[시평]미래의 에너지 패러다임·수소경제
[시평]미래의 에너지 패러다임·수소경제
  • 투데이에너지
  • 승인 2019.04.20
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▲ 곽병성 원장
한국에너지기술연구원

[투데이에너지]우리는 지난 200여년간 지구를 점점 더워지게 만들어 인류의 존속을 위협하는 절대적 위기에 직면하고 있다.

이 지구온난화가 가져올 재앙적 결과에 대한 예측(IPCC 보고서 등)은 이미 20여년 전부터 속속 세상에 공개되기 시작했다.

이에 2007년 교토의정서를 시작으로 2015년 파리협약에 이르면서 지구온난화 문제를 모두가 인류의 생존을 위협하는 문제로 인식하고 있다.

후손들에게 계속 살아 갈 수 있는 이 아름다운 푸른 별을 물려주기 위해 우리는 답을 찾아야만 한다.

화석연료를 태워서 에너지를 얻는 방식에 의존해서는 더워지는 지구를 식힐 수 없다. 또한 청정에너지원인 태양광이나 풍력도 자연현상이 가지고 있을 수밖에 없는 국지성, 간헐성 등의 이유로 화석연료라는 에너지원을 대체하기 위해서는 다양한 에너지원과의 연계와 같은 노력이 필요하다. 이러한 고민에 수소 경제는 화석연료의 사용으로 인한 온실가스의 방출을 막고 재생에너지원을 보다 적극적으로 사용할 수 있는 비전을 제시한다.

수소는 석유, 석탄, 천연가스, 태양광, 풍력 등과 같은 에너지원이라기보다는 다양한 에너지원들을 활용할 수 있는 에너지 매개체(carrier)로 이해하는 것이 바람직하다.

이해를 돕기 위해 예를 들면 직접 태우지 않고 수증기와 반응시켜 수소를 생산한 후 연료전지라는 장치에 공기와 주입하면 열과 전기를 생산할 수 있다.

그리고 연료전지에서 만들어지는 부산물은 물 밖에 없다. 만일 태양광이나 풍력과 같은 재생에너지원으로 생산된 전기를 물 전기분해 장치(수전해기술)에 공급해 수소를 생산해 이용하면 완전한 탈탄소 에너지시스템이 구축되니 최근 국민 건강을 위협하는 화석연료의 사용으로 발생한 미세먼지 문제도 상당히 해결할 수 있다.

이에 우리나라도 적극적으로 투자와 지원을 시작하고 있다. 이미 2013년에 현대자동차가 세계 최초로 승용 수소차의 양산라인을 구축했고 우리 정부도 시의적절하게 올해 1월에 수소차와 연료전지를 중심으로 수소 경제를 활성화하기 위한 로드맵을 발표했다. 이에 따라 지방자치단체에서도 수소에너지 플랫폼의 구축을 위한 계획들을 발표하고 있다.

그러나 수소 생산 기술의 문제나 전통적 발전방식의 효율성 등을 이유로 수소 경제에 대한 반론도 많다. 특히 수소 경제 초기에는 수소 공급량의 대부분을 화석연료로부터의 추출에 의존할 수밖에 없는데 이 과정에서 여전히 이산화탄소를 배출한다는 비판이 있다.

그러나 이 추출 수소, 이른바 회색 수소를 사용할지라도 에너지 생산단계부터 자동차 운행까지 전과정의 온실가스 발생량을 비교해보면 가솔린 자동차의 온실가스 발생량의 약 60% 수준으로 줄어든다.

향후 재생에너지 3020과 같은 정책으로 재생에너지의 활용 비중이 높아질수록 수전해를 통한 수소 생산 (녹색 수소) 능력은 제고될 것이고 재생에너지발전 단가가 낮은 곳에서 수전해 방식으로 대량 생산한 수소를 LNG처럼 액화 또는 매체에 저장해 수입하는 방식도 고려할 수 있다.

그리고 중앙집중식 발전방식은 효율적이긴 하지만 에너지 생산지역과 소비지역의 구분에 의해 발전소, 송전탑 건설에 따른 사회적 갈등이 야기된다.

이런 갈등도 에너지 소비자와 생산자의 경계를 허물 수 있는 수소 경제 기반의 분산발전 방식을 통해 해소할 수 있다. 먼저 태양광이나 풍력 등으로 발생하는 전기나 예비전력 등의 일부를 이용해 수소를 생산, 저장했다가 필요 시 연료전지를 이용해 전기와 열을 동시에 공급해 에너지 자급률을 올릴 수 있다.

여기에 암호 화폐와 같은 ICT기술을 접목해 생산한 수소를 지역사회 내에서 공유하고 거래할 수 있는 시스템, 이를테면 ‘수소 스테이션’과 ‘수소 코인’을 도입할 수 있다.

즉 전통적 발전방식에서는 에너지 소비자로만 존재하던 개인이나 도심도 에너지를 생산하고 공유할 수 있는 에너지 민주화의 주체가 될 수 있다.

화석연료와 원자력은 지난 두 세기에 걸친 인류 문명의 눈부신 성장의 원동력이었다.

그러나 이를 둘러싼 긴장과 갈등 그리고 현존하는 동시에 잠재적인 환경문제가 우리를 위협하고 있다. 상술한 바와 같이 수소 경제의 기반 위에서 재생에너지의 보급 확대와 전통적 에너지원들의 깨끗하고 안전한 사용 방법의 도출이 가능하다.

그리고 에너지의 생산자와 소비자의 경계가 허물어지며 새로운 에너지 생태계가 구축될 것이다. 미래사회에서 인류의 생존과 발전을 위해 수소 경제라는 새로운 에너지 패러다임이 정립될 것이다.


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