[머투 초대석]김종남 한국에너지기술연구원장

김종남 한국에너지기술연구원장/사진=홍봉진 기자

“불과 1℃(도) 차이에 따라 지구 운명이 바뀝니다.” 김종남 한국에너지기술연구원(이하 에너지연) 원장이 강조한 말이다. 인류가 지속적으로 생존하기 위해선 2100년 지구기온이 산업혁명 이전에 비해 2℃ 이상 오르지 않도록 해야 한다는 것. 현재 지구의 평균 기온은 산업혁명 이전보다 1℃나 올랐다고 한다. 앞으로 1℃만 더 오르면 심각한 재앙이 닥칠 수 있다. 김 원장은 “지구 온도 1℃가 지구를 살리고 인류를 살릴 수 있다”며 “지구 상승 온도를 1℃ 이하로 낮추는 에너지 기술을 개발하는 것이 궁극적으로 연구원이 존재하는 이유”라고 말했다.

에너지연은 요즘 가장 핫한 정부 출연연구기관 중 하나다. 에너지 정책 대전환을 전면에 내세운 미국 바이든 정부 출범을 앞두고 화석연료를 대체할 신재생 에너지 R&D(연구개발) 경쟁이 본격화될 조짐이다. 문재인 정부도 그린 뉴딜 정책을 후반기 주요 국정과제로 내세웠다. 정부 출연연구기관 중 기후변화 위기를 극복할 수 있는 에너지 기술 개발을 주도하는 곳이 바로 에너지연이다. 2050년 탄소 배출 제로를 목표로 △태양광·풍력 등 자연 에너지 △수소경제사회와 △고효율 저탄소 사회 실현 △탄소계에너지 청정활용을 위한 기반 기술을 연구하는 조직이다. 지난 20일 김 원장을 만나 에너지 기술 R&D 현황과 정책에 대한 소신을 들어봤다.

-미국 바이든 대통령 당선인이 파리기후 변화협약에 재가입하겠단 약속을 첫 공약으로 제시했다. 에너지 기술 분야는 물론 경제 패러다임에도 중요한 변수가 될 것 같다.

▶이제 기업들도 탄소 저감 노력을 하지 않으면 글로벌 경쟁에서 살아남을 수 없는 시대다. 가령 해외에서 생산되는 LG화학 자동차 배터리의 경우 재생전력을 이용해 개발한다. 배터리 공급사들이 아예 그런 요구를 하고 있다. 애플 등 정보기술(IT) 기업들이 제조공정에 경쟁적으로 친환경 요소를 도입하는 것도 마찬가지다. ESG(환경·사회·지배구조)가 이미 세계적 경영 흐름으로 자리잡았다. 우리나라는 2019년 기준 전세계 이산화탄소 배출량의 1.9%를 발생하는데 이는 경제협력개발기구(OECD) 회원국 중에 5번째이다. 지금이라도 친환경 재생 에너지 개발 기류에 적극 편승하는 것이 바람직하다.

- 우리 정부가 2050년까지 탄소 중립을 실현하겠다는 목표를 제시했다. 만만치 않은 도전목표다.

▶우리나라 이산화탄소 발생량의 42.6%가 화력발전을 비롯한 전환부문에서 나온다. 그다음이 산업체 33.6%, 수송 15.5% 순이다. 문제는 2018년 기준으로 전기 사용량이 570 테라와트아워(TWh · 1테라와트=1조 와트)인데 앞으로 그 수요가 더 늘어날 것이란 점이다. 요즘 집 주방에 가면 가스레인지 보다는 인덕션을 더 많이 쓴다. 사람들은 더 편한 것을 쓰고 싶어 하고 대부분 전기를 동력원으로 삼는다. 2050년엔 829TWh 전기가 필요할 것으로 전망된다. 지금보다 1.5배의 전기를, 이산화탄소를 발생하지 않는 발전으로 바꿔야 하는 데 쉬운 과제는 아니다.

-우리나라의 재생발전 이용률은 어느 정도인가.

▶우리나라의 경우, 24시간 기준으로 태양광 이용률은 약 16%, 풍력은 20~25% 수준으로 재생에너지가 풍부한 해외 지역보다는 이용률이 낮다. 국내 태양광 발전단가는 kWh당 0.115달러로서 중국 0.064달러의 약 2배이다. 심지어 포르투칼에서는 0.0132달러인 지역도 있다. 풍력 자원 효율도 상대적으로 낮다. 바람 세기가 10미터퍼세크(m/s)가 돼야 이상적인데 제주와 서남해권은 평균 풍속이 7~8m/s 정도이다.

