에너지 정책, 대한민국이 원자력그린수소 강국으로 가는 길
수소의 종류에는 부생 수소, 추출 수소, 수전해 수소, 열화학 분해 수소, 열분해 수소가 있다.
1. 부생수소: 석유화학단지에서 생산, 그레이(Grey) 수소, 생산규모의 제약, 현재 국내에서 사용 중
2. 추출(개질) 수소: LNG를 개질(Reforming)하여 생산, 그레이 수소, LNG 추가 수입
3. 수전해 수소: 물을 전기분해하여 수소생산, 사용하는 전기는 반드시 무탄소 전원에서 공급할 경우에만 그린수소, 화석연료 전기로 생산한 수소는 여전히 그레이 수소, 수전해 수소는 모두가 그린(Green)수소가 아니며, 세계적으로 그린수소 인증제 도입중
4. 열화학 분해: 4세대 원자로인 초고온가스로에서 생산, 그린수소
5. 열분해 수소: 핵융합로에서 나오는 열로 (전기 투입없이) 수소 생산, 그린수소
주) 화석연료 발전원에서 탄소 포집 또는 처리를 할 경우 블루(Blue) 수소 생산가능
그린수소를 생산할 수 있는 에너지원은 원자력과 재생에너지이다. 생산규모, 경제성, 안전성 그리고 환경성 측면에서 원자력 에너지가 우위를 확보할 수 있다. 재생에너지의 단점은 다음과 같다.
1. 우리나라의 경우, 재생에너지 생산규모에서 제약이 있다. 무문별한 태양광 설치로 산림이 훼손되고 있다. 산림은 탄소를 흡수하여 기후위기 대응에 이바지하고 있는 지구의 허파이다.
2. 재생에너지는 생산단가가 원자력 보다 비싸다. 한전의 전력구입단가 기준, Kwh 당 원전은 60원, 태양광은 180원이다. 따라서 태양에너지의 수소 생산원가가 훨씬 비싸다.
3. 태양광, 풍력 등 재생에너지는 간헐성과 변동성을 가진 에너지원이다. 즉 전력생산이 들쭉날쭉하다. 이 문제를 해결하기 위해 배터리 ESS를 설치하고 있으나, 화재가 빈번하게 발생하고 있고 가격 또한 매우 비싸다. 강릉 과학산업단지에서 태양광 수소생산을 하다가 폭발사고가 발생한 사례도 있다.
4. 재생에너지는 산림훼손, 산사태, 자연생태계 파괴 등 심각한 환경문제를 일으키고 있다. 풍력은 주거지 인근에 위치할 경우, 소음문제를 발생시킨다.
LNG를 개빌하여 수소를 생산할 경우, 수소 1 Kg 생산 시 9 Kg 의 탄소를 배출한다. 수입 LNG는 고가일뿐 아니라 친환경 에너지가 아니다. 특히, 재생 에너지의 백업전원으로 LNG 발전을 증가시킬 때, 조기 사망을 일으키는 초미세먼지를 발생시킨다. 현재 국내 연료전지 발전소는 대부분 LNG를 사용하고 있다. 따라서 연료전지는 반드시 그린수소를 사용해야 한다.
대한민국이 수소강국으로 가기 위한 길은 원자력 에너지를 이용하는 것이다. 단, 강화된 안전성 확보와 핵 폐기물 처리를 필요로 한다.
1. 영구 폐지한 월성 원전 1호기는 수소병합 원전으로 개조 후 재가동한다.
2. 신한울 원전 3,4호기도 수소병합 원전으로 설계변경 후 건설공사를 재개한다.
3. 군산 산업단지에 원자력 바지선 수출기지를 만들고, 새만금에서 수소와 전력생산을 위한 실증시험을 수행한다. 실증시험 후 원자력 바지선을 오대양 6대주로수출한다.
4. 분산형 SMR 열병합발전소를 도심 또는 인근에 건설하여 지역난방열과 그린수소를 생산한다. 수요지에서 생산한 수소는 인근 수소충전소에 직공급할 수 있다. SMR 열병합발전소는 전력, 난방열과 수소를 동시에 생산한다.
원자력 열병합발전소 건설 및 수소생산을 위해서는 에너지 분권화가 필요하다. 주민수용성 확보를 위해 지자체별로 에너지공사가 필요하다. 현재 서울시와 제주도가 에너지공사를 설립하여 운영하고 있다. 또한 한전이 독점하고 있는 배전판매 부문도 지자체 단위로 분리되어야 할 것이다.
수소생산을 위해 대규모 수전해 시스템 개발이 필요하다. 특히 고온 수전해 기술을 개발하여 상용화해야 한다. 그린수소 인증제를 도입하고 의무화하여 대한민국을 그린수소 강국으로 전환시켜야 한다.
수소경제는 반드시 그린수소를 생산할 수 있는 인프라를 구축해야 한다. 이것을 하지 않고 수소경제로 가는 것은 마치 사상누각과 같다. 결론적으로 원자력 기반 그린수소 생태계를 조성, 국내 에너지 자립, 온실가스 감축목표 달성, 원자력 바지선 수출, 나아가 국산 수소 및 암모니아 에너지를 수출해야 할 것이다.
