최윤석 선임연구원 / 한국에너지기술연구원 고온수전해연구실

비행 자동차’, ‘한 알로 끼니를 해결하는 영양제’, ‘해외여행처럼 즐기는 우주여행’. 이런 모습은 흔히 떠올리는 미래 사회의 풍경이다. 놀랍게도 이러한 상상들이 하나둘씩 현실로 다가오고 있다. 하지만 인류의 생존을 위협하는 기후위기가 심화되면서, 미래 도시를 설계하는 데 있어 ‘탄소중립’을 실현할 수 있는 지속 가능한 에너지에 대한 관심이 화려한 첨단 과학보다 더 큰 주목을 받고 있다.

기후위기 시대, 에너지 관점에서 지속 가능한 미래 도시의 주요 모습 중 하나로 떠오르는 것이 바로 ‘수소도시’다. 수소도시는 화석연료 대신 수소를 주요 에너지원으로 사용하는 친환경 도시를 말한다. 수소는 연소 과정에서 오염 물질을 배출하지 않고 물만 남기기 때문에 가장 이상적인 '청정에너지'로 평가받는다. 이러한 수소 에너지는 발전소, 교통수단, 가정의 에너지 시스템 등 도시 전반에 걸쳐 적용될 수 있어 미래 도시의 핵심 에너지로 주목받고 있다.

수소도시에서 살아가는 우리의 일상은 어떻게 달라질까?

우리의 일상에서 빼놓을 수 없는 전기는 수소 연료전지 발전소와 암모니아 발전소에서 만들어진다. 이 발전소는 온실가스를 거의 배출하지 않으면서도 안정적인 전력 공급이 가능하다. 이는 환경 보호와 에너지 자립을 동시에 달성할 수 있다.

교통에도 큰 변화가 있다. 지금의 휘발유나 경유 연료 대신 수소를 연료로 사용하는 자동차와 버스가 주를 이룬다. 수소차는 달리는 동안 공기를 정화하는 역할도 하기 때문에 ‘움직이는 공기청정기’라고 불리기도 하며, 수소차의 보급을 통해 도로에 매연 없는 도시가 완성된다. 또한 수소차의 연료를 공급하기 위해 수소충전소는 기존 주유소를 대체한다, 이들 충전소에서는 수소를 압축된 상태로 자동차에 주입하며, 충전 시간은 3~5분 정도로 전기차보다 훨씬 빠르다.

가정이나 대규모 주거 공간에서는 수소 연료전지가 설치되어 전기와 난방을 스스로 해결할 수 있게 된다. 연료전지의 작동을 위해 현재 도시가스를 공급하듯 수소가 공급될 것이다. 이러한 분산 발전은 수소로 생산한 전기와 열이 항상 가정에 공급되어 정전 걱정 없이 안정적으로 전기를 사용하는 삶이 가능해진다.

그 외에도 수소 드론, 수소 열차와 같은 까지 다양한 분야에서 수소 기술이 적용된다. 이를 통해 물류, 교통, 항공 등 우리의 일상적인 이동과 운송 방식에 대한 에너지원 역시 근본적으로 변화할 것이다.

우리나라는 2019년 ‘수소경제 로드맵’을 수립하며 수소 중심 사회로의 전환을 본격적으로 추진하고 있다. 2040년까지 수소차 620만 대 보급, 수소충전소 1,200개 설치, 수소 연료전지 발전 용량 15GW 달성을 목표로 하고 있으며, 이를 실현하기 위해 울산, 전주·완주, 안산, 포항, 보령 등에서 여러 지자체에서 수소도시 실증사업을 활발히 진행하고 있다.

그러나 수소도시를 현실화하기 위해 해결해야 할 과제도 존재한다. 가장 큰 과제는 청정수소 제조 단가를 낮추는 것이다. 현재 천연가스 개질 방식으로 수소를 생산하는 데에는 탄소 배출 문제가 존재하며, 이를 해결하기 위해 태양광이나 풍력 등 재생에너지를 활용한 수전해 방식이 주목받고 있다. 우리나라는 2040년까지 수소 제조 단가를 1kg당 3,000원 이하로 낮출 계획이다. 이를 위한 기술 혁신과 생산 효율의 향상, 장치 비용의 절감은 수소도시를 현실화하는 열쇠가 될 것이다.

매연과 기후위기로부터 자유로운 도시, 더 깨끗한 공기와 안정적인 에너지를 누릴 수 있는 수소도시. 이러한 미래는 더 이상 먼 미래가 아니라 지금 우리의 선택과 노력에 따라 충분히 실현될 수 있는 목표이다. 우리가 만드는 더 깨끗한 미래, 그 중심에 수소가 있다.