새로운 에너지, 수소시대의 도래…다른 나라는?

오는 2022년에는 수소를 냉·난방과 전기, 교통 등 도시 주요기능의 에너지로 쓰는 ‘수소도시’가 우리의 현실이 될 전망이다. 이를 위해 정부는 올해 안으로 전국 지자체 중 3곳을 ‘수소 시범도시’로 선정하고 계획 수립과 인프라 구축에 나선다. 과연, 수소는 안전할까? 수소를 사용하는 도시는 어떤 모습일까? 전문가가 알려주는 ‘수소도시’ 이야기를 들어본다.(편집자 주)

권태규 국토교통과학기술진흥원 수석연구원

수소사회로의 전환

수소는 현재 세계적으로 인류가 당면하고 있는 지구 온난화와 미세먼지 문제를 동시에 해결할 수 있는 유일한 에너지원이다.

기술발전이 동반된다면 수소는 재생에너지·화석에너지·폐자원 등으로부터 생산하여 장기간 대용량으로 저장가능하며, 언제 어디서나 이용가능하고, 전기와 열을 생산하더라도 물 밖에 없는 환경친화적인 무궁한 에너지이다.

수소위원회에 자료에 따르면 2017년 약 1292억 달러인 세계 수소시장은 연평균 6% 성장, 2050년에는 2조 5000억 달러로 확대되어 에너지 수요의 18%를 차지하고 이로 인해 이산화탄소 연간 6Gt(60억톤)을 저감할 뿐 아니라 일자리도 3000만개 창출할 것으로 전망하였다.

이러한 에너지 환경 변화에 따라 유럽·일본·호주 등을 중심으로 국가 주도의 수소경제 사회 진입을 위한 장기전략을 수립하고 국가주도로 수소타운 형태의 시범도시 구축 중이다. 석유, 천연가스 등 화석연료 중심의 도시 에너지원을 상당부분 수소화하여 주택·교통 등 전 분야에 활용하는 수소도시로의 전환을 모색하고 있다.

수소도시는 도시 내 수소를 주된 에너지원으로 활용하는 도시로, 도시 내에 수소 생산에서부터 저장·이송, 활용까지 수소 관련 전반적인 활동이 활발히 이루어지는 수소 생태계가 구축되어야 하며 이러한 변화를 시민이 체감하는 건강하고 깨끗한 도시를 의미한다.

해외 수소도시 사례

바람의 나라 덴마크에서는 가정용 수소 연료전지 시스템 실증을 위한 ‘Nakskov Hydrogen Society Project’ 사업을 추진하였다. 덴마크 롤랜드 섬의 Nakskov 지역에서 풍력을 활용, 수전해를 통해 수소를 생산하고 수소배관을 통해 Vestenskov 지역의 가정(2008년 5가구, 2009년 35가구)에 수소를 공급, 가정에 설치된 수소 연료전지를 통해 전기와 열을 생산해서 사용하였다. 재생에너지를 이용한 수소기반의 전력 및 난방 등 에너지 자립섬 모델이다.

덴마크 수소도시 개념도.

영국에서는 2030년까지 리즈(Leeds)시를 세계 최초로 ‘수소도시’로 전환하기 위한 ‘H21 Leeds City Gate Project’ 추진을 위한 타당성 검토 연구를 2016년에 수행하였다. 리즈시는 이미 1966~1977년까지 도시가스에 수소를 50% 함유하여 사용하였으며, 기존 천연가스 배관을 저압의 수소 배관으로 활용 가능함을 확인하였다.

수소추출 등을 통해 도시 내 에너지를 수소로 100% 전환가능하다고 판단하였으며, 수소 저장은 동일 지역에 위치한 소금동굴을 이용하는 등 기존 인프라 및 자연을 활용하여 시민에게 미치는 영향을 최소화하면서 수소도시로의 전환을 준비하고 있다.

유럽 내 2위 수소에너지 생산국인 네덜란드에서는 북부지역 중심으로 친환경 수소 경제도시를 목표로 ‘Netherlands Hystock Project’를 추진하고 있다. 1MW 용량(1만 2500개의 태양광패널 설치)의 태양광 에너지를 활용한 수소 생산(연 27만톤) 시설 구축과 해상풍력발전, 천연가스 개질 등을 통해 2050년까지 수소를 대량 생산, kg당 3유로로 수소를 공급하는 가격 경쟁력 확보에 주력하고 있다.

일본은 수소사회 조기 구현을 위하여 국가 주도로 수소도시 실증사업 이후 상용사업을 추진하고 있다. 경제산업성의 ‘수소이용 사회시스템 구축 실증사업’의 일환으로 수소에너지 모델 타운을 구축을 위한 사회 실증 사업인 ‘키타큐슈 수소타운 프로젝트(2011년~2015년)’을 수행하였다.

신일본 야하타제철소에서 발생하는 부생수소를 키타큐슈시 시가지를 통과하는 파이프라인으로 일반가정, 상업시설, 공공시설에 수소를 공급하였으며, 수소연료전지를 운영하여 수소의 안전성 및 기술검증을 수행하였다.

성공적인 실증사업을 기반으로 2020년 도쿄 올림픽 선수촌(일본 하루미지역)을 수소에너지타운으로 조성하고 올림픽 이후에는 일반인에게 분양할 예정이다. 수요가 집중된 대도시의 빌딩 및 차량에 수소 통합운영모델을 구축하여 수소사회를 선도하고, 환경선진도시를 구현할 예정이다.

영국 수소도시 조감도.

국내 수소도시를 위한 제언

수소사회로의 전환은 전 세계가 공감하는 우리가 나아가야할 방향은 분명하다. 다만, 여전히 현재에도 사용 가능한 기술이 제한적이고, 수소 가격이 비싸서 경제성이 부족하며 수소의 안전성에 대한 우려가 존재하므로 소규모 수소 시범도시부터 단계적으로 접근하는 것이 필요하다.

도시 활동의 핵심인 주거 및 교통에 집중하여 시민들 참여하에 수소 활용 기술을 실증하고 수소 안전성을 직접 체험함으로써 국민 수용성을 높여 나아가야 할 것이다. 더불어, 도시 내에서 수소를 안정적으로 활용하기 위하여 수소의 생산-이송-저장-활용까지 전주기 수소생태계가 구축될 수 있도록 추진하고, 정부 및 지자체의 지원을 통해 구축된 수소 도시 인프라를 통해 지속적으로 운영 관리할 수 있는 기반을 마련해야 할 것이다.

새로운 에너지 수소시대가 도래하고 있다. 새로운 에너지 수소는 우리 아이에게 도심 내에서도 맑은 공기를 제공할 수 있고, 새로운 일자리를 제공할 것이다. 미래는 준비하는 자의 몫이고, 성공은 행동하는 자의 몫이다. 이제는 행동할 때이다. 우리 아이를 위해! 인류를 위해!