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"친환경·대량생산 원자력수소, 탄소중립시대 핵심 에너지원"

원형래
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입력 2023-06-06 07:30 | 수정 2023-06-06 07:33 | 발행일 2023-06-06 제9면

2023 경북 원자력 수소산업 포럼 〈상〉

원자력수소산업 육성에 총력을 기울이고 있는 울진군(손병복 군수·오른쪽)은 지난해 10월 GS건설과 원자력 청정수소 산업 육성을 위한 상호협력 업무협약을 체결했다. 〈울진군 제공〉

■ 기조강연- 탄소 중립과 원자력 청정수소 역할과 전망(손병복 울진군수)
"울진 세계최대 원전지역 원자력수소 허브 도시로"

탄소중립 법제화로 탄소중립이 새로운 세계질서로 자리잡았다. 한국도 2030년까지 전망치 대비 40% 탄소를 감축하기로 했다. 미국과 EU 주도로 2026년부터 탄소국경제도가 시행된다. 이제 탄소 배출이 많은 국가와 산업은 경쟁력을 잃는다. 수소는 탄소중립시대 핵심에너지원으로 평가받는다. 우주 질량의 75%를 차지할 정도로 양이 무한에 가깝고 활용과정에서 탄소를 전혀 배출하지 않는 청정에너지다.

화석연료에서 수소를 추출하는 그레이 수소는 탄소배출이 많아 탄소중립에 도움이 되지 않는다. 블루수소는 화석연료에서 수소를 추출할 때 나오는 탄소를 포집하는 방식이지만 여전히 탄소를 배출하며, 포집한 탄소를 처리하는 문제가 있다. 재생에너지를 활용한 그린수소의 경우 탄소배출은 없지만, 생산단가가 높고 생산효율이 떨어지는 게 문제다.

원자력수소는 전기와 열을 활용해 물을 분해해 수소를 생산하는 방식으로 생산과정에서 탄소배출이 없다. 특히 원자력이 EU녹색분류체계에 친환경에너지로 분류되면서 탄소세 적용 혜택을 받는다. 날씨에 관계 없이 24시간 대량생산이 가능하며 수소 생산단가가 저렴하다.

울진은 원전 10기를 보유하게 되는 세계최대 규모 원전지역으로서 신한울 3·4호기가 건설되면 다량의 비송전 전력이 발생하는데 이를 원가에 수소생산 및 산단 입주기업에 공급하면 큰 경쟁력을 확보할 수 있다. 울진군은 원자력수소 국가산단을 중심으로 국가 청정수소 대량생산 특화기지를 조성하고 수소 전주기 산업을 집적해 산업클러스터를 조성하는 등 대한민국 수소경제벨트 허브도시로서 중추적 역할을 할 계획이다.

경북 원자력 수소산업 단지 활성화를 위한 '2023 경북 원자력 수소 산업 포럼'이 8~9일 울진 호텔덕구온천에서 열린다. 수소는 탄소를 전혀 배출하지 않는 청정에너지로, 탄소중립시대 핵심에너지원으로 각광받고 있다. 특히 원자력수소는 24시간 대량생산이 가능하고 수소 생산단가가 저렴하다. '탄소중립과 원자력 청정수소의 역할과 전망'이란 주제로 열리는 이번 포럼은 기조강연과 세션, 종합토론, 팸투어 등으로 진행된다. 경북도와 울진군이 주최하고 영남일보가 주관하는 이번 포럼을 앞두고 주제발표 내용을 2차례에 걸쳐 소개한다.

■ 세션1-청정수소의 기술개발 및 상용화 방안(정범진 경희대 원자력공학과 교수)
"원자력 전기 이용하면 ㎏당 3000원대 수소 생산 가능"

정범진 교수

한국의 이산화탄소 배출은 에너지산업 42%, 제조 및 건설업 27%, 수송 분야14%를 차지한다. 화석연료는 이산화탄소 배출 증가로 탄소중립이 불가능하다. 이산화탄소 배출을 줄이기 위해선 화석연료 사용분을 전기화 또는 수소화하는 방법밖에 없다. 최근 수소연료전지와 수소자동차가 좋은 사례이다.

수소 생산방식은 크게 세 가지로 나뉜다. 첫째, 석탄·천연가스와 같은 화석 연료로부터 수소를 추출하는 추출수소이다. 둘째, 물을 전기 분해를 통해서 수소를 생산하는 방식이다. 셋째, 열화학 수소다. 하지만 이같은 수소 생산 방식은 이산화탄소 배출 문제와 고온가스 냉각로가 개발돼야 한다.

