원자력그린수소, 원자력 기반 고체산화물 전해에 의한 그린수소 생산

넷-제로(net-zero) 탄소배출 목표를 달성하기 위해 그린수소는 필수적이다. 그린수소는 알칼리, 양성자교환막, 및 고체산화물 전해전지를 통해 물(증기)을 전기분해하여 제조한다. 이중에서 고체산화물 전해전지(SOEC, Solid Oxide Electrolysis Cell)는 고온에서 작동하므로 효율이 가장 높다.

블룸에너지(Bloom Energy)의 SOEC 기술규격에 의하면, 수소 1 Kg 생산 시 46.15 kWh의 전기가 소비되며, 섭씨 120도의 증기를 공급할 경우 전기 소비량는 39.19 kWh로 낮아진다. 즉 물(증기)의 온도가 올라갈수록 전기소비량은 감소하여 수소 생산단가가 떨어지는 것이다.

재생에너지는 전기만 공급하나, 원전은 전기와 증기를 동시에 공급할 수 있다. 기존 가압경수로형 원전의 원자로 출구온도는 섭씨 290도이므로, 섭씨 120도 보다 증기온도를 더 올리면 전기 소비량은 더 내려갈 것이다. 2019년 한전 전력구입 단가는 KWh 당 원전이 58원인데 비하여 신재생에너지는 167원이다.

기존 가압경수로형 원전에서 생산하는 그린수소가 신재생에너지 수소보다 가격 경쟁력이 있다. 여기서 4세대 소형모듈원자로(SMR)는 원자로 출구온도를 더 상승시킬 수 있다. 토륨 용융염로(MSR)는 섭씨 550도, 초고온가스로(VHTR)는 섭씨 700 - 950도까지 올릴 수 있다. 따라서 수소 생산단가를 낮추고 분산형 수소생산을 위해 4세대 SMR 기술을 적극 개발할 필요가 있다.