[컬럼] 우리나라 수소공급 산업정책과 기술 디지털화
[컬럼] 우리나라 수소공급 산업정책과 기술 디지털화
  • 신상길 에너지신문 논설위원
  • 승인 2021.08.24 17:52
  • 댓글 0
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신상길 에너지신문 논설위원.
신상길 에너지신문 논설위원.

[에너지신문] 수소대량공급를 위한 최상의 답은 그린수소만이 아니라고 생각한다. 재생에너지 발생전력을 이용한 수전해식 수소생산도 아직 개발완료된 경제성 있는 수소 대량생산기술이 아닌 것 같다. 

만약 수전해식 생산방식을 그린수소의 유일한 기술공정이라 생각한다면 아날로그 시대 과학자임을 스스로 인정하는 사람이라 할 수 있다.

왜냐하면 1970년전 유럽에서 몇몇 에너지수입국은 아프리카 북부 사하라 사막에 태양광패널을 수천만개 설치해 이로 부터 얻어진 전력을 이용, 수소를 생산(PTG, Power to Gas)하고 기존 원거리 가스공급망(알제리, 리비아, 남유럽(말타, 이태리, 프랑서남부)에 수소 또는 메탄화공정을 거친 메탄가스를 서유럽까지 공급하고자 했지만 실현되지 않았기 때문이다.

그후 독일정부(독일강관기업 포함)와 리비아 가자피 정부는 남리비아 유전지역(Mobil에 의해 발견) 원시 지하수 지역을 개발, 북리비아 사막을 초원과 곡물(밀, 호밀 등) 곡창지역으로 개발하고자 했다. 하지만 원인이 불투명한 이유로 강관이 시멘트 콘크리트관으로 변경되고 또한 PTG사업도 무기한 연기됐다.

그린수소사업은 과거 북아프리카 수소사업의 후속사업으로, 그때 경험을 참고해 역방향으로 북유럽지역 국가이면서 고급인력과 인프라 설비가 완벽하며 Yamal PNG 라인을 이용할수 있는 동시에 체르노빌 흑연원전의 건설운전과 사고을 경험한 우크라이너를 수소생산지로 선택했다.

필자는 에너지원이 무엇이 되든지 간에 넚은 초원지대인 우크라이너 평원은 풍력, 태양전지 그리고 흑연 핵반응로를 활용한 수소생산국가로 추천하고 싶다. 그리고 이곳은 필요할 때 바이오가스(Biogas) 생산, 공급 및 농업 부산물자원을 이용한 바이오 수소생산도 가능하다.

수소 대량 생산계획은 적절히 연구된 과제라 할 수 있다. 이미 유럽연방의회에서 승인된 대규모 국제에너지사업이나 아직 명확히 발표되지 않은 국가별 자금조달 액수와 공정진행 흐름은 약간의 의문점이 남아있다.

또한 이번에 일본이 도쿄올림픽의 자국 기술홍보의 테마로 수소버스와 수소연료전지 로봇택시로 이 분야의 선도국가임을 알리기 위해 자동차기업과 동경시, 일본 정부 그리고 일본올림픽위원화가 몇 년전부터 준비했다.

하지만 무관중 도쿄올림픽 결과는 체육분야의 긍정적인 성과에도 불구하고 경제분야의 수소경제홍보는 그러하지 못했다는 것이다.

필자는 이러한 모든 상황이 우리나라 수소경제(수소생산공급, 수소인프라, 상업용 연료전지 등) 구축에 약간의 시간적 여유를 가져다준 것이라는 판단이다.

다만 미국이라는 기술 경제대국이 수소산업과 기술분야에 정책적 흥미를 가진 이상 우리나라 역시 형식적이며 행정적인 연구와 시제품생산이 아니라 본격적인 정부가 제시한 수소가격으로 액체수소생산 공급할 수 있는 조직 구성에 집중해야 한다. 동시에 전체적인 책임을 질 수 있는 주관기업을 정해야 한다는 것이다.

과거 LNG 도입처럼, 우리나라 중화학산업에 수소경제산업이 필요한 경험적 사례는 초기단계 기간산업인 비료산업이다.

도시가스 사업조직의 반대 개념으로 수소산업은 공기업과 민간기업이 수평적으로 배열돼 경쟁상대가 국제적이야 한다.

우리나라 비료공장은 고유이름에 더해 번호가 주어진다. 예를 들면 충주비료는 1비료, 호남비료는 2비료 등으로 표기된다. 마지7 비료는 현재 여수에 있는 남해화학이다. 필자 역시 귀국 후 충주 신공장인 6비료 기술과장으로 근무를 시작한 바 있다.

이들 비료공장은 한국종합화학을 지주기업으로 운영됐다. 우리나라 중화학설비상세설계 기술과 운전‧보수 및 안전경험을 인력이동으로 전수, 세계적 중화학 및 중공업분야 일등국가로 성장했다.

