수소·암모니아 발전에 달린 한국 에너지산업의 미래

편집자주

우리나라는 에너지 부족 국가이면서도 탄소중립과 에너지안보라는 두 목표를 동시에 추구해야 한다. 그 과정에서 제기되는 다양한 이슈를 에너지 경제학의 관점에서 점검해 본다.

한덕수 국무총리가 10일 정부서울청사 별관에서 열린 2050 탄소중립 녹색성장위원회 전체 회의에서 참석해 정부 탄소 저감 정책에 대해 발언하고 있다. 연합뉴스

녹색성장 위해 다급해진 무탄소 발전
원전·재생에너지 발전의 경직성 문제
수소·암모니아 발전 규제 완화 필요

지난 10일 정부는 '제1차 국가 탄소중립 녹색성장 기본계획'을 국무회의에서 의결했다. 이 계획에 따르면, 전력생산 과정에서 화석연료인 천연가스 및 석탄의 사용은 줄고 원전 및 재생에너지의 활용은 늘어난다. 그런데 원전 및 재생에너지는 하루에도 수시로 변하는 전력 수요에 따라 생산량을 조정하는 것이 매우 어려운 대표적인 경직성 발전원이다.

국내 원전은 전력생산량을 조정할 수 없으며 재생에너지는 태양이나 바람이 없으면 전력생산이 불가능하다. 따라서 우리와 같이 다른 나라와 전력망이 연결되어 있지 않은 나라에서는 이러한 경직성을 극복할 수 있는 유연한 전력생산 방식이 필요하다. 지금까지는 화석연료가 그 역할을 담당해 왔다. 하지만 앞으로는 화석연료 사용을 줄여야 한다.

그래픽=강준구기자

그렇다면 원전 및 재생에너지처럼 온실가스를 배출하지 않으면서 화석연료처럼 전력생산량 조정이 용이한 연료는 무엇일까? 바로 수소 및 암모니아다. 화석연료에 포함된 탄소는 연소과정에서 공기 중 산소와 결합하여 온실가스인 이산화탄소가 된다. 하지만 수소와 암모니아에는 탄소가 없으므로 연소과정에서 이산화탄소가 발생하지 않는다.

기술적으로 수소는 천연가스와, 암모니아는 석탄과 혼소(混燒)되어 발전소가 가동된다. 또한 수소 혹은 암모니아 전소(全燒) 발전소도 세워질 것이다. 이러한 혼소 또는 전소를 통해, 발전 부문에서 온실가스 배출은 크게 줄어든다. 결국 수소 및 암모니아는 원전 및 재생에너지와 함께 중요한 무탄소 발전원 중 하나로 자리매김할 것이다.

그래픽=강준구기자

하지만 낮은 기술 성숙도, 수급의 어려움, 다양한 규제 등으로 인해 수소 및 암모니아의 활용은 만만치 않아 보인다. 따라서 정부와 민간이 힘을 합쳐 생산, 유통, 활용의 전 주기에 걸쳐 기술을 개발하고 규제를 개선하면서 수소 및 암모니아를 전력생산에 효과적으로 활용해야 한다. 이를 위해 4가지를 제안하고자 한다.

첫째, 수소생산 전략이 필요하다. 정부의 수소경제이행 기본계획에 따르면, 우리나라 여건상 필요한 수소의 약 82%를 수입해야 한다. 하지만 단순 수입만으로는 일자리 및 부가가치가 생기질 않는다. 국내 기업들이 원팀 컨소시엄을 꾸려 해외로 나가 수소를 생산한 후 국내에 들여올 수 있도록 정부의 지원이 필요하다.

둘째, 국내 또는 해외에서 생산된 수소 및 암모니아의 국내 공급 사업자가 늘어야 한다. 현재 정부는 한국가스공사 및 한국석유공사를 각각 수소 및 암모니아 유통 전담기관으로 지정하여 관련 인프라 구축을 맡기고 있다. 하지만 이들 공기업은 현재 재무위험 기관이다. 수소공급 활성화를 위해서는 민간 기업들의 참여를 적극 장려해야 한다.

그래픽=강준구기자

셋째, 수소 및 암모니아를 전력생산에 활용하기 위해서는 각종 규제를 완화하고 여러 사항에 대한 정책 결정이 필요하다. 예를 들어, 암모니아는 현행법상 독극물로 다뤄지고 있어서 연소가 불가능하다. 아울러 암모니아의 경우, 전 석탄발전기에 저농도로 혼소할지 아니면 일부 석탄발전기에 고농도로 혼소할지 결정되어야 한다.

넷째, 수소 및 암모니아는 천연가스 및 석탄에 비해 가격이 높으므로 적절한 지원제도가 마련되어야 한다. 미국, 유럽, 일본 등은 인플레이션 감축법, 핵심원자재법, 녹색혁신펀드 등을 통해 수소 및 암모니아의 생산, 유통, 활용에 막대한 규모의 보조금을 지급하고 있다. 우리도 지원책을 마련하여 법제화 및 제도화해야 한다.

우리나라는 에너지 수입 의존도가 93%이면서도 전력망이 해외와 단절되어 있다. 온실가스 저감 및 전력공급 안정성 확보를 위해서는 수소 및 암모니아의 활용이 불가피하다. 수소 및 암모니아가 국내에 안정적으로 도입되어 전력생산에 활용되면서도 일자리 및 부가가치를 창출할 수 있도록 하는 전략 및 지원책이 마련되고 시행되어야 할 것이다.

유승훈 서울과학기술대 창의융합대 학장