"울진, 수전해 기반 수소 생산기지…안전·경제성 모두 갖춰"

  • 원형래
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  • 입력 2023-06-07  |  수정 2023-06-07 07:57  |  발행일 2023-06-07 제11면
2023 경북 원자력 수소산업 포럼 〈하〉

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그래픽=장수현기자 jsh10623@yeongnam.com

세션4- 울진 원자력수소 국가산단 조성계획(김준우 대구대 교수)
"청정수소 인프라 집적 국가산단 조성…동해안 기간산업 연계 新경제벨트화"


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김준우 교수

울진군은 10기의 원전을 기반으로, 새로운 원자력 연계 수소 국가산업단지를 구상했다. 울진군에서 생산되는 전기는 송전선을 통해 전기사용처로 송전되는데, 전기 생산량 및 사용량 차이, 송전 인프라 등의 이유로 일정 부분 비송전전력이 발생할 수밖에 없는 구조를 가진다. 군은 이런 비송전전력을 사용해 수전해 기반의 수소생산산업을 육성하고자 오랜 기간 준비했다. 기존 공공과 민간에서 진행한 수전해 기반 수소생산기술은 실증이 필요한 상황이고, 원전의 비송전전력과 열에너지를 활용할 수 있다면 울진은 수전해 수소생산에 있어 최적지가 될 수 있는 여건을 가진다.

원전의 전기와 열에너지를 사용해 수전해 기반 수소를 생산하고 생산된 수소를 저장, 운송, 충전, 활용하는 기업을 클러스터화하고자 했다. 인접의 LNG삼척기지를 활용해 파이프로 수소를 운반, 저장하고 동해안 항만 및 철도 인프라를 통해 수소를 공급하려는 계획을 세웠다. 울진 원자력수소국가산단은 '국가 혁신 청정수소산업 클러스터, H2'라는 비전을 가지고, 원자력수소 실증단지와 원자력 열·전기·수소 에너지를 기반으로 하는 앵커기업을 유치한 국가산단을 구상했다.

울진 국가 산단은 원전의 열과 비송전 전력을 활용한 무탄소, 저비용의 대규모 수소생산 및 원자력수소산업 밸류체인을 실현하려는 목표가 있다. 이를 위해 다량의 수소 수요가 예상되는 동해안 기간산업(철강·화학·시멘트 등)과 연계된 수소경제벨트를 조성하고자 한다.

울진의 원자력에너지 기반 수소생산은 한국 원자력수소산업의 새 가능성을 열어주는 사업이 될 것이다.


세션5- 수소기술개발 중장기 전략(노경완 에너지공단 신재생정책실장)
"대규모 수요처 확보·수전해 연계 기술…원자력수소의 국내외 사업모델화 관건"


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노경완 정책실장

글로벌 에너지 공급은 2030년까지 약 7% 감소가 예상되며, 에너지 공급구조는 화석연료에서 저탄소 에너지(재생에너지·원자력 등) 중심으로 변할 예정이다. 정부는 2022년 '원전과 재생에너지의 합리적 조화'라는 비전을 토대로 새로운 재생에너지 정책방향을 제시했다. 정부는 △청정수소 생태계 조성방안 △세계 1등 수소산업 육성 전략 △수소기술 미래전략이라는 3개 안건을 수립하고, 이를 수소경제위원회에서 의결했다. 이에 따르면 주요 수전해 생산기술 국산화, 차세대 수전해 생산기술 확보, 전국 수요처 내 수소 보급기술 국산화 및 원자력 수소 생산을 위한 기반 연구·실증을 추진한다.

미국은 현재 원자력을 포함한 다양한 수소생산 방식을 실증 중이며, 온실가스 LCA(Life Cycle Assessment, 전과정평가) 관점에서도 원자력수소가 다른 방법에 비해 경쟁력이 있다고 설명했다. 다만, 수소 보급의 큰 걸림돌은 사용자가 지불하는 비용이라 판단하며, 이는 경제성 있는 수소생산뿐만 아니라 운송에 따른 영향도 함께 고려할 필요가 있다는 점을 시사한다. 원자력 수소가 국내외 사업모델이 되기 위해선 경제성이 담보가 돼야 하고, 이를 위해선 청정수소 기준인 LCA 관점의 CO2 배출량을 충족해야 한다. 그러므로 첫째, 원전 근처에 대규모 수요처를 확보해야 한다. 둘째, 청정수소와 CHPS 보조금 확보가 가능한 형태로 수소생산이 고려돼야 한다. 마지막으로 대용량화가 가능한 원전과 수전해의 연계 기술 개발이 필요하다.