1차 산업화시기를 지난후 4차 산업혁명시대에는 우리나라 핵심 중공업분야인 조선, 해양플랜트의 Plant Engineering 설비설계기술은 모방에서 기초 설계분야까지 내실을 다져 이제는 IT와 AR 분야 교과서적인 지식을 활용, 엔지니어링 설계, 구매 및 향해분야까지 진출하고 있다.

현재 미국 전기차 보급 목적은 기존 자본주의 지식경제 논리에서 벗어나 미국 고유의 뉴딜식 경제부흥, 즉 미국제조업 활성화, 일부 핵심 소재, 부품을 미국 내 생산 즉 1938년이후 가장 강력한 미국식 뉴딜을 4~5조달러를 투입할 전략을 추진하고 있다.

후퇴없는 2021년 디지털 뉴딜, 미국 다운 ‘카우보이 경제부활’이라 할 수 있다. 바이든 정부는 전기차 뉴딜에 이어 유럽연합정부처럼 미국 수소산업경제 수소차 미래를 선언했다.

가장 큰 특징은 2000년 중반까지 5500억달러를 투자, 미래차분야 국제표준을 선도하는 국가가 되고자 한다. 핵심조건은 수소공급가격이다.

미국은 초기 수소가격을 2026년까지 1kg당 2달러 수준으로 달성하는 것이다. 이를 위해 계획적으로 분야별로 5000억달러를 지원할 계획이다.

핵심지원 경제분야는 4개 수소허브건설, 80억달러 지원으로, 탄소포집설비(개량형) 설치지원, 수소보급의 핵심 장해요인인 충전기의 고속충전펌프 대량생산으로 충전기 가격 대폭절하를 위한 정부 지원과 행정명령이 필요한 상황이다.

예를 들면 수입 시 탄소국경세 적용 등. 그리고 미국은세계적인 반도체기업을 유치, 수소산업과 수소연료전지와 부품, 기기, 장비연계해 IT시스템을 개발하고, 수소반도체와 연결하면 수소기계인 고속충전펌프에 센서, 수소반도체, 카메라와 빅데이터망에 연결하면, 충전시스템과 주변시스템(수소차)을 안전하고 효율적으로 운영할수 있는 특수반도체를 개발보급하고자 한다.

즉, 미국은 수소와 연료전지, 반도체상권을 지배하는 수소 모빌리티 기술종주국이 되고자 노력할 것이다.

미국 수소경제 두 번째 개발과제는 수소생산 원료의 다양화, 기존 엔지니어링 기술공정 범위의 극대화다. 모든 공정으로부터 자국 보유 원자재 선택권 부여한다. 예를 들면 그린수소, 블루수소, 그레이수소의 규제화를 배척하는 것이다. 물론 전력원 제한에 대한 반대도 있다.

수소연료전지 공급가격의 핵심부품인 멤브레인형 MEA 분리막의 가격을 현재가격에서 최소한 50%을 저감시켜야할 것이다.

멤브레인형 수소분리막의 용도는 수소생산, 분리 및 공급분야에서의 용도가 다양하며 현재까지 기존의 수소생산공정이 아닌 새로운 공정으로 가능성이 매우 높은 첨단공정이다.

현재 국내 수소관련 상황은 매우 고무적이다. 하지만 여기서 만족할 수 없다. 원자재는 화석연료, 물, 재생에너지, 원전, 바이오가스 등이며 특히 세일가스, 천연가스, BFG(용강로가스), 개선된 태양전지와 탄소포집 설비형 등으로 원자재와 전력원에 대한 제한을 반대하고 있다.

공동체적인 산업기술동맹 같은 녹색동맹에 더해 독일어 계열국가들과 차세대 산업동맹 체결이 이번 정권에서 선택‧실행해야할 마지막 외교적 전략이라며 범정부 차원에서 추진할 가치있고 후대를 위한 좋은 선택이라고 생각한다.

일본의 경우 특허구매에 더해 과거 미국 유학생의 기초지식을 융합한 수소산업 기술을 전력가스회사연합체가 설립했고, NEDO 후큐시미 원자력연구소에서 원전사고 이후 원전과 재생에너지로부터 수소를 얻기위한 연구를 하고 있다.

아마도 이번 도쿄올림픽에서 수소인프라(시내버스, 자율수소택시, 도시환경관련 서비스중차량 등) 모빌리티를 선보이고자 했을 것이다. 그러나 현재 코로나19로 인해 외국 관광객은 물론이고 일번인의 여행이 자유롭지 못한 상황에서 자국민에게까지도 홍보에 실패했다.

유럽연합은 구동독 지역에서 소규모발전용으로 사업화를 시도했지만 좋은 성과를 내지 못하고통일 후 서독기술, 재정지원, 경영마인드 그리고 외국과 연계성을 접목했다. 예를 들어 일본, 중국과 특허대여 거래를 활발히 진행하고 있다.

현재 우리나라 수소와 수소연료전지 개발의 선두주자는 현대기아차고, 이를 대행하는 연구는현대모비스가 진행하고 있다. 이들의 개발 성과를 기다리면서 다음에는 공기업의 수소연료전기차와 전기차 분야에 공기업 조직을 얼마나 추슬러야 하는지를 논의했으면 한다.


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