수소에너지 2015년 틈새시장 진입 시도

• 작성일 2006.07.07
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[수소에너지] 2015년 틈새시장 진입 시도

기고

한국에너지 ken@koenergy.co.kr

▲ 김 종 원 수소에너지사업단장 배럴당 70$ 수준의 고유가와 지구온난화문제를 동시에 해결해야할 입장에서 수소에너지에 거는 기대는 적지 않다. 국가마다 다르나 2020년대부터 시장진입과 함께 확대되기 시작하여  2040년대 이후에는 본격적인 수소경제체제에 들어갈 것으로 보고 있으므로 장기적 추진 계획과 주기적 평가분석에 의한 수정 보완을 개발 전략으로 삼고 있다. 현재 신재생에너지에 대한 정부 측 투자액은 전 세계적으로 매년 80억$에 이르며 이중 수소에너지관련기술에는 10억$가 투입되고 있다. 기업체 투자 분은 정부 투자분의 3∼4배에 이를 것으로 보기 때문에 수소연료전지분야에만 50억$ 정도가 매년 투자되는 셈이다. 대략 2015년까지는 연구개발에 주력하면서 틈새시장 진입을 시도하게 될 것이다. 현재 시범운행단계에 있는 연료전지자동차의 시장진입을 위해서는 기존 화석연료를 이용한 수소 제조기술이 필요하며 우리나라에서도 LPG, 가솔린, 나프타, 천연가스 등을 이용하여 앞으로 3년 내에 4기를 건설 운용할 것이다. 우선 시간당 20∼30㎥(하루 승용차 10∼20대 충전 가능)의 수소생산용 개질 기술을 개발하거나 도입하여 실증을 거쳐 필요에 따라 하루에 승용차 200대 정도 충전이 가능한 시간당 300㎥ 규모의 수소를 현장에서 만들어 낼 수 있는 수소충전소 기술과 기준이 만들어질 것이다. 다행히도  우리나라 공단의 위치가 울산, 여천, 대산 등 지역 안배를 이루고 있어 부생수소 수급에 있어 유리한 위치에 있으며, 천연가스 공급망이 잘 정비되어 있어 천연가스 개질에 의한 수소공급이 비교적 용이할 것으로 본다. 수소는 상온, 상압에서 기체이므로 부피당 에너지 밀도가 매우 낮고 액체연료에 비해, 저장, 운반이 불편하다.  궁극적으로는 저압에서 안전하게 수소를 저장하고 수송할 수 있는 기술 개발이 중요한 과제이나 우선 현재 기술 수준으로는 연료전지 자동차의 시장진입을 위해서 고압수소저장 기술의 상용화가 우선적으로 필요하며 현재 ISO TC197에서 표준화작업이 진행되고 있다. 기존 208기압의 고압저장용기를 갖춘 천연가스차량의 운용 경험은 350∼700기압을 다루어야 하는 수소차량의 운용 및 보급에도 도움이 될 것이다. 국내 산업체에서는 350기압 Type 3 복합용기의 제조자 인증 허가를 (주)이노컴에서, Type 4 복합용기는 (주)케이시알에서 DOT(미국 교통성) 인증을 받았다. 이 두 가지 형태의 용기 모두 중량밀도 4.5wt%, 체적밀도 20kg/㎥을 만족시키고 있으며 최종적으로는 700기압용 용기 및 시스템 개발을 목표로 하고 있다.   장기적으로는 금속수소화물 등 수소저장 합금방법 등 고체저장방법과 화학적 수소화물 (NaBH4 화합물 등) 유기 및 무기 또는 복합 나노소재 이용 기술, 나노공간을 갖는 얼음 입자 등 보다 저압에서도 안전하면서 경제성을 도모할 수 있는 새로운 개념의 저장기술도 활발히 연구되고 있다. 현재는 금속수소화물, 착수소화물 등이 다른 기술보다 다소 앞서 있는 수준이다.   연료전지 이외의 기술로서 수소 연소 리니어 동력/발전 시스템은 크랭크 기구가 없어 기계적 손실이 없을 뿐만 아니라 피스톤의 관성력을 최대한 압축일로 전환시키고 폭발 압력을 최대한 팽창시킬 수가 있어서 고효율이 기대되며 하이브리드 자동차용, 분산전원용 등으로 사용될 가능성이 있다. 센서 분야는 충전소나 자동차 등 수소사용 영역이 일반인에게 점차 확대됨에 따른 시장과 안전 확보 측면에서 필요하며,  소형화, 저가화를 목표로 연구되고 있다. 매년 산업용으로서 4000만 톤의 수소가 사용되어 왔지만 에너지용으로 확대된다면 최종사용자가 일반인이 될 것이며 사용량도 수십 배로 늘어나게 될 것이다. 아직은 경제성과 신뢰성을 갖추지 못한 상태이나 집중적 연구가 이루어지고 있는 분야인 만큼 기술적 장벽을 넘어설 기반을 갖추어나갈 것으로 본다.

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