세션6- 액체수소 인프라 구축과 청정수소 생산(임효성 효성중공업 상무)
"대구·부산 등 주요지역 대량 공급 위해 액체수소 인프라 필요"


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임효성 상무

국내는 대부분 부생수소와 그레이수소가 공급되며, 블루수소 생산 및 해외 그린수소 도입 계획은 정확한 도입 시점과 물량, 수소의 경제성을 확인하기 어려운 점이 있다. 재생에너지의 간헐성과 낮은 발전 효율로 국내에서의 그린수소 생산은 한계가 있으나 울진군 원전수소는 비송전전력과 열을 활용해 안정적이고 가격 경쟁력이 있다. 이 수소가 생산되면 청정수소 공급원으로 중요한 역할을 할 것으로 보인다.

울진군이 발표한 원자력발전의 비송전전력과 열을 활용해 연간 6만t, 하루 약 165t 규모의 청정수소를 생산할 계획이다. 이는 수소버스 1만1천대 또는 수소승용차 28.8만대가 사용할 수 있는 수소 생산량이다. 2022년까지 국내에 보급된 수소승용차 2만9천733대, 수소상용차 283대의 수소 사용량은 울진군 원전수소 생산량의 13% 수준에 불과하다.

울진군 인근의 경남·울산·부산·대구·강원 등 주요 지역에 청정수소를 공급하기 위해선 대량의 수소 운송이 가능한 액체수소를 활용해야 하고, 이를 위한 액체수소 인프라 구축이 필요하다. 효성이 추진 중인 액체수소충전소는 수소액화 비용은 높지만, 기체수소 대비 운송비 82%, 충전소 운영비 24% 저감이 가능해 전체 충전소 운영 비용을 14% 저감할 수 있다.

울진군 원전산단 인근 동해선 철로를 활용하면 포항(포항제철)과 강원지역으로 대규모 운송이 가능하다. 동해선 철도 기반의 액체수소 인프라 구축을 위해선 수소액화 플랜트 구축 및 열차 운송용 액체수소 탱크 개발과 제작을 위한 투자가 필요하다.


세션7- CF100의 현황과 시사점(이수출 경북대 차세대에너지硏 교수)
"RE100 넘어 CF100…24시간 무탄소 에너지원 전력 요구 확대"


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이수출 교수

CF100은 '24/7 Carbon-Free Energy'로 Carbon Free 100%의 줄임말이다. 24시간 7일 내내 탄소 배출 없는 무탄소 에너지를 통해 전력을 100% 공급한다는 개념이다.

RE100과 24/7 CFE는 궁극적으로는 탄소중립을 위한 글로벌 캠페인이지만, 24/7 CFE는 RE100보다 포괄적 의미다. 탄소중립을 위해선 다양한 기술이 필요하며 재생에너지, 바이오에너지, 수소, 원자력, CCUS 등 기술별 역할이 매우 중요하다는 점을 고려할 때 탄소중립 실현을 위해 24/7 CFE의 역할은 확대될 것으로 보인다. RE100은 석탄 화력발전소를 통해 공급받은 전기를 사용해도 연간 사용량에 맞는 재생에너지를 구매해 기존 전기 사용분을 상쇄할 수 있다. 하지만 24/7 CFE는 24시간 무탄소 전원으로 실시간 전기를 공급받아 탄소를 발생시키는 전력원으로부터 공급받는 전기를 0으로 만들겠다는 것으로 실시간 공급·수요 모니터링 및 매칭 기술이 매우 중요하다. 2030년까지 CFE를 100% 달성하기 위해선 재생에너지 전력 추가 구매와 수요·공급 실시간 추적 및 매칭 기술개발 등 단계적 접근 전략 수립이 필요하다. 24/7 CFE는 기업, 정부, 기관 등의 글로벌 참여 확대가 주요 변수이며, 주요 기업이 RE100을 요구하는 상황에서 24/7 CFE가 얼마나 실효성 있을지 의문을 갖는 전문가들이 있어 이에 대한 산학연정의 적극적 노력이 필요하다.

정리=원형래기자 hrw7349@yeongnam.com

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