에너지 정책, 2050 탄소중립 실현과 부유식 원자력 수소 해양플랜트

러시아는 부유식 원자력 열병합발전 해양플랜트인 아카데믹 로모노소프(Akademik Lomonosov)을 건조하여 2019년 12월 부터 북극해 춥지 자치구에 전기와 열을 공급하고 있다. 부유식 해양플랜트의 출력은 전기 70 MWe, 열 300 MWth 이며, 열병합발전(CHPP, Combined Heat and Power Plant) 모드로 운전하고 있다.

부유식 원자력 해양플랜트의 전기와 열을 이용하면 저온 전해, 고온 전해 및 열화학 수분해 방식으로 수소병합발전(CH2PP, Combined H2 and Power Plant)을 할 수 있다. 원자로의 출구 온도가 높아질수록 수소생산 시 전력소비가 적어 생산단가가 하락하므로 고온 전해 또는 열화학 수분해 방식을 적용한다.

태양광은 날씨가 맑은 주간에 발전하고, 일몰 후 또는 장마 때는 전기를 생산하지 못한다. 이러한 현상이 미국 캘리포니아주에서 발생하고 있는 오리 커브(duck curve)이다. 태양광이 발전하지 못할 때는 고가의 수입 LNG 복합화력 또는 탄소를 가장 배출하는 석탄화력이 돌아가야 한다.

원자력-재생 하이브리드 에너지 시스템(N-R HES)은 태양광이 발전을 하면 원자력은 수소를 생산하거나 열을 저장하고, 태양광이 발전을 못하면 저장된 수소와 열을 이용하여 추가 발전을 한다. 가압 및 중수로 원전과 수전해 설비(electrolyzer)는 이미 상용화되어 있으므로 상호 연계하기만 하면 수소병합발전을 할 수 있다.

러시아의 아카데믹 로모노소프에도 수소생산설비만 추가하면 전기, 열 , 그리고 수소를 유연하게 생산하여 공급할 수 있다. 한국은 4세대 소형 원자로(SMR)를 상용화하여 부유식 원자력 수소 해양플랜트에 탑재하면, 2050 탄소중립의 실현은 물론 해외에 액화 수소, 액화 암모니아 등을 수출할 수 있을 것이다.