-재생에너지의 효율성을 높이기 위한 대안은 있는가.

▶많은 시도가 이뤄지고 있다. 이를테면 세계 최고 효율의 다중접합 태양전지 조기 상용화로 현재 태양전지 효율 20~23%를 35% 이상 높일 것이다. 이 기술은 기존 태양전지와 같은 면적에서 더 많은 전기를 생산할 수 있다. 땅 면적이 좁은 우리나라에선 도시형 태양광도 새로운 대안이 될 수 있다. 모든 빌딩에 벽 색깔 같은 태양전지, 또는 유리창 같은 태양전지를 설치하는 것이다. 효율이 30%가 넘는 ‘유연 박막 태양전지’는 자동차나 전광판 등에 적용할 수 있다. 태양전지의 효율을 획기적으로 높이면 우리가 필요한 전력의 60% 이상을 깨끗한 전기로 공급할 수 있다. 우리의 세계 최고 조선,해양플랜트 기술과 풍력발전기술이 융합된 저비용 고효율 해상풍력설비의 보급이 확산되면 재생전력 비중은 더 크게 늘어날 것이다.

-수소경제 사회 실현을 위한 기반 연구사업에선 어떤 성과가 있나.

▶가장 중요한 건 수소를 최대한 비용 효율적으로 생산하는 일이다. 에기원은 도시가스를 개질해 고순도 수소를 생산하는 기술을 개발했다. 전국 곳곳에 설치된 기존 도시가스 파이프라인을 활용해 수요처 인근에서 99.999%의 고순도 수소를 대량 생산할 수 있다. 수소를 실어 나르는 물류비용도 대폭 줄일 수 있다. 일본 오사카가스 수소생산유닛과 비교해 설치비용이 2분의 1 수준이고, 수소 생산 가격도 30% 싼 6000원/1㎏ 수준이다. 이 기술을 이전 받은 중소기업이 평택 중기거점 수소생산시설 입찰에서 수소생산패키지 제작 사업자로 선정됐다. 석유와 석탄 등 화석연료에서 수소를 추출하면 온실가스가 다량 배출돼 일명 ‘그레이 수소’가 된다. 태양광과 풍력 등 재생에너지를 공급해 물을 분해한 것이 ‘그린 수소’다. 흐린 날은 발전량이 적고, 맑은 날은 많은 식으로 간헐적이고 부하 변동성이 크다는 게 재생에너지의 단점이다. 이런 특성 속에서도 안정적으로 수소를 생산할 수 있는 수전해 핵심 원천기술도 확보했다.

-수소 에너지의 저장과 운송 연구도 중요하다.

▶암모니아 기반 수소 저장기술도 연구하고 있다. 우리 신재생 에너지 자원으론 그린 수소를 내부에서 100% 조달할 수 없다. 일부는 해외의 재생에너지가 풍부한 지역에서 재생전기를 생산해서 이를 이용하여 물을 전기분해한 그린 수소를 들여와야 한다. 암모니아는 쉽게 액화돼 수소 에너지 저장과 운송이 쉽다. 다른 수소 저장매개 방식에 비해 수소 저장 용량도 높아 대량·장거리 저장 및 운송에 유용하다. 기존 LNG선을 그대로 쓰면 된다. 다른 나라에서 생산된 저가의 그린수소를 활용할 수 있는 요소기술이라고 보면 된다. 이 같은 다방면의 노력으로 수소경제사회를 반드시 이뤄낼 것이다.

-내부 조직문화 혁신에도 적극적이라고 들었다.

▶출연연은 파급효과가 큰 탁월한 연구 성과를 창출해야 한다. 탁월한 성과는 집단지성을 활용하는 협업 과정에서 나온다. 유사한 분야 연구원들을 모두 모아서 지식소통 워크숍을 정기적으로 개최하고 있다. 도움을 주고 도움을 받은 연구원들에겐 인사평가에서 가점을 준다. 매년 말 전체 구성원들이 참여해 모든 연구성과를 공유하는 ‘에너지연 컨퍼런스’도 개최할 예정이다. 이를 통해 더 맑은 지구와 더 강한 경제를 만드는 연구원을 만들겠다.

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