그린수소? 수소경제? 뭐가 궁금해?
그린수소? 수소경제? 뭐가 궁금해?
  • 김명현 기자
  • 승인 2022.09.29 16:38
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수소경제 추진계획 관련 Q&A

Q. 수소의 특징과 수소에너지의 장점이 무엇인지 궁금합니다

수소는 원자번호 1번으로서 우주질량의 75%를 차지할 정도로 풍부한 원소입니다. 또한 물에서 얻을 수 있어 태양광이나 풍력, 수력 등의 에너지보다 수급이 안정적이며 에너지 생산 과정에서 물만 배출하기 때문에 친환경적입니다.

수소에너지는 기술적 난이도는 높으나 지역적 편중이 없는 보편적 에너지원으로서 장기간·대용량 저장이 가능하고 기존의 탄소경제는 석유·석탄·가스 등 탄소자원을 중심으로 하고 99%를 수입에 의존함에 비해, 수소는 다양한 방식으로 국내 생산이 가능하여 에너지 자립에 기여합니다.

Q. 수소 자체의 위험성은 어느정도 인가요?

수소 자체는 산업 전반에 걸쳐 수 십년간 사용해 온 가스로써 다른 에너지와 같이 안전관리 노하우가 충분히 축적된 안전한 에너지입니다. 특히, 수소전기차에 들어가는 수소저장용기는 에펠탑의 무게도 견딜 수 있는 수준으로 무려 17개의 안전성 시험을 실시 중입니다.

전문기관에 따르면 수소의 종합적인 위험도 분석(자연발화온도, 독성 등) 결과 도시가스보다 위험도가 낮습니다.

Q. 수소의 종류는 어떤 것이 있나요?

생산과정에서의 이산화탄소 배출량에 따라 세 종류로 구분합니다.

그레이(Gray) 수소 : 생산과정에서 이산화탄소가 배출되는 수소(수소 1kg 생산시 약 5~10kg)로, 천연가스를 고온·고압에서 분해해 얻는 추출수소와 석유화학 공정이나 철강 생산 시 부산물로 나오는 부생수소로 나뉩니다. 그레이 수소의 생산단가는 평균 1,500원/kg입니다.

블루(Blue) 수소 : 그레이 수소 생산 시 배출된 탄소를 포집·저장해 온실가스 배출을 줄인 수소로, 생산단가는 약 2,700~5,100원/kg입니다.

그린(Green) 수소 : 재생에너지 전력을 이용해 물을 전기 분해하여 생산한 수소로, 온실가스가 배출되지 않으나 생산비용이 높은 편입니다. 이의 생산단가는 약 9,000원/kg입니다.

현재 생산되는 수소의 약 96%는 그레이 수소로, 탄소 배출량 감축을 위해서는 궁극적으로 그린 수소 기반 경제로의 이행이 중요합니다.

제주 수소경제는 그린수소 글로벌 허브 구축을 목표로 풍부한 재생에너지를 바탕으로 한 그린수소의 생산·보급·활용·산업화 등 밸류체인을 갖춰나가고자 합니다

Q. 수소는 어떤 방식으로 저장되고 운송되나요?

기체나 액체 형태로 저장할 수 있고, 다른 화합물로도 변환해 저장할 수 있습니다. 대표적인 방식은 기체 수소를 압축해 탱크에 저장하는 것, 수소를 영하 온도(-253℃)로 냉각해 액화·저장하는 것, 암모니아(액상) 등의 형태로 변환 또는 금속 등에 저장하는 것이 있습니다.

기체 상태로 저장하는 것에 비해 액화 또는 다른 형태로 변환하는 것이 부피를 줄여 운송량을 높일 수 있습니다. 이에 따라 전 세계적으로 액화 또는 암모니아 등의 변환에 대해 연구개발부터 상용화를 위해 기술개발이 진행 중입니다.

수소 운송이 주목받고 있는 배경은 생산된 전기를 수소로 전환하여 지역 또는 국가 간 이동이 가능하기 때문입니다. 

Q. 수소에너지는 어떻게 발전되며 어떻게 활용되나요?

수소 연료전지는 물을 전기 분해하는 반응의 역반응을 이용한 장치입니다. 먼저, 전기에너지를 이용하여 물로부터 수소를 얻을 수 있으며 이를 수전해라고 합니다. 그 다음 수소를 생산·저장하였다가 소비지로 운송하여, 공기 중의 산소와 반응시키면 전기와 열, 그리고 물이 발생하는 수소 연료전지를 통해 발전하는 방식입니다.

수소 연료전지는 다양한 분야에 활용되고 있으며 향후 활용처가 더욱 확대될 것으로 예측되고 있습니다. 승용차, 버스, 청소차 등에 장착한 수소 모빌리티, 발전소에 적용한 수소 연료전지 발전소, 가정용 소규모 연료전지 등 생활 및 산업 전반에 걸쳐 활용 영역이 다양합니다.

Q. 수소에너지와 연관된 산업으로는 무엇이 있나요?

차량을 중심으로 한 수송 분야를 비롯해 전기와 열 등 에너지 분야까지 연관되어 있습니다. 수송 분야의 경우 승용차에서 상용차, 열차, 선박, 드론, 건설기계 등 모든 운송 수단에 수소가 활용되어 새로운 산업 생태계가 창출될 것으로 보이며, 에너지 분야에서는 연료전지가 분산 전원의 최적 에너지 전환 기술 및 설비로 부상할 전망입니다.

