 제시한 만큼 이를 달성하기 위한 추가적인 정책수단 마련 검토가 필요하다고 강조했다.
그 정책수단으로 그린수소 인증제도를 도입을 제시했다. 현재 유럽에서 그린수소(재생에너지로 수수생산)와 저탄소 수소(생산된 수소보다 낮은 배출계수를 가진 수소)로 나눠 인증하고 있는 그린수소인증제도를 실시하고 있다. 이 같은 인증제도와 연동해 친환경 그린수소 생산을 확대할 수 있는 인센티브 설계 및 지원정책 마련이 필요할 것으로 보고 있다.
전문가들은 수소경제의 핵심은 그린수소 경제를 얼마나 빠르게 이루어 내느냐가 중점이라고 이구동성으로 말하고 있다.
또한 그린수소 생산을 위해서는 재생에너지 발전의 확대가 이루어져야 한다. 태양광, 풍력 등 재생에너지를 이용해 물을 전기분해해 생산하는 친환경 그린수소는 이산화탄소 배출이 전혀 없어 수소경제가 지향하는 최종 목표라고 할 수 있다.
◆그린수소 생산 기반을 주도하는 전라남도와 여수시
한국에서 그린수소 개발에 적극적으로 나선 지자체가 있어 주목받고 있다.
전라남도(도지사 김영록)는 지난 5월 22일 여수시청에서 국가 그린수소산업 중심지로의 도약을 다짐하는 ‘전남 수소경제 선도 비전 선포식’을 가졌다. 전남은 재생에너지 발전량과 해상풍력 잠재량(12.4GW)에서 모두 전국 1위를 차지해 그린수소 생산의 최적지로 꼽힌다.
이 같은 수소산업 잠재력을 바탕으로 전라남도는 ‘국가 그린수소산업 중심지 도약’을 비전으로 내걸고, 그린수소 연구개발 및 생산·실증 거점 육성, 수소 연료전지 및 부품․소재 생산기지 구축, 수소차․수소충전소 보급 및 수소시범도시 조성 등에 나선다.
전남은 권역별로 동부권, 중부권, 서부권으로 권역을 나눠 개발을 추진한다. 동부권은 수소 연료전지 및 부품․소재 생산기지 구축을 위해 특화산단을 조성하고, 수소의 생산·저장·이송 관련 상용화 R&D를 추진한다.
중부권은 한전공대를 중심으로 수전해 등 그린수소 원천기술 연구개발 거점으로 육성하고, 영광 e-모빌리티 산업용 소형 연료전지 개발에 주력한다.
서부권은 서남해안의 풍부한 태양광․풍력 등 재생에너지 발전시설과 연계한 그린수소 대규모 생산 및 실증단지 구축과 함께 그린수소를 활용한 에너지자립섬 고도화를 추진한다.
이밖에도 전남 전 지역에 2022년까지 수소차 600대를 보급하고, 수소충전소 7개소를 구축해 수소경제 기반을 마련한다는 방침이다. 또 한전공대 및 지역 대학과 연계한 인력 양성과 전남테크노파크 등 기업지원기관과 협력해 전문기업 양성 및 자금 지원에도 노력을 기울이기로 했다.
여수시(시장 권오봉)도 이날 ‘여수시 수소산업 도시 조성계획’을 발표했다. ‘남해안권 수소산업 중심도시’ 비전 달성을 위해 여수산단 중심 수소 생산 및 실증단지, 율촌산단권 수소 부품소재 특화단지, 삼동지구 등에 수소 시범도시를 조성해 수소경제를 미래 성장 동력으로 육성한다는 계획이다.
김영록 도지사는 인사말을 통해 “미래 성장 동력 산업인 수소경제를 전남이 선도하고 국가 그린수소산업 중심지로 도약하도록 기업, 연구기관이 함께 노력해 달라”며 “도에서도 힘껏 돕겠다”고 말했다.
권오봉 시장은 환영사에서 “여수국가산단 등 수소산업 인프라를 충분히 활용해 여수가 수소산업의 중심도시가 되고, 전남도, 정부부처와 적극 협력해 수소 관련 기업이 과감하게 신산업 분야에 진출하도록 지원하겠다”고 밝혔다.
◆연료전지 발전 용 그린수소 생산기술 개발에 나선 한전
정부도 본격적으로 그린수소 생산에 박차를 가하고 있다.
앞서 말한대로 산업통상자원부(장관 성윤모)는 5월 제16차 에너지위원회에서 한국전력을 그린수소 생산사업자로 선정했다고 밝혔다.
한국전력(사장 김종갑, 이하 한전)은 이에 따라 ‘태양광과 풍력 P2G 계통운영’, ‘MW급 수소생산 통합플랜트’ 등 재생에너지 연계사업을 올해 안으로 착수할 계획이다.
이에 한전과 함께 ‘연료전지 발전용 그린수소 생산기술 개발’ 연구 과제를 진행할 기업은 한국중부발전(사장 박형구, 이하 중부발전)이다.
중부발전은 한국전력과 협력해 RPS 이행 및 온실가스 감축 대응 수단으로 ‘연료전지 발전용 그린 수소 생산기술 개발’ 연구 과제를 추진할 계획이다.
중부발전은 국가 친환경 에너지정책에 대응해 신재생에너지사업을 확대 추진 중이었다. 이에오는 2040년까지 연료전지 설비용량 1GW 및 수소산업 신기술연구 및 신산업 개발을 목표로 ‘KOMIPO 2040 수소사업 추진전략’을 수립해 사업개발에 박차를 가하고 있다.
‘연료전지 발전용 그린 수소 생산기술’은 단일공정에서 고순도 수소 생산·연료전지발전·CO₂ 포집까지 가능하다. 중부발전은 그린 수소 생산용 열·화학적 물분해 핵심소재개발 및 시스템 실증·상용화를 목표로 할 방침이다.
국내 최초 가스연료로부터 추출된 그린수소는 기존 수소생산기술대비 공정단계 축소해서 효율이 높다. 따라서 연료전지 발전 또는 수송용으로 공급되며 가압운전 및 시스템 모듈화가 가능해 규모 확대가 쉽다.
한전과 중부발전과 2021년까지 20kW급 연료전지 시스템을 중부발전 부생수소 연료전지 발전소에 실증을 마무리하고 2022년 이후 0.5MW급 시스템 보급 상용화를 최종목표로 협력할 예정이다.
환경경찰뉴스 이의정 기자