수소 에너지를 둘러싼 산업계와 환경 관련업계의 관심이 높은 가운데 수소경제를 위한 큰 틀의 거버넌스 구축이 필요하다는 주장이 제기됐다. 

연소시 물과 산소만을 배출하는 수소는 자동차, 선박 등 다양한 운송수단의 친환경 연료이자, 연료전지, 산업공정, 재생에너지 보완 및 운반체 등 다양한 역할을 수행할 것으로 전망된다.

하지만 수소도 현 시점에서는 완벽한 탄소중립 에너지원은 아니다. 수소를 생산하기 위해서도 탄소배출이 불가피하기 때문이다. 이를 두고 산업계 등에서는 "신재생에너지로 생산되는 그린수소로의 전환이 필요한 상황"이라고 지적한다. 또한 수소를 친환경적으로 운반하고 활용하기 위해 현존하는 모빌리티 수단, 에너지 인프라를 수소 인프라로 전환해야 한다는 목소리도 제기된다.

◇ "수소 수요의 키 그린암모니아...기술 선점 노력 필수"

이런 가운데 최근 국회에서 ‘합리적인 그린수소 사회 구현을 위한 제2차 정책세미나’가 열렸다. 이 세미나는 그린수소의 운반·활용 방안으로 국내외에서 집중 연구되고 있는 ‘그린암모니아 기술’과 수소를 활용한 친환경 에너지 생산 기술인 ‘수소혼소 기술’을 주제로 진행됐다. 

채호정 한국화학연구원 박사는 세미나에서 ‘그린암모니아 생산 및 활용’을 주제로 발표했다. 발표에 따르면 암모니아 기술은 폭발의 위험이 있는 수소를 안전하게 운송할 수 있는 기술로 꼽힌다. 해당 기술은 수소에 고온·고압을 가해 질소가 포함된 암모니아를 만드는 기술이다.

이렇게 변환된 암모니아는 액화수소, 기화수소 등의 저장 방법에 비해 단위 부피당 수소를 저장하는 능력이 뛰어날 뿐만 아니라, 이미 상용화된 인프라가 구축돼 있기 때문에 이를 그대로 사용할 수 있다는 장점이 있다.

채호정 박사는 “결국 탄소중립을 위해서는 신재생에너지로 생산되는 그린수소를 생산·활용해야 하는데, 결국 산유국처럼 신재생에너지 인프라를 갖춘 국가들이 이를 리드할 것”이라며 “그린암모니아는 그린 수소를 가장 최적의 방식으로 글로벌 시장에 운송하는 운반체 역할을 할 것”이라고 평가했다.

실제로 포스코, 현대중공업, 롯데케미칼 등이 그린수소를 기반으로 한 그린암모니아 관련 기술에 투자를 강화하고 있다. 국내 연구진은 해외에서 그린수소를 암모니아로 전환해 국내로 가져와 이를 직접 활용하거나 암모니아에서 수소를 추출해 사용하는 방법을 모두 연구하고 있다.

채호정 박사는 “2050 탄소중립 전략에 따르면 우리나라는 탄소중립을 위해 약 2700~2800만톤의 수소가 필요하다. 결국 그린수소를 수입해야하는 상황이다”며 “결국 암모니아 기술은 수소 수입을 통해 수소 수요 문제를 해결 할 수 있는 핵심 기술”이라고 설명했다.

그러면서 “암모니아 역시 수소보다 안전할 뿐 독성이 존재하고 연소시 질소산화물 등이 발생하는 단점이 있다”며 “결국 수소-암모니아 시장 선점이 가능한 분야에 집중 투자해야 하며, 융용확장성 다변화를 위해 기술 선점이 요구된다”고 평가했다.

◇ 수소 대규모 수요처 될 수 있는 수소 혼소·전소 기술

김민국 한국기계연구원 연구실장은 ‘수소혼소 터빈 활용’을 주제로 발표했다. 발표에 따르면 탄소배출이 많은 에너지 분야에서는 수소를 활용해 합리적으로 환경과 경제를 지키기 위한 노력을 기울이고 있는 상황이다. 특히 미국을 비롯한 해외 경우 석탄에서 액화천연가스(LNG), LNG에서 수소 혼소 및 전소로 변환 중이며, CCS(이산화탄소 포집·저장)기술을 통해 이산화탄소를 감축 중인 상황이다.

