그린수소 사회로 가는 길, 최대 관건은 '수소의 저장과 운송'
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그린수소 사회로 가는 길, 최대 관건은 '수소의 저장과 운송'
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[제주 에너지 전환 아카데미] (4) 남석우 한국과학기술원 책임연구원
"대용량 수소 저장.운송이 중요...제주도, 효율성 향상.출력제한 문제 과제"

오는 2035년까지 탄소 배출량을 '제로(0)'로 만든다는 '2035 탄소중립' 실현을 선포한 제주특별자치도의 에너지 대전환 로드맵의 중심에는 '그린수소 사회' 비전이 자리하고 있다. 

풍력·태양광 등 재생에너지 자원을 단계별로 확충, 그린수소를 생산하는 수소경제 생태계로 연결해 '그린수소 글로벌 허브'로 나아가며 도민과 관광객들에게 청정에너지를 공급하는 탄소제로 사회를 만든다는 것이 핵심이다. 

이를 위해 수소 버스·청소차가 제주도 전역을 누비게 되고, 발전 설비는 LNG와 그린수소를 혼용(혼소)하면서 단계적으로 수소 발전시설로 전환, 100% 그린수소 발전시설로 바꿔 나갈 것이라고 했다. 

수소 발전시설이 단계별로 확충되면 제주의 전력 에너지원은 재생에너지와 수소로 완전히 탈바꿈한 '그린수소 에너지 자립 시대'를 열게 될 것으로 전망했다. 그린수소는 모빌리티 분야는 물론 주택과 산업단지까지 활용하게 만들어 ‘RE100 제주’를 실현한다는 계획이다.

제주도는 올해에는 '그린수소 생태계 조성'에 59억 원을 투자하고, 2030년까지 50메가와트(㎿) 규모의 생산 체계를 갖추겠고 밝혔다. 이는 연간 5000여 톤의 그린수소를 생산할 수 있는 규모로 매일 수소버스 685대를 일년 동안 운행할 수 있는 양이라고 했다.

그린수소 사회로 가는 길, 제주도의 목표와 현실 사이에서 제기되는 과제는 어떤 것이 있을까. 

10일 저녁 열린 '제1회 제주 에너지 전환 아카데미' 네번째 강좌.
10일 저녁 열린 '제1회 제주 에너지 전환 아카데미' 네번째 강좌.

한국과학기술연구원의 남석우 책임연구원은 우리나라의 수소 생산의 과제와 관련해 가장 중요한 부분으로 '저장'과 '수송'을 꼽았다. 생산보다도 저장할 수 있는 여건, 그리고 운송체계의 확보가 중요하다는 것이다.

남 책임연구원은 사단법인 한국지역혁신연구원(원장 문만석) 주최로 10일 저녁 제주시 아스타호텔 연회장에서 열린 '제1회 제주 에너지 전환 아카데미' 네번째 연사로 나서 ‘대용량 수소 저장.운송’을 주제로 특강을 했다.

그는 강연에서 그린수소를 생산하는 실증단지를 조성한 제주도에서도 난제로 꼽히는 대용량 수소의 저장과 운송의 현실을 진단하고 과제를 제시했다.

10일 저녁 열린 '제1회 제주 에너지 전환 아카데미' 네번째 강좌.
남석우 한국과학기술연구원 책임연구원

저장과 운반의 기술적 측면을 중심으로 접근하겠다고 전제한 남 책임연구원은 먼저 수소를 운송하는 선박, 그리고 제주시 구좌읍 행원리 수소생산 실증단지 모습을 담은 사진을 보여주는 것으로 설명을 시작했다. 

그는 '제주 바닷바람이 청정수소를 생산한다'는 언론보도 내용을 소개하며, "국내 1호 그린수소 실증단지가 행원에 있는데, (풍력과 태양광 등의) 재생에너지가 풍부한 곳에서 생산해서 옮기는 것이 맞다"고 피력했다.

이어 "그린수소는 풍력과 태양광, 수력 등 재생에너지로부터 만든 수소를 말한다"며 그린 수소 버스를 운행하는데 필요한 수소 연료의 소모량 문제를 들었다. 

그는 "현재 수소버스 한대가 (1일) 20kg 정도 필요하다고 한다면, 10대면 200kg, 단지 내에서 하루 평균 200kg이 필요하다"며 "앞으로 수소버스 많이 다니게 되면 더 많이 필요할 것"이라고 했다.  

그러면서 결국 '저장' 문제로 귀결됐다.