한편 재생에너지를 이용한 그린수소는 현실적 문제가 있다. 재생에너지 환경이 좋은 지역에서 전력을 생산하는 경우 이 수소를 액화 및 기화하고 수송하는 단계에서 큰 비용이 따른다. 자원이 많이 들어간다는 것은 지속 가능할 수 없으며 결코 친환경적일 수 없다. 정부는 수년 전 수소경제 활성화 로드맵을 작성했다. 여기에 2040년 목표로 ㎏당 3천원대 수소생산을 목표로 제시했다. 원자력 전기를 이용하면 현재 기술로 그 목표가 달성된다.

■ 세션2-원자력수소 국내외 동향 및 전망(김찬수 한국 원자력연구원 원자력수소연구실장)
"원전 선진국, 청정수소 공급계획에 원자력수소 포함"

김찬수 연구실장

원자력수소는 단기적으로는 가동원전 연계 수전해 수소생산 실증이 이루어지고, 장기적으로는 고온선진원자로와 연계해 수요지 근처에서 원자력수소가 생산될 전망이다. 현재 독일을 제외한 주요 원자력 선진국은 자국의 청정수소 공급계획에 원자력수소를 포함한다. 특히 미국은 현재 나인 마일 포인트 원전에서 저온 수전해 수소를 생산 중이다.

2019년에 정부에서 발표한 수소기술개발로드맵에 수소생산 분야 미래형 기술에 초고온 시험로라는 이름으로 초고온 가스로가 포함됐다. 현재 한국원자력연구원은 포항산업과학연구원과 협력해 초고온가스로와 고온 수전해 공정을 연계하는 기술을 개발 중이며, 제4세대 원전국제협력, 미국의 SMR사의 USNC, 현대엔지니어링 등과 초고온가스로 및 원자력 수소 관련해서 다양한 국내외 협력사업을 진행하고 있다. 한국수력원자력은 가동 원전 활용 수전해 수소생산 연구를 지난해 4월 착수했다.

원자력수소는 국내 탄소중립 수소생산 경제성과 에너지 안보를 동시에 잡는 수소생산 방식이다. 우선 가동 원전을 활용한 저온 수전해 수소생산으로 국민 수용성 증대가 필요하고, 향후 수소분야와의 협력연구로 원자력·수소생산 연계 기술 개발 및 수소생산 공정 대용량화를 가속화해야 한다. 최종적으로 초고온가스로와 같은 고온 선진원자로 개발로 고효율 수소 생산 및 공정열분야 화석연료 대체로 탄소중립사회에 원자력계가 기여해야 한다.

■ 세션3-iSMR를 활용한 청정 수소 생산 프로젝트(이종화 GS건설 상무)
"혁신형 SMR 기술개발 협업…수소 생산 사업도 추진"

이종화 상무

소형모듈원자로의 장점은 기존 대형원자로 대비 안전성을 향상해 사고 발생 가능성을 낮추고, 높은 온도의 열을 발생해 전력생산 외에 수소생산 등 다른 산업 활용도를 높였다. 모듈방식을 적용해 짧은 건설 기간과 적은 운영비용을 달성할 수 있도록 전 세계적으로 다양한 기술이 활발히 개발된다. 혁신형 소형모듈원자로(i-SMR)도 개발 중이다. 한국수력원자력 주도로 한국원자력연구원, 한국전력기술 등 다수의 기관이 협업해 짧은 기간 내 기술 개발을 완료하고자 노력하고 있다.

GS건설은 울진군 원자력수소산단 내 한국수력원자력과 공동으로 최초 i-SMR와 수소 생산 및 해수담수화 설비를 건설하고 운영하는 사업을 추진하고자 한다. i-SMR 2기를 설치해 340㎿의 전기를 생산하고, 이 에너지를 활용해 수소 연 3만t 및 담수 연 700만t을 생산해 국내 기술로 개발된 소형모듈원자로를 활용한 최초의 원자력 수소생산 사업을 계획하고 있다. 이는 3조5천억원의 생산유발, 1조5천억원의 부가가치 유발, 2만명의 직접고용 및 1만5천명의 고용유발 효과를 낼 것으로 보인다. i-SMR를 활용한 청정 수소 생산 프로젝트가 성공적으로 추진되도록 GS건설은 최선의 노력을 다하겠다.
정리=원형래기자 hrw7349@yeongnam.com