[외고-연재]수소에너지를 논하다(3)
[외고-연재]수소에너지를 논하다(3)
  • 장성혁 기자
  • 승인 2014.02.24
  • 댓글 0
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[투데이에너지] 차세대 에너지원으로서 수소의 역할을 의심하는 사람은 많지 않다. 비록 지금은 낮은 경제성으로 인해 제한적으로 활용되고는 있지만 최근 수소경제시대를 앞당기기 위한 노력과 결실이 하나둘 모습을 드러내는 등 힘을 응축하는 모습이다.

현대자동차는 세계 최초로 수소연료전지차 양산체계를 구축하며 미래자동차시장 선점을 위한 시동을 걸었다. 또 수소에너지 활성화를 위한 제도정비와 표준화를 이끌 수소협회가 청마의 기운을 등에 업고 창립됐다. 
 
본지는 이러한 변화에 맞춰 국내 수소에너지의 현재의 모습과 미래의 변화상을 가늠해 볼 수 있는 전문가의 글을 총 4차례에 걸쳐 연재한다. 
 
1부 - 에너지원으로서의 수소
2부 - 수소산업화를 앞당기는 기술
3부 - 국내 수소산업의 진단
4부 - 수소산업의 과제와 미래 
 

 규모화로 가능성의 산업, 인정받아야

 

우항수 울산테크노파크 화학기술연구센터장
물질이 산업을 이룰 수 있다는 것은 대단히 의미가 있다. 일반적으로 제품은 당연히 산업화가 이루어지는데 비해 물질 자체가 산업의 의미를 갖고 재화와 용역을 창출해 나갈 수 있다는 것은 규모의 경제가 이뤄지고 있음을 의미하기도 한다.

가령 물산업이라든지 원유와 석유화학산업은 물질 자체를 가공하지 않더라도 대단한 규모가 형성되기에 관련된 산업의 규모화도 자연스럽게 이뤄지는 것을 볼 수 있다.

여기에서 오해가 있을 수 있는데, 물질이 규모의 경제를 이뤄 산업화가 된다는 주장은 정제나 가공없이 단순히 원료물질(raw material)로서만 이뤄진다는 얘기가 아니다.

경제적 관점에서 당연히 ‘가치’를 만들지 못할 경우 산업을 이룰 수 없다.

즉 물질이 필요한 곳에 사용돼 ‘가치’를 만들기 위해서는 품질의 등급이나 규격화가 반드시 선행되어야만 하며 이러한 과정을 거친 후 규모의 경제를 형성해 산업화로 이어질 수 있다는 점은 분명히 전제토록 한다.

수소의 경우 수소를 제조하는 방법은 현재까지 알려진 것 만으로도 수십가지가 된다. 고전적인 방법으로 물의 열분해와 전기분해를 통한 수소의 제조에서부터 화석연료로부터의 탈수소 제조방법, 조류(algae)와 같은 수중생물로부터의 생산, 미생물로부터의 수소추출, 제철소의 코우크스로에서의 수소발생 등 다양한 방법과 기술로 수소를 생산할 수 있다.

그러나 생산수소라 할지라도 가격은 품질의 등급에 따라 천차만별이다. 단순히 수소를 에너지원으로 연소하기 위한 목적으로(원료로서) 사용할 경우에는 고순도의 수소를 사용하지는 않는다.

반면 고분자전해질 수소연료전지(PEMFC)에 사용되는 수소는 적어도 순도가 99.99% 이상이 요구되는데 이 경우 수소가격은 높을 수밖에 없다.

물론 일산화탄소나 황화합물이 촉매에 독으로 작용해 이를 방지하기 위해서 특정 화합물에 대한 품질을 제한하다보니 가격은 더욱 높게 형성되는 요인도 있다. 같은 분자를 지닌 모습일 지라도 가공하면서 물질의 가치가 달라지는 것을 확인할 수 있는 것이다.

연간 국내 수소생산량은 약 130만톤으로 추정된다. 이러한 규모는 전세계 수소생산량의 약 3%에 해당된다. 결코 적다고 할 수 없다.

국내 수소사용처를 보면 대부분이 석유화학산업에서 재처리용으로 쓰이거나 제철산업, 표면처리산업, 반도체산업등에서 사용되고 있다. 또 일부 순도가 낮은 수소의 경우는 에너지원으로서의 1차적 목적에 사용되기도 한다.

2부에서도 언급했듯이 국내 수소산업은 아직 활성화가 되지 않아 포괄적이고 광범위한 산업으로 분류하기에는 미약하다고 볼 수 있다.

그러나 수소의 제조와 정제, 저장, 이송, 소비의 5단계로 구분하고 관련된 산업의 각자 범위를 고려하면 향후 수소산업은 무한한 가능성을 지닌, 대규모 산업으로 발전할 수 있는 충분한 이유를 지니고 있는 것이다.

현재 상업적인 수소생산은 석유화학이나 제철공정에서 나오는 부생수소를 정제해 사용하는 것이 가장 경제적이다. 또 수소만을 생산하기 위해 천연가스나 파라핀, 납사 등의 탈수소공정을 거쳐 생산하기도 한다.

물론 수전해를 이용한 상업적인 수소생산이 시도되기는 하지만 아직 경제성이 낮아 좀 더 기술적보완 등의 시간이 필요한 상황이다. 이 외에도 원자력수소는 원자력을 사용해야 한다는 문제와 대용량의 수소를 안정적으로 사용하는 소비처가 확보되지 않은 상태에 있다. 바이오매스와 미생물에 의한 수소생산 역시 좀 더 기술개발이 필요한 상황이다.

수소는 비중이 낮고 기체상태로 존재하기에 저장의 어려움이 크다. 생산되는 즉시 사용할 수 있는 생산과 소비의 네트워크가 대단히 중요한 것이다. 이 때문에 유통분야가 수소산업의 큰 비중을 차지하고 있다.

수소의 이송은 압축방식에 의한 튜브 트레일러를 이용해 장거리 운송한다. 또 일부 산업단지에서는 단지 내 파이프라인으로 연결된 유통이 주를 이룬다.

세계는 향후 친환경과 온실가스 감축문제가 일상생활은 물론 산업, 정치이슈로까지 확대될 개연성이 충분하다. 수소에 대한 관심과 산업이 커질 수밖에 없는 것이다. 선진국은 관련 기술개발에 꾸준히 매진해 나가면서 이러한 시대를 대비하고 있다.

이 같은 상황에서 국내에는 지난 1월14일 한국수소산업협회가 창립돼 150여개 기업과 기관이 같은 둥지에 모여들었다. 점차 둥지를 찾는 발걸음은 많아질 것으로 예상된다. 또 빠른 시일 내 (사)한국수소산업협회 정식인가(산업부)가 확정되면 본격적인 협회 활동이 가능하게 돼 많은 기대를 하게 한다.

수소산업의 주체는 기업이지만 산업의 발전을 위해서는 산학연관이 각자의 분야에서 제역할을 해줘야 한다. 특히 수소를 포함한 신에너지분야에서 기술적 자립을 통해 에너지독립을 이뤄 나가려면 긴밀한 클러스터 형성이 그 무엇보다 중요하다.

이제는 생각과 기획의 단계를 벗어나 핵심 실행을 위한 구체적 방안을 마련, 제시하고 행동해야 한다. 수소산업의 성장과 에너지자립에도 공헌할 수 있는 길이다.


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