남 책임연구원은 "(전기에서) 제일 좋은 저장방법은 배터리이다"며 "배터리는 저장장치(ESS)로 저장했다가 나중에 필요할 때 다시 쓸 수 있는데, 수소는 저장이 까다롭다"고 말했다.

그는 "수소를 연료로 사용하려면 압축기에 저장했다가 옮겨야 하는 과제가 있다"며 '에너지 운반체로서의 수소'를 설명했다. 

그는 "풍력이나 태양광을 통해 만들어지는 재생에너지가 1차 에너지원이고, 수소는 에너지 운반체이다"며 수소가 실제 산업이나 발전, 수송 분야에서 활용되려면 '생산-저장-운송-추출'의 과정이 필요하다고 했다.

수소 저장 방식은 고압수소와 액화수소의 '물리적 방식'과 암모니아, LOHC(액상유기물), 고체수소 등과 같은 '화학적 방식' 2가지로 제시했다. 이 중 자신의 연구 분야인 화학적 방식의 저장 및 운송 기술 특징에 대해 구체적으로 설명했다.

이어 제1차 수소경제 이행 기본계획(2021년)의 내용을 소개하며, "우리나라에서 필요한 수소의 양은 2030년 390만톤, 2050년 2700만톤인데, 우리의 수요를 감당할 수 없기 때문에 현재 해외에서 수입할 수 밖에 없는 상황"이라고 말했다.

그는 수소의 저장 및 운송 기술과 관련해, "제주도가 공격적으로 수소 사업을 확대하고 있는데, 좀더 우리나라에 맞는 방법을 찾았으면 한다"고 제언했다.

수소를 생산하는 과정, 저장하는 과정, 옮기는 과정에서 나타날 수 있는 에너지 손실을 최소화하는 것도 과제로 제시했다.

남 책임연구원은 "저장, 운송, 수소추출 과정에서 효율이 60% 정도로, 청정수소 100톤이 필요하다면, 제주에서 170톤을 생산해서 와야 한다는 것"이라고 말했다. 그러면서 수소 저장.운송 과정에서 고효율.저비용화를 통해 효율성을 향상시키는 방안이 검토돼야 한다고 했다.

제주도의 재생에너지 '출력제한' 문제도 과제로 제시했다. 출력제한은 재생에너지를 통해 생산한 전력을 저장.송출하지 못해 강제로 공급을 중단시키는 것을 말한다. 산업통상자원부 자료에 따르면, 2020년 10월 기준 제주도의 하루 총제어량은 698MWh으로 제시되고 있다.

그는 "풍력이나 태양광을 통한 전력생산이 확대되면 남는 양이 많아지게 된다"며 "그러면 아깝지 않은가. 결국 재생에너지에서 나오는 건 전력이기 때문에 전력저장이 중요하다"고 강조했다.

그러면서 풍력.태양광을 통해 생산되는 잉여 재생에너지를 저장할 수 있는 방법으로 배터리 저장과 같은 일반 전력저장은 물론, 열 저장 방식과 수소 저장 방식을 소개했다.

10일 저녁 열린 '제1회 제주 에너지 전환 아카데미' 네번째 강좌.

남 책임연구원은 "물 전기분해로 수소로 저장하거나, 아니면 메탄 등 화합물로 해서 저장하는 방법이 있을 수 있다"며 "제주도에서 남는 전력을 수소로 바꿀 때 잉여 재생에너지로 생산가능한 그린수소 양은 2030년에는 1만8900~3만7800톤, 2034년에는 5만3300톤에 이를 것"이라고 말했다.

이어진 질의응답에서는 현재 제주도에서 수소버스 운행대수를 많이 늘리지 못하는 이유가 비용 문제 때문이라고 하는데, 경제성이 안나오는 이유를 묻는 질문도 있었다.

남 책임연구원은 "서울에 수소충전소가 3군데 있는데, 실제 가격이 훨씬 비싸다. 보조금이 없으면 더 비쌀 것"이라며 "지금 제주도도 마찬가지인데, 수소는 생산이 그렇고, 저장, 운송 모든게 비싸다"고 말했다.  

이어 "국제에너지기구에서 발표하는 걸 보면, (수소의 3개 유형 중) 그레이수소가 가장 낮고, 블루수소, 그린수소 순인데, 앞으로 그레이수소에는 탄소세가 붙게되면 가격이 비싸서 못 쓰고, 그린수소와 블루수소는 2030년에는 가격이 비슷해질 것으로 생각한다"고 피력했다.