Q. 탄소경제와 비교했을 때 수소경제의 필요성은 무엇인가요?

수소에너지의 경우, 대규모 투자가 필요한 중앙집중형 에너지 수급이 아닌 소규모 투자로 분산형 에너지 수급이 가능합니다. 또한 입지적 제약이 적으며 주민 수용성이 높습니다. 마지막으로 부산물이 물이므로 온실가스 배출이 없어 친환경적입니다.

Q. 한국 수소경제의 전망은 어떻게 되나요?

맥킨지의 <한국 수소 산업 로드맵>에 따르면, 2050년 대한민국은 연간 약 70조 원의 경제효과 및 약 60만 명의 고용 창출 효과를 거둘 것으로 예상되고 있습니다.

수소 에너지원을 중심으로 하는 수소경제 사회로 진입할 경우, 우리나라는 에너지 강국으로서 세계시장을 선도하기 위해 경쟁하게 될 것이며 발전, 수송, 산업 및 건물을 비롯한 다양한 분야에서의 탈탄소화를 이룰 수 있습니다. 또한 수소 도입을 통한 에너지원의 다각화로 국가 에너지 안보를 향상시킬 수 있을 것으로 예상하고 있습니다.

Q. 수소 생산 부문의 현황은 어떤가요?

수전해 기술의 발전에 따른 생산 단가가 하락하여 생산 비용이 계속해서 저렴해질 것으로 예상됩니다.

그린수소의 생산단가는 현재 전통적인 수소에너지 생산방식, 예를 들어 그레이수소 생산방식보다 2배 정도 높습니다. 그러나 궁극적으로 추구해야 할 에너지로서 기술의 발전, 재생에너지 원가 감소 및 규모의 경제로 인해 생산비용이 저렴해질 것으로 예상되며, 경제적으로 성공적인 에너지 해결책이 될 것으로 기대됩니다.

지난 10년간 다양한 수전해 기술, 특히 고분자전해질 수전해(PEM) 기술의 발전으로 인해 수소에너지 시스템의 효율성이 약 90% 가량 개선되었고, 발전 시스템은 대략 8만 시간의 운영주기를 갖게 되었습니다. 또한, 새롭고 저렴한 원료 개발로 인해 현재 800~1,400달러/kW에 달하는 PEM 설비비용이 하락하여, 2050년에는 200달러/kW까지 저렴해질 것으로 기대됩니다.

Q. 수소 충전소의 설치 현황은 어떻게 되나요?

2022. 8월 현재 전국에 설치된 수소충전소는 134개입니다. 수소충전소 보급에는 다음과 같은 핵심요소들이 있습니다.

충전소 핵심부품의 국산화율을 높여가고 있습니다. 충전기 고장 시 부품 수급, 수리로 인한 충전 중단 시기가 장기화되고, 이로 인해 인접 수소충전소로 충전 소요가 이동하게 될 경우 대기시간이 증가하고 충전소가 과부화 되는 등의 문제가 발생하기 때문입니다.

수소충전소 운영자의 수익성 확보를 통해 민간사업자의 시장 진입이 원활환 환경이 조성되어야 합니다. 이를 위해서 수소의 생산·보급·활용의 밸류체인이 동시에 구축되어야 합니다

입지지역 인근 주민수용성이 확보되어야 합니다. 수소에 대한 안전성 등에 대한 투명하고 정확한 정보 전달을 통해 수용성이 해소된다면 수소 충전소 설치도 더욱 가속화 될 것으로 예상됩니다.

Q. 수소충전소는 안전한가요?

각 국가별 설치 기준에 따라 수소 가스검지기, 불꽃(화염) 검지기, 온도/압력센서 및 인터록(Interlock) 안전장치를 충전소에 적용하고 있으며 이를 통해 수소충전소의 안전을 확보하고 있습니다. 국내 수소충전소 설치는‘고압가스안전관리법’에 따라 한국가스안전공사의 안전검사를 받고 관할 행정관청의 승인을 받아 설치되고 있습니다.

우리나라의 경우 국회 부지 내에 수소충전소가 설치되어 있고, 프랑스의 경우 에펠탑 주변, 일본 또한 도쿄타워 옆과 건물 밀집지역에 수소충전소가 위치해 있어 국제적으로 수소충전소의 안전성은 입증된 것으로 볼 수 있습니다.

Q. 국내 수소 충전소의 배치계획은 어떻게 되나요?

정부의 '수소경제 활성화 로드맵(‘19.1.17)'에 따라 올해 말까지 총 310개의 충전소를 만들 계획이며 40년 1,200개소까지 확충할 계획입니다.

배치의 기본 방향은 전국 226개 시·군·구에 원칙적으로 수소충전소 1기 이상 구축하고, 주요 도시에서 ’30년 20분, ’40년 15분 이내에 수소충전소 이용 가능하고, 고속도로에서는 ‘30년 반경 75km, ’40년 반경 50km 내 충전소를 이용할 수 있도록 배치할 계획입니다.

Q. 수소모빌리티의 종류와 연비는 어떻게 되나요?

크게 승용차, 버스, 트럭, 청소차, 트램의 5부류로 나뉘는데, 승용차는 넥쏘 한 종류가 있으며 연비는 대략 96.67km/kg입니다. 버스는 저상버스인 일렉시티와 고상버스인 유니버스가 있으며 일렉시티의 연비는 약 13.54km/kg입니다.

수소 모빌리티는 전기차에 비해 긴 주행거리와 짧은 충전시간이 장점입니다.



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