우리나라 역시 마찬가지다. 다만 우리나라의 경우 이산화탄소를 포집해 다른 곳에 저장하는 CCS 기술의 적용이 제한적인 만큼, 수소 혼소 및 전소 터빈 개발에 집중하고 있다. 특히 국내 최초이자 세계 5번째로 대형 가스터빈 독자모델을 개발한 바 있는 두산에너빌리티는 현재 대형 가스터빈 대상 50% 수소 혼소 연소기 기술을 개발하고 있으며, 소형 가스터빈은 전소기술을 개발하고 있다.

한화임팩트 역시 미국 PSM, 네덜란드 ATH 등을 인수해 중대형 가스터빈 수소혼소 연소기 기술을 확보했으며, 서부발전과 함께 대산산업단지에 80MW급 55% 수소혼소 기술 실증에 돌입했다.

김민국 연구소장은 “우리나라의 경우 가스터빈은 후발 주자였으나, 수소터빈 시장은 충분히 선도가 가능하다고 보고 있다”며 “수소혼소터빈은 재생에너지의 간혈성을 해결하고, 원자력발전소가 공백이 생겼을 경우 이를 지원할 수 있는 백업발전원의 역할을 충분히 수행할 수 있을 것”이라고 설명했다.

이와 함께 기존 가스터빈에 연소기를 전환해 수소를 혼소할 수 있는 수소혼소기술은 발전 방식과 송전망 시스템 등 기존의 인프라를 그대로 활용할 수 있어 최소 인프라 투자로 수소경제 전환이 가능하다는 장점이 있다. 또한 수소혼소 및 전소 터빈을 활용할 경우 수소를 소비하는 대형 수요를 제공함으로써 규모의 경제 실현이 가능하다.

김민국 연구실장은 “수소터빈은 수소공급량에 따라 혼소 비율을 바꿔 효율적으로 수요 및 공급 조절이 가능하다”며 “수소기업들은 수요만 있다면 언제든지 수소를 생산, 수입해 공급할 의지가 있는 것으로 알고 있다. 이는 수소경제를 이끄는 원동력이 될 것”이라고 주장했다.

또한 김 실장은 “가스터빈의 궁극적인 목표는 연료의 다변화에 있다. 실제 수소, 암모니아 등 다양한 연료에 대응할 수 있도록 기술을 개발하고자 하는 움직임이 있다”며 “암모니아를 직접 연소하는 방안부터 암모니아 크래킹 복합발전을 통해 암모니아에서 수소를 개질해 활용하는 방안도 연구가 진행되고 있다. 기술이 뒷받침 될 경우 경제적인 효과도 높일 수 있을 것”이라고 설명했다.

◇ 아직도 다른 시각 존재하는 그린수소경제, 거버넌스 구축 필요해

이어진 종합토론에서는 그린암모니아 기술, 수소 혼소기술 등 수소활용기술에 대한 평가를 비롯해 과제, 지원 대책 등에 대한 논의가 진행됐다.

이한우 한국에너지공단 단장은 현재 수소기술들이 추구하고 있는 방향에 대한 문제점들을 꼬집었다. 이한우 단장은 “수소암모니아 기술은 결국 해외에서 수소를 도입하기 위해 연구되고 있는 기술로, 결국 수소수요가 많은 우리나라가 또 해외에 의존해야하는 것이 아닌가하는 의문이 든다”며 “가스터빈 기술 역시 세계 5번째의 기술력을 보유하고 글로벌 스탠드에 맞춰 수소터빈으로 전환해야하는 상황이 현실에 맞는지 의문이 든다”고 꼬집었다.

정기석 한국에너지기술평가원 PD는 “수소경제로의 전환은 이제 ‘빨리 빨리’가 아닌 안정적이고 체계적인 검증으로 기술력을 확보하는 게 중요하다”며 “실증과 테스트를 이룰 수 있는 테스트배드 등의 인프라 구축이 필요해 보인다”고 제안했다.

문상진 두산퓨얼셀 상무는 “탄소중립이라는 글로벌 스탠다드를 가져가면서도 경제성을 놓쳐선 안된다”며 “탄소중립을 위해 정부의 지원을 받아 연구를 진행하는 기술들은 결국 국민들에게 투자를 받는 것과 같다. 기술개발을 통해 국민들에게 이익이 돼야한다고 생각한다”고 주장했다.

정태호 국회의원은 “정책토론회를 통해 현재 수소경제를 위한 정책이나 정부의 추진방향이 매우 미비한 상황임을 느낀다”며 “수소경제를 위해 우리가 제대로 나아가고 있느냐에 대한 점검이 필요한 것 같다. 수소경제를 위한 거버넌스 구축에 필요성을 느꼈고, 거버넌스 구축을 위해 노력할 것”이라고 밝혔다. 

hdlim@greenpost.kr