"효율성 높고 보급 안정적인 수소에너지로 에너지 패러다임 전환할 때"
"효율성 높고 보급 안정적인 수소에너지로 에너지 패러다임 전환할 때"
  • 김태우 기자
  • 승인 2017.06.06 18:52
  • 댓글 0
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오인환 한국수소및신에너지학회 학회장
▲ 사진 | 김태우 기자 god@
▲ 이미지 제공 | 울산광역시청

  수소경제사회 실현을 위해 민·관·연이 힘을 모았다. 5월 25일 한국수소및신에너지학회, 한국수소산업협회, 수소융합얼라이언스추진단은 ‘수소산업 활성화를 위한 협력 추진 업무협약’을 체결했다. 해당 기관은 △수소차 보급 및 충전인프라 구축 △기술개발 및 인력양성 △수소에너지 산업화 촉진법(가칭) 제정 등을 주요 골자로 협력하기로 했다. 한국수소및신에너지학회 오인환 학회장은 “2021년 신기후체제 대비를 넘어 미래 인류에게 수소에너지는 필수적”이라며 “민·관·연이 함께 수소경제사회로의 이행을 주도하겠다”고 강조했다.

- 파리기후변화협약에서 한국의 온실가스 감축 목표는
  
“한국은 2030년까지 온실가스 배출전망치(온실가스 감축을 위한 인위적 조치 없이 2030년까지 예상되는 온실가스 총량, BAU) 대비 37%(약 3.1억t)를 줄이기로 했다. 목표 감축량 중 25.7%는 탄소 저감대책 등의 국내 조치로, 11.3%는 해외 탄소배출권 거래와 해외 에너지 산업 투자 등 해외조달로 해결하고자 한다. 온실가스 배출량의 상당부문이 자동차 공해가 차지하면서 수소자동차 보급 등 수소에너지에 기반한 기술 개발이 신기후체제의 효과적인 대책으로 떠오르고 있다. 한국 역시 수소에너지에 주력하고 있다.

  물론 6월 1일 미국 트럼프 행정부가 공식적으로 파리기후변화협약을 탈퇴하면서 국제공조가 위기에 놓였지만, 독일과 중국 등 주요 회원국의 강력한 의지로 쉽게 파기되지 않을 것이다. 대신에 미국이 2015년 파리기후변화협약에서 약속한 온실가스 감축 목표량을 다른 회원국이 분담해야 하는 상황이 올지도 모른다. 따라서 한국은 수소에너지란 효과적인 대체 에너지에 집중 투자해야한다.”

- 미래 에너지로 수소 에너지에 주목해야하는 까닭은
  
“높은 효율성과 보급의 안정성이다. 수소 에너지는 화석연료보다 질량당 2~3배 높은 에너지 밀도를 갖고 있어 그만큼 효율도 높다. 수소는 화석연료나 신재생 에너지를 이용해 물로부터 수소를 무한정 공급받을 수 있어 자원 확보에 제약이 없다. 반면 재생에너지를 대표하는 태양광 에너지와 풍력 에너지는 공간적·시간적 제약이 따른다. 이 두 에너지는 대량으로 전력을 생산하기 위해선 도심보단 외곽지역에 해당 발전소가 설치돼야 하고 날씨에 따라 에너지를 안정적으로 제공하지 못한다. 수소는 액체나 기체 형태로 바꿔 충전시설로 운반·저장하면서 에너지의 안정적인 수급을 가능하게 해 에너지 유통수단(energy carrier)이라고 불린다. 단기적으론 제철이나 화학공정에서 발생되는 수소 부생가스, 또는 천연가스를 개질하여 생산된 수소를 사용한다.”

- 친환경 자동차로 수소자동차보단 전기자동차가 주목받는데
  “궁극적으론 수소자동차 상용화로 가야 한다. 수소자동차와 전기자동차의 차이는 자가발전 여부다. 수소자동차는 수소 연료전지라는 발전소를 탑재한 자동차로 수소를 연료로 싣고 다니며 자가발전으로 구동한다. 반면 전기자동차는 배터리에 저장된 전기를 이용해 모터를 작동시킨다. 전기자동차는 전기를 외부로부터 공급받아야 해 발전소가 여전히 필요하다. 전기자동차 보급은 도심의 배기가스를 감축하지만 화석연료 발전을 증가시키며, 결국 오염원이 도심에서 발전소 지역으로 이동하는 효과를 불러일으키는 것에 불과하다.

  자동차 자체의 기능적 측면으로 봤을 때에도 수소자동차가 우수하다. 전기자동차는 한번 충전할 때 기본 30분 길게는 몇 시간이 걸리며, 시중 모델에 따르면 주행거리도 최대 500km 정도다. 수소자동차는 충전시간이 몇 분밖에 안되며 한번 충전으로 최대 750km 이상 달릴 수 있다. 전문가들 사이에선 도심지나 단거리 주행엔 전기자동차, 대형차량이나 장거리 주행엔 수소자동차가 활용될 거란 예측을 한다.”

- 수소경제사회 이행에 핵심 기술은
  “연료전지다. 수소 연료전지란 연료(수소)가 지닌 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 발전장치다. 연료전지의 기본 구성은 ‘연료극(-), 전해질, 공기극(+)’ 순으로 접합된 셀(Cell)이다. 수소(H)가 연료극에 부착된 합금과 같은 촉매를 통과하면서 전자와 수소이온으로 분리되는데 이때 전자는 음극에 쌓이게 된다. 수소로부터 분리된 전자가 일정수준의 양에 도달하면 공기극과 연결된 전선을 따라 이동하면서 부착된 모터나 전구에 에너지를 가한다. 연료극에서 분리된 수소이온은 전해질을 따라 공기극으로 이동하고 음극으로부터 온 전자와 공기에 포함된 산소가 만나 물을 만들어 배출한다.

  효율적인 연료전지를 만들기 위해 개선해야할 점도 있다. 연료극에 부착된 촉매가 그렇다. 사용자가 필요한 전력을 지속적으로 충분히 제공받으려면 연료극에서 수소가 빠르게 전자를 분리해 축적해야 한다. 현재 효율성이 좋은 촉매론 백금이 있지만 매장량 부족으로 가격이 높아 경제성이 떨어진다. 새로운 촉매물질 개발과 고성능 연료전지 기술 연구가 과제로 남아있다.”

- 일반인에게 수소 에너지에 대한 거부감이 높다
  “수소에너지에 대한 거부는 수소폭탄을 연상하면서 일어난다. 수소폭탄은 원자폭탄을 활용해 수소 핵융합 반응을 이용한 핵무기로 에너지 산업에 있어 수소와 별개의 문제다. 또 수소가 폭발하려면 공기 중 수소 농도가 4~75% 범위 내에서 연소를 일으켜야한다. 이때 해당 범위 밖으로 벗어나면 폭발하지 않을 뿐만 아니라 수소는 지구상에 존재하는 가장 가벼운 원소이기에 대기 중에 유출되는 순간 확산돼 버리고 만다.”

- 앞으로 한국수소및신에너지학회의 계획은
  “수소경제사회 진입을 위해 한국수소산업협회, 수소융합얼라이언스와 협업을 할 예정이다. 현재 지자체별 수소경제사회 로드맵을 마련했지만 국가차원의 전략은 없다. 수소 충전소나 수소 수송관과 같은 수소 인프라는 중앙정부차원의 로드맵 없이 구축하기 힘들다. 올해 연말까지 3개 기관이 함께 한국 수소경제사회 로드맵을 구상할 계획이다.”


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