[투데이에너지] 최근에 많은 관심을 불러 일어키고 있는 친환경에너지 중에 수소에너지는 신재생에너지로 분류되는 연료전지의 주에너지원이다.
수소는 실온에서 기체상태로 존재하며 지구상 가장 가벼운 무색, 무미, 무취의 기체로 다른 원소와 결합된 상태로 지구상에 대량으로 존재하고 있다. 수소가 에너지생산의 연료로 각광받는 이유는 다른 화석연료와 달리 연소시 이산화탄소 배출없이 청정하기 때문이다. 수소는 그동안 다양한 분야에서 사용돼오고 있으며 일상생활에서도 흔히 쓰여지고 있다.
수소는 연료로서 공기 중에서 확산이 빠르고 점화 온도가 높아 자연적으로 발화하기 힘들지만 액화천연가스(LNG·(5.3~15.0%) 보다 폭발범위가 7배나 넓고, 메탄(0.28mJ)·프로판(0.25mJ) 등 다른 연료보다 쉽게 불이 붙고(0.013mJ·최소착화에너지) 불이 붙으면 LNG보다 10배나 큰 대규모 폭발이 발생해서 위험한 물질로 분류되고 있다. 따라서 안전성을 확보하기 위해 ISO(국제 표준 위원회)에서도 국제 안전 표준을 제정하고 있으며 수소산업 전반에 걸쳐 안전성 검사를 통해 안전기술과 사회제도를 계속적으로 확립하고 있다.
에너지 연료 및 저장매체로서 수소는 물 또는 유기물질로부터 생산되므로 그 양이 거의 무한정에 가깝고, 수소를 연료로 사용할 경우 수소연소시 지구온난화에 영양을 주는 이산화탄소(C0₂)를 발생시키지 않으며 미세먼지의 원인인 질소산화물을 극소량만 배출할 뿐만 아니라 연료전지의 연료로 활용하게 되면 가장 고급의 에너지원인 전기에너지로 쉽게 전환해 사용할 수 있다. 아울러 수소는 가스나 액체로 만들어 쉽게 수송할 수 있고 다양한 형태로 저장할 수 있는데 저장 시에는 높은 에너지밀도를 가지며 운반 시에도 전기에너지 형태로 운송하는 것 보다 운송 손실을 1/10 정도로 줄일 수 있는 것으로 알려지고 있다. 즉 수소는 에너지원 뿐만 아니라 저장, 수송 매체로도 활용이 가능한 많은 장점을 가지고 있다.
이러한 수소에너지를 적극 활용하고자 하는 노력을 선진국을 중심으로 지금 활발히 진행하고 있으며, 재생에너지의 보완재로서 수소에너지를 활용하는 수소산업 확산을 위한 다양한 정책들을 발표하고 있다. 미국은 2019년 ‘H2@Scale’을, EU는 2020년 ‘EU 수소전략’을 일본은 2017년 ‘수소기본전략’ 등으로 전세계 수소산업시장을 선점하기 위한 종합전략을 이미 발표한 실정이다.
우리나라도 2019년 수소경제 활성화 로드맵을 통해 다양한 정책을 발표했으며 세계 최고수준의 수소경제 선도국가로 도약을 비전으로 해 2040년까지 수소차 620만대 보급, 연료전지 17.1GW 보급, 수소 연 526만톤 이상 생산 등의 목표를 제시하고 있다.
그동안 이러한 목표에도 불구하고 수소산업의 활성화가 더디게 이뤄졌던 요인 중에 석유 및 가스 등 전통에너지원에 대한 우위 경제성, 에너지 정책기조의 불안정성 등도 있겠지만 수소에너지에 대한 기술적 부족이 근본적이며 이를 극복하기 위한 노력을 요구된다. 수소에너지 생산 공정에서는 수소생산을 위해 소비되는 화석연료의 비중을 낮추고 그린수소의 생산을 늘리는 기술확보가 요구된다.
수소의 안전성 문제는 앞서 언급한 수소에너지의 다양한 장점과 필요성에도 불구하고 수소의 보급과 산업 활성화 등을 위한 선제조건으로서 가 장 중요한 이슈라고 할 수 있으며 안전기술개발을 위한 노력이 더욱 필요하다. 수소에너지 활용방안 중에서는 가장 경제성이 높다고 평가되는 연료전지분야 역시 아직까지 경제성 확보에 어려움을 겪고 있다.
이를 극복하기 위해 관련기술의 개발 뿐만 아니라 수소에너지의 생산, 유통, 저장 및 이용·활용의 전주기(Life-Cycle)에서 관련 산업이 유기적으로 연결돼 육성돼야 한다. 동시에 수소 전주기에 걸쳐 그 접점을 갖는 전·후방 산업들과도 시스템적으로 연계시켜 하나의 산업 생태계를 구축하고 유지해야 할 필요가 있으며 이를 뒷받침해 육성하기 위한 국가적 정책지원이 적극 요구된다.
세계에너지기구(IEA)는 2015년에 이미 수소를 화석연료를 대체할 미래 에너지원으로 지목했고 에너지원으로서 수소의 활용은 서로 다른 에너지분야에 대한 전송 및 유통 네트워크를 연결 할 미래의 저탄소 에너지시스템 운영의 핵심요소가 될 것이라고 언급하며 향후 그 중요성이 더욱 확대될 것임을 예고한 바 있다. 에너지수요는 앞으로도 더욱 증대될 것이다. 미래 청정에너지원을 미리 확보하기 위한 노력을 배가함으로써 비용절감과 친환경보존이라는 국가 탄소제로 에너지 경제목표 달성과 국가 에너지 경쟁력을 확보하는 데 기여할 수 있는 계기가 되길 바란다.