​멀고 먼 수소경제…수소 공급·운송 여전히 난제

한·호주 수소 협력 의향서…정부 "호주, 수소 공급에 강점"

수소 해상운송 실증 추진 당장 어려워…"기술 개발 노력"

# 전국의 도로 위를 달리는 수소차가 620만대를 넘어섰다. 1200번째 수소충전소도 문을 열었다. 수소 충전 문제도 더디지만, 진전은 하고 있다. 이산화탄소 배출이 없고 소규모 설치가 가능한 수소 연료전지의 발전량은 원전 15기에 달하는 15GW(기가와트)를 기록했다.

정부가 꿈꾸는 2040년 수소경제가 일상에 깊게 스며든 모습이다.

정부는 올해 1월 이런 내용을 담은 '수소경제 활성화 로드맵'을 발표했다. 수소차와 연료전지를 양대 축으로 세계시장 점유율 1위를 달성하기 위해 수소의 생산·저장·운송·활용 전 분야를 아우른 야심 찬 계획이다.
 

[그래픽=아주경제DB]

관건은 수소 공급, 즉 수소 생산이다. 일단 수소가 생산돼야 이를 활용해 수소차를 굴리든 수소로 전기를 생산하든 할 수 있다. 로드맵의 목표치를 달성하려면 지난해 13만t 수준인 수소 생산·공급량을 2040년엔 526만t으로 40배 이상 늘려야 한다.

정부가 여러 대안을 내놓긴 했지만 모든 상황은 '기술 개발'이 전제로 깔려 있다. 기술 개발되면 할 수 있다거나 기술을 개발해야 가격이 싸져 상용화할 수 있다는 둘 중의 하나다.

◆ 산업부, 호주와 수소 협력…부족한 수소 호주서 공급

정승일 산업통상자원부 차관은 23일 서울에서 매슈 카나반(Matthew Canavan) 호주 산업과학혁신부 장관과 '한·호주 수소 협력 의향서(LOI)'를 체결했다.

자원 부국인 호주는 최근 수소경제에 주목하고 있다. 2018년 '호주 재생에너지청(ARENA)'이 발간한 '수소 수출 기회 보고서'에서 한국을 유망한 잠재적 협력 파트너로 제시했다. 우리나라도 수소경제 활성화를 정부의 혁신성장 핵심과제로 추진하는 만큼 양국 간 수소 협력 시너지 효과에 거는 기대가 크다.

우선 정부는 우리나라의 수소차·수소버스의 수출선을 확대할 수 있다. 호주의 우수한 수전해(물 전기분해) 잠재력을 활용해 수소 액화와 저장·운송 기술 공동 개발이 가능할 것으로 기대한다.

정 차관은 "우리는 수소차, 발전용 연료전지 등 수소 활용 분야에서 세계적 기술력을 보유하고 있고, 호주는 수소 공급 분야에 강점이 있는 만큼 양국 간 협력 잠재력이 매우 크다"며 "수소 분야에서 협력 사업이 조속히 구체적인 성과를 도출하도록 노력하겠다"고 말했다.

현재 수소 생산은 석유·화학공장에서 나오는 부생 수소와 액화천연가스(LNG) 추출하는 방법이 있다. 태양광·풍력 같은 재생에너지에서 나온 전력으로 물을 전기분해하는 수전해 수소 생산도 추진 중이다. 그러나 아직은 기술 문제와 이에 따른 양산화에 어려움을 겪고 있다.

그래서 우리 정부는 적은 비용으로 대규모 재생에너지 발전을 할 수 있는 호주에서 만든 수소로 국내 수요를 충당하는 방안을 적극적으로 검토하고 있다.
 

정승일 산업통상자원부 차관(오른쪽)이 23일 서울 광화문 포시즌스호텔에서 매튜 카나반(Matthew Canavan) 호주 산업과학혁신부 장관과 '한-호주 수소협력 의향서'를 체결한 후 기념촬영을 하고 있다. [사진=산업통상자원부]

◆ 수소 생산 한계 극복은 '기술개발'…해상운송 넘어야 할 산 많아

그러나 아직은 수소 생산 문제도 적지 않다. 수전해는 물(H2O)에 전기 작용을 가해 수소를 분해하는 방법이다. 전기를 얻기 위해 수소를 분해하는 데 전기가 사용된다. 게다가 산소와 반응 과정에 촉매로 사용하는 백금(Pt) 가격도 만만치 않다.

석유 정제과정에서 발생하는 수소를 사용하는 부생 수소 활용도 마찬가지다. 이 과정에서 만드는 수소는 이미 다른 용도로 쓸모가 있어서 추출하는 것들이다.

업계 관계자는 "정유업체들이 원유를 정제하는 과정에서 나오는 부생 수소는 자체 화학 공정에 투입하는데, 양이 부족한 상황"이라고 말했다. 수소차에 사용하고자 해도 수소를 압축해 운반하는 과정에서 불가피하게 손실도 발생한다.

천연가스나 갈탄에서 수소를 추출하는 방법도 있다. 정부가 호주와 협력을 기대하는 것은 이 때문이다. 호주는 갈탄이 넘쳐난다. 갈탄은 아주 저질의 탄으로 구하기는 쉬운데 열량은 안 나와서 불에 때기는 어려운 석탄이다. 그걸 분해해서 수소를 뽑는 것인데 상용화는 아직 멀리 있는 일로 평가한다. 탄소 배출이 많아 환경 문제가 걸림돌이다.

수소를 안정적으로 추출한다고 하더라도 운송이 또 문제다. 현재 수소를 실어 나를 배는 전 세계적으로 전무하다. 수소는 기화 상태에선 부피 문제로 운송이 쉽지 않다. 250㎏의 수소를 운반하기 위해 40t짜리 수소 튜브 트레일러가 움직여야 한다.

액화해서 부피를 줄이는 방법이 있으나 수소를 액화하려면 -230도까지 낮춰야 한다. 이걸 맞출 수 있는 원소는 지구상에 헬륨밖에 없다. 헬륨을 사용해 수소를 액화시켜 운송하려면 들어가는 전기료가 산정하기조차 어렵다는 게 학계의 정설이다.

산업부 관계자는 "일본이 내년부터 호주에서 갈탄을 통해 수소를 추출, 액화수소로 만들어 들여온다고 하는 데 이를 위해 들어가는 자본이 엄청날 것"이라며 "현재 우리나라도 이 방법을 검토 중인데, 실증 사업 추진을 위해 기술개발에 노력 중"이라고 말했다.