[월요마당] ‘미래차 동력’ 수소연료전지 기술 현위치
[월요마당] ‘미래차 동력’ 수소연료전지 기술 현위치
  • 신상길 에너지신문 논설위원
  • 승인 2020.11.09 15:20
  • 댓글 0
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[에너지신문] 정부는 수소경제시대를 선언하고 수소산업 육성에 사활을 걸고 있다. 태양광, 풍력 등 재생에너지 보급 확산과 더불어 대한민국 에너지전환 정책의 쌍두마차이자, ‘그린 뉴딜’의 중심축으로서 향후 에너지산업은 물론 우리나라 경제에 미치는 파급력은 엄청날 것이다.

수소연료전지는 현 시점에서 가장 주목받고 있는 ‘신에너지’로, 재생에너지 못지않게 많은 재정적 투자와 기술개발 노력이 병행되고 있다. 특히 수소연료전지는 발전뿐만 아니라 수소차의 동력원으로 보다 높은 효율 및 보다 낮은 생산단가를 달성하기 위한 기술개발이 한창이다.

수소차의 구성은 수소연료전지와 자율주행 전기차의 ‘기술 융복합 구조체’로 이뤄진다. 수소연료전지를 나누면 수소산업과 연료전지산업으로 분류된다.

고농도수소는 기존의 석유류제품을 대체하고 연료전지는 기존 내연기관을 교체한 차세대 수송용 차량이다. 차량의 디자인 모양과 구조는 현재 차량과 큰 차이는 없다. 수소연료전지 전기차의 핵심 구성요소는 전기차 구조에 배터리 대신 연료전지를 장착하고, 여기에 자율주행시스템이 더해진 것이다.

우리나라 연료전지 산업의 미래는 수소차, 드론동력원, 산업업무용 중형발전설비 등 K-수소연료전지 산업이라 할 수 있다. 반도체산업에 더해 수소연료전지산업이 우리나라를 대표하는 먹거리산업이 되도록 정부, 기업연구원과 기술진이 노력해 큰 성과를 내고 있다.

그러나 수소생산, 저장, 수송 및 충전산업 발전에 필요한 수소산업 관련 Code, 자격증, 그리고 필요 이상의 수소품질, 과도한 안전 등과 관련된 하위법 및 규제요소는 정리될 필요가 있다. 또한 국가기술 자격범위에 수소연료전지 자격과 초고압 및 액화수소 취급 자격에 관한 법적 준비를 하고 이를 공시해야 한다.

수소경제 산업과 기후변화 및 환경문제를 과도하게 연계시키면 정부가 추진하고자 하는 그린뉴딜 사업은 혼돈과 지연이 발생할 것이다. 결국 이는 더 많은 투자비용을 요구하게 된다.

유럽은 그린뉴딜에 1조유로를 승인하고, 미국은 민주당이 선거공약으로 2조달러 투자를 계획하고 있다. 유럽은 수소생산을 PTX(Power-to-Chemical) 공정에 의존하고 있으며, 미국은 세일가스 스팀개질 공정을 우선시한다.

수소그린뉴딜 산업은 디지털뉴딜 산업과 기술적인 측면에서 직접적인 연관관계가 있다. 아울러 지역 뉴딜산업과도 수소공급인프라 측면에서 간접적인 관계가 있다고 볼 수 있다.

수소그린뉴딜 사업의 핵심은 산업부가 제시한 정책가격에 수소를 생산, 공급하는 것이다. 또한 수송저장이 용이한 수소수송공정 선택과 발전소 심야잉여전력을 활용한 수전해 수소생산(PTX-공정), 생산된 수소를 도시가스 및 LNG 주배관에 주입(수송·저장 목적)하는 것과 목적지에서의 수소 분리·추출공정 상업화 연구다. 가장 비중이 큰 미래차 기술연구 과제는 ‘메탄연료전지’ 개발 및 상용화 연구이다.

메탄연료전지 개발을 위한 세부연구 과제는 메탄개질과 고온수소전자 분리 물리화학적 메카니즘 규명, 탄산가스 수소전환반응, 복합연소반응과 전자해리 메카니즘 등이 주요 연구과제다. 또한 상용화를 위한 엔지니어링설계, 조립과 시운전이 도시가스를 활용한 2차 연료전지 상용화 과정으로 주목받고 있다.

마지막으로, 수소연료전지 기술개발에 있어 무엇보다 선행돼야 할 것은 바로 안전성의 확보이다. 기술개발을 통해 아무리 비용대비 높은 효율성을 갖춘다 해도 안전하지 않다면 의미가 없기 때문이다.

사람들은 수소사고를 수소폭탄에 비유한다. 그만큼 사회 전반적으로 수소에 대한 부정적인 인식이 아직까지 남아 있는 것이다. 안전성 확보를 최우선으로 하는 기술개발은 이러한 부정적 인식의 변화에 크게 기여할 것이다.


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