제주도 그린수소 사업 전망에 대해 묻자, "경제적인 측면에서 지금 당장 이익은 안나는게 사실이나, 앞으로 기술 개발, 저장, 운송에 대한 기술 개발로 조금 더 경제성을 확보할 수 있을 것이나, 수송에서는 외국과 (가격) 격차가 많이 나고 있어 2030년까지는 보조금 없이는 굉장히 힘들 것"이라고 말했다.

그는 "그러나 제주도가 넷제로(탄소중립)을 선언한 상황에서, 경제성이 없다 하더라도 수소 (산업화)는 해야 하는 것 아닌가 생각한다"고 말했다. 

남 책임연구원은 서울대학교 화학공학과에서 학사와 석사, 미국 캘리포니아공대 화학공학과에서 박사학위를 받았다. 고려대학교 KU-KIST융합대학원 원장, 한국수소및신에너지학회 회장 등을 역임했고, 한국과학기술연구원에서 센터장과 본부장을 거쳐 현재 선임.책임연구원으로 활동하고 있다. 

한편, 한국지역혁신연구원 강성민 정책기획위원장 사회로 열린 이날 행사에는 이승아 제주특별자치도의회 기후위기대응탄소중립연구포럼 대표의원(문화관광체육위원장) 등도 함께 했다. 

이날 강연을 끝으로 4회에 걸쳐 진행됐던 제주 에너지 전환 아카데미의 강좌는 마무리됐다. 오는 14일에는 그동안 제기됐던 내용을 총화하는 정책토론회가 열린다. <헤드라인제주>

이승아 제주특별자치도의회 기후위기대응탄소중립연구포럼 대표의원(문화관광체육위원장).

제1회 제주에너지 전환 아카데미는...

제주 에너지 전환의 필요성을 알리고, 제주도민과 공유하기 위해 마련한 제1회 제주에너지 전환 아카데미는 4월26일 제1강좌를 시작으로, 오는 6월14일까지 총 4개 강좌와 정책토론회 1회로 구성됐다.
 
제1강좌는 녹색전환연구소 이유진 소장의 ‘탄소중립 시대, 전 세계 에너지 전환의 전망과 전략’(4월26일), 제2강좌는 정태용 연세대 국제대학원 교수의 ‘기후위기 대응 : 기후테크와 기후금융’(5월10일), 제3강좌는 이혜경 국회입법조사처 입법조사관의 ‘기후위기 시대, 국회의 대응 방안 : 에너지 전환을 중심으로’(5월31일), 제4강좌는 남석우 한국과학기술연구원 책임연구원의 ‘대용량 수소 정장 및 운송’(6월10일)을 주제로 각각 진행됐다.

그동안 제기됐던 내용을 총화하는 정책토론회는 오는 14일 오후 3시 같은 장소에서 열린다. 정책토론회에서는 오홍식 제주대학교 교수(생물교육전공)가 '탄소중립과 에너지 전환의 필요성'에 대해 주제발표를 하고, 토론이 이어진다.

토론자로는 강성민 한국지역혁신연구원 정책기획위원장, 김인환 박사(서울대학교, 지속가능발전연구소/환경대학원), 김한기 한국에너지연구원 분산에너지실장, 문용혁 제주특별자치도 에너지산업과장, 윤철수 헤드라인제주 대표기자, 이승아 제주특별자치도의회 기후위기대응탄소중립연구포럼 대표의원가 참여한다.

이번 정책 아카데미는 사단법인 한국지역혁신연구원이 주최하고, 제주특별자치도와 제주특별자치도의회 기후위기대응탄소중립연구포럼, 제주국제자유도시개발센터(JDC), 제주에너지공사, 한라일보, 헤드라인제주가 후원하고 있다. 문의=사단법인 한국지역혁신연구원 전화 064-756-3434. <헤드라인제주> 


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한철희 2024-06-14 12:46:11 | 223.***.***.36
수소버스 함덕에 추가주문해 운행해라 탄소중립에 앞장서라 제주도는

이해가.... 2024-06-11 19:04:54 | 61.***.***.208
수소를 생산하면 바로바로 저장할수 있는 시설 필요하다는 얘기 같은데 말이 너무 어렵다ㅠㅠㅠㅠㅠ
수소가 너무 비싸다고 하는데 굳이 수소 연료 해야 하나? 신재생에너지로 생산된 전력 그대로 쓰면 안되나???