세세의 신재생에너지 탐방기 #9 수소에너지

-수소에너지의 개념과 특징 그리고 국내외 현황-

우리가 매일 마시고 사용하는 물을 구성하는 원소로 잘 알려진 수소가 무공해 청정에너지원 으로 주목받고 있다는 사실, 알고 계시나요? 세세의 신재생에너지 탐방기 아홉 번째, ‘수소에너지’에 대해 알아보도록 하겠습니다.

신재생에너지 종류 수소에너지

1. 개념

수소에너지는 물, 유기물, 화석연료 등의 화합물 형태로 존재하는 수소를 연소시켜 얻어내는 에너지입니다. 물의 전기분해로 쉽게 제조할 수 있으며, 가스나 액체로 수송할 수 있고, 고압가스, 액체수소, 금속수소화물 등의 다양한 형태로 저장이 가능합니다.신재생에너지 종류 수소에너지2

<그림 1>

수소에너지 기술은 크게 수소의 제조, 저장 및 운반, 이용으로 나눌 수 있는데 수소에너지 제조 기술은 수소제조의 원료인 물, 화석연료, 바이오매스 등으로부터 수소를 생산하는 기술입니다. 현재는 석유, 천연가스, 석탄 등과 같은 화석연료로부터 수소를 생산하는 방법이 주로 활용 되고 있으나 광화학 분해, 광전기화학 분해, 수증기 분해, 열화학 분해 등을 통해 수소에너지를 생산할 수 있는 기술을 연구 중에 있습니다. 수소에너지 저장기술로는 고압 수소저장기술, 액체수소저장기술, 금속수소 화합물에 의한 저장 방법이 있으며 수소에너지 이용기술로는 연소용 연료로 사용하기 위한 내연기관, 제트, 로켓 엔진 및 스팀 터빈 연소기술이 있으며 특수한 방법으로는 촉매연소 방법이 있습니다.


2. 특징

신재생에너지 종류 수소에너지3

<그림 2>

수소에너지는 공기 중에 산소와 결합하여 연소하는 경우 물이 되기 때문에 배기가스 등 공해물질이 거의 생성되지 않아 환경오염의 염려를 줄일 수 있습니다. 또한 직접 연소하거나 연료전지의 연료로 활용하게 되면 전기에너지로 쉽게 전환하여 사용할 수 있으며, 자동차의 연료로 사용되는 경우에는 석유와 달리 연소를 통해 에너지를 얻는 원리가 아니기 때문에 소음이 적습니다.

수소는 가스나 액체로 만들어 수송할 수 있고 다양한 형태로 저장할 수 있는데 저장 시에는 높은 에너지 밀도를 가지며, 운반 시에는 전기에너지로 운송하는 것 보다 운송 손실을 1/10 정도로 줄일 수 있기 때문에 이동 손실률이 적다는 장점이 있으나 일상에서 사용하기에 용량이 너무 크고 압력이나 온도를 끌어 올려 액화하려면 많은 비용이 든다는 단점 때문에 현재 쉽게 상용화가 이루어지지 못하고 있습니다.


3. 국내 수소에너지 시장 현황

국내 수소에너지 시장의 경우 선진국에 비해 아직 그 기반이 취약한 상황입니다. 국내 수소차 산업의 현황을 살펴보면 세계 최초 양산에 성공(‘13)했으나 비싼 차량가격, 가용충전소 부족 등으로 지자체, 공공기관 위주로만 보급되어 있고 비싼 충전소 구축비용(30~40억)에 따른 건설비 부담, 보급계획 부재에 따른 투자 회수 불확실성 등으로 ’15년 10월 기준으로 운영 가능한 수소스테이션은 10개소, 그중 일반인이 사용가능한 스테이션은 6개소에 불과한 것으로 알려지고 있습니다.

‘제3차 환경친화적자동차 개발 및 보급 기본계획’(‘15.12.8)에 따르면, 정부는 수소차의 가격 저감과 해외종속 방지를 위한 핵심부품 기술개발과 민간 이용 확대를 위한 수소버스 등 모델 다양화, 수소차 중점 보급도시 선정, 수소스테이션 확충, 건설비용 저감 및 안전관리 기술개발 등을 통해 ‘20년까지 수소차 9,000대, 수소스테이션 80기 보급에 주력할 계획을 밝혔습니다.

수소차 충전소 보급 로드맵

<표 1>

아직까지 국내 수소에너지시장은 미비한 상태이지만 수소에너지분야의 기술이 보편화 될 경우 현재까지 화석연료에 의존하고 있는 우리나라의 온실가스 감축 및 환경문제 등을 해결할 수 있는 대체에너지로서 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 예상되기 때문에 계획에 따른 수소에너지 분야에 대한 지속적인 연구와 기술 발전이 이루어져야 할 것으로 보입니다.


4. 해외 수소에너지 현황

전 세계의 온실가스 감축 의무로 인해 수소에너지와 수소연료전지의 시장이 2020년까지 지속적인 성장이 있을 것으로 전망하고 있는 가운데 일본은 수소차 상용화에 대비하여 수소차 보급 확대를 위해 도쿄, 오사카, 나고야, 후쿠오카 등 4개 대도시를 중심으로 수소스테이션 100기를 건설하는 계획을 추진 중이며 이러한 지속적인 투자를 통해 2025년까지 수소연료전지 자동차의 보급을 200만대 정도 예상하고 있는 상황입니다.

유럽에서 신재생에너지 분야에서 가장 발전한 국가 중 하나인 독일의 경우 수소스테이션을 오는 2023년까지 대도시에 10개 이상, 대도시를 잇는 고속도로에는 최소 90km마다 1개의 수소스테이션을 건립하여 총 400개소의 수소 충전 인프라를 만드는 것을 목표로 하고 있으며, 영국 역시 수소연료전지에 대한 연구와 확산에 관한 파트너십을 통해 2030년까지 160만대 보급 로드맵을 내놓으며 보급 활성화를 위한 노력이 계속 되고 있습니다.


<참고자료>

-한국에너지공단 신재생에너지센터

-2014년 신재생에너지 백서

-대한전기협회 Monthly Magazine (http://www.kea.kr/elec_journal/2014_9/4.pdf)

-SK에너지 (http://blog.skenergy.com/307)

-제3차 환경친화적자동차 개발 및 보급 기본계획

<이미지 출처>

-그림 1, 한국에너지공단신재생에너지센터

-그림 2, 포스코, 포항 수소연료전지 발전소

-표 1, 제3차 환경친화적자동차 개발 및 보급 기본계획