[배병휴 회장 @이코노미톡뉴스] 원자력연구원 원자력정책연구팀의 ‘수소경제 도래와 원자력의 역할’ 리포터(2019-2, 통권 51호)가 현 국가 수소경제 활성화 로드맵상 생산기술로 고려되지 않고 있는 ‘원자력에 의한 수소 생산기술’이 세부 이행계획 및 수소3법 등에 반드시 반영되어 ‘국가의 수소공급 자급체계’를 구축해야 한다고 강조한다.

노무현정부 추진 수소생산 기술의 대안

정부는 금년 1월 ‘수소경제 활성화 로드맵’을 통해 세계 최고 수준의 수소경제 국가 도약을 위해 2040년에는 연간 526만 톤의 수소공급을 목표한다. 그러나 이 리포터는 “수소공급을 위해 고려하고 있는 기술 중 부생수소와 재생에너지인 수전해 기술 등의 공급 규모를 검토한 결과 극히 제한적인 역할 밖에 할 수 없어 대부분을 축출수소와 해외 생산에 의존할 수밖에 없다”고 평가했다.

이에 따라 대규모 수소를 효율적으로 생산할 수 있는 대안을 마련해야 하므로 과거 ‘친환경 수소경제 구현을 위한 마스터 플랜’을 수립한 노무현 정부의 ‘초고온가스를 이용한 수소생산 기술’을 그 대안으로 적극 검토해야 한다고 촉구했다.

원자력에 의한 수소생산 기술인 초고온가스로는 고온의 열을 이용하여 수소를 대량생산 할 수 있는 기술로 후쿠시마 원전사고와 같은 극한 상황에서도 핵연료 용융 및 방사능이 외부로 유출되지 않는 안전한 기술이다. 또 수소를 가장 경제적으로 생산할 수 있고 이산화탄소를 배출하지 않는 친 환경기술이다. 여기에다 수소와 전기를 동시에 생산할 수 있기 때문에 원자로의 안전성을 저해시키는 출력변동 없이 신재생과 연계하여 부하추종 운전이 가능한 혁신적인 기술로 평가된다.

한국원자력연구원은 2004년부터 정부지원 하에 수소 생산 기술개발을 시작하여 핵심 요소 기술개발의 상당한 성과를 이뤄 기술 선진국과의 경쟁기반을 구축했다. 이 때문에 현재까지 국가 ‘수소경제 활성화 로드맵’에 생산기술로 반영되지 않은 원자력에 의한 수소생산기술이 반드시 반영되어 국가의 ‘수소공급 자급체계’의 구축을 리포터가 강조한 것이다.

선발국간 경쟁이 ‘초고온가스로’ 개발

수소경제 경쟁은 미국, 일본, 호주 등이 치열하게 경쟁하지만 아직은 초기 단계이다. 세계의 수소생산 시장은 연평균 5.2%씩 성장하여 2021년에는 1,521억 달러에 이를 전망이 나왔다. 환경규제 강화로 휘발유나 디젤의 탈황설비에 사용하는 수소의 수요가 증가하고 있고, 대표적인 수소 수요처인 암모니아와 메탄올 시장도 지속적으로 성장하고 있다.

또 수소연료전지 차량 수요 증대와 함께 깨끗한 연료라는 인식의 확산으로 수소시장의 지속적 확대가 예상된다.

이에 따라 정부는 2018년 8월, ‘혁신성장전략 투자방향’에서 수소경제를 3대 전략투자 분야로 선정하여 글로벌 수소경제를 선도함으로써 새로운 성장동력으로 육성할 잠재력과 가능성이 충분한 것으로 판단, 정책방향과 추진전략을 담은 ‘수소경제 활성화 로드맵’을 금년 1월에 발표한 것이다.

이에 따르면 2040년까지 연간 526만 톤의 수소를 공급하되 전체의 70%를 부생수소, 수전해, 해외생산으로 충당하고 나머지 30%는 화석연료 기반 ‘추출수소’를 통해 공급하겠다는 계획이다. 이 리포트는 2018년 현재 연간 13만 톤의 수소공급 규모에서 이처럼 대규모 공급목표를 달성할 수 있을는지 의문을 제기하며 초고온가스로 수소 개발을 대안으로 강조하고 있는 것이다.

리포터는 선진국을 중심으로 연구하고 있는 대량의 수소생산 방법이 헬륨을 냉각재로, 흑연을 중성자 감속재로 사용하여 기존의 경수로 원자로보다 훨씬 높은 850~950도의 고온열을 공급할 수 있는 제4세대 원자로의 하나인 ‘초고온가스로’(VHTR)을 이용하는 방법이라는 지적이다.

이 같은 원자력에 의한 수소 생산 기술은 대용량 수소 생산, 경제적․친환경 수소 생산, 수소 환원 제철 생산에다 탁월한 안정성, 재료의 건전성, 재생에너지와의 융합성 등을 갖추고 있다고 설명된다.

국내 기술개발, 초기단계 넘어 성숙기 진입

원자력연구원은 2004년부터 정부지원 하에 ‘수소생산용 초고온가스로 기술개발 연구’를 2년간 수행 후 2006년부터 핵심기술 개발을 전담하고 원자력 수소생산의 건설, 실증은 산업체와 공동으로 수행토록 기획하고 있다고 밝혔다.

이 리포터는 연구원의 초고온가스로 핵심기술 연구가 기초연구 단계를 벗어나 성숙기에 진입하고 있다고 주장하고 이들 개발기술을 국내 고온가스로 설계 및 실증을 위한 기반기술로 활용하여 세계 최고의 기술이 돼야 한다면서 실증로 설계 및 인허가 로드맵을 제시했다.