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에너지

[전문가 기고] 발전·수송·산업 부문 탈탄소 수단으로서 수소의 역할

가스신문 · · 큐픽스 에너지 요약

[전문가 기고] 발전·수송·산업 부문 탈탄소 수단으로서 수소의 역할
사진: Giant Asparagus / Pexels · 분야 참고 이미지

박상욱 교수는 NASA 기후 데이터를 인용해 대기 중 CO₂ 농도가 2026년 8월 기준 428ppm에 도달했다고 밝혔다. 2021년 정부의 '2050 탄소중립 시나리오안'을 근거로 국내 CO₂ 배출이 발전 269.6Mton, 산업 260.5Mton, 수송 98.1Mton에 집중돼 있다고 정리했다.

기고는 재생에너지의 간헐성 보완 수단으로 수전해 기반 P2G, 수소·암모니아 가스터빈, 수소연료전지 발전을 제시하고, 산업 부문에서는 수소환원제철(HyRR)과 초고온 공정열 공급을 수소의 역할로 꼽았다. 수소의 질량당 에너지 밀도는 약 120MJ/kg으로 제시됐으며, LNG 배관망 혼입 수송 가능성도 언급됐다.

국내 추진 현황으로는 2024년 인천 일산 90톤급 액화수소 플랜트 상업운전, 2026년 연 330톤 이상 그린수소 플랜트 가동 예정, 2027년 두산에너빌리티 중심 400MW급 수소 전소 가스터빈 실증, 2028년 경주 108MW 수소연료전지 발전소 상업가동 목표가 소개됐다.

이 글에 나온 용어

2050 탄소중립

2050 carbon neutrality

2050 탄소중립은 2050년까지 한 국가의 온실가스 순배출량을 0으로 만드는 것을 목표로 하는 개념이다. 여기서 순배출량 0은 배출을 아예 없앤다는 뜻이 아니라, 배출한 양에서 산림 흡수, 탄소포집저장(CCS) 같은 흡수 제거량을 뺀 값이 0이 되는 상태를 말한다. 그래서 넷제로(net zero)라고도 부르며, 감축이 어려운 부문의 잔여 배출량을 무엇으로 상쇄할지가 핵심 쟁점이 된다. 전력 부문에서는 발전 과정에서 온실가스를 배출하지 않는 전원의 비중, 전력 수요의 전기화 정도, 계통 유연성 확보 수단이 함께 검토된다. 실무에서는 2050년 목표를 역산해 중간 시점의 국가온실가스감축목표(NDC)와 부문별 계획을 세우는 방식으로 활용된다.

수전해

water electrolysis

수전해는 물(H2O)에 전기를 흘려 수소(H2)와 산소(O2)로 분해하는 기술입니다. 화석연료 개질 방식과 달리 반응 자체에서 이산화탄소가 나오지 않기 때문에, 투입 전력이 무탄소 전원이면 생산된 수소도 무탄소 수소로 분류됩니다. 성능은 보통 수소 1 kg를 만드는 데 필요한 전력량(kWh/kg)으로 표시하며, 물을 수소와 산소로 나누는 데 필요한 이론상 최소 에너지는 약 39.4 kWh/kg입니다. 실제 설비는 손실 때문에 이보다 더 많은 전력을 쓰며, 설비 규모는 전기 입력 기준 kW 또는 MW로 표기합니다. 재생에너지 출력이 남는 시간대에 전력을 흡수해 수소로 저장하는 수단으로도 검토되며, 이 경우 설비 이용률이 경제성의 핵심 변수가 됩니다.

에너지 밀도Wh/kg, Wh/L

energy density

에너지 밀도는 배터리나 연료가 단위 질량 또는 단위 부피당 저장할 수 있는 에너지의 양을 뜻한다. 질량 기준은 중량 에너지 밀도로 Wh/kg 단위를 쓰고, 부피 기준은 체적 에너지 밀도로 Wh/L 단위를 쓴다. 같은 무게에서 더 많은 전력량(Wh)을 담을수록 전기차는 같은 배터리 무게로 더 멀리 가고, 휴대기기는 더 얇고 가볍게 만들 수 있다. 실무에서는 셀 단위 값과 팩 단위 값을 구분해서 보는데, 팩에는 냉각 장치, 케이스, 배선이 함께 들어가므로 팩 기준 Wh/kg는 셀 기준보다 낮게 나온다. 또한 출력을 나타내는 W나 kW와 혼동하기 쉬운데, 에너지 밀도는 얼마나 많이 담느냐(Wh)의 문제이고 출력 밀도(W/kg)는 얼마나 빨리 내보내느냐의 문제로 서로 다른 지표다.

액화수소°C

liquid hydrogen

액화수소는 기체 수소를 영하 253°C(-253°C, 절대온도 약 20K) 수준까지 냉각해 액체 상태로 만든 수소를 말합니다. 수소는 끓는점이 매우 낮아 액화하려면 극저온 설비가 필요하며, 이 온도는 액화천연가스(LNG)의 액화 온도인 영하 162°C보다도 훨씬 낮습니다. 액화하면 같은 부피에 훨씬 많은 수소를 담을 수 있어 한 번에 많은 양을 운송하거나 저장할 때 유리합니다. 다만 액화 과정 자체에 상당한 전력이 들어가고, 저장 중 열이 침투해 일부가 다시 기화하는 현상(보일오프)이 발생하므로 단열 성능이 중요한 설계 요소가 됩니다. 실무에서는 수소 충전소용 대량 운송, 장거리 해상 수송, 우주발사체 추진제 등에서 검토·활용됩니다.

이 글은 원문을 요약한 큐레이션입니다. 수치와 단위는 원문 기준을 유지했습니다.

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수소·연료전지이뉴스투데이·11월 4일

동해시, 수소특화단지 기업 유치 설명회 참가

국내 최초 액화수소 저장·운송 특화단지로 지정된 동해시가 수소 클러스터 인프라 구축에 이어 기업 유치와 투자 유치에 나선다. 동해시는 수소특화단지 지정과 수소 저장·운송 클러스터 착공을 진행한 상태다. 시는 기반시설 구축을 넘어 기업 입주와 투자 유치를 통해 수소 산업 생태계를 조성한다는 구상을 밝혔다. 시는 5일 일산 킨텍스에서 열리는 '2026 수소특화단지 기업유치 설명회'에 참가해 수소 저장·운송 분야 입주·투자 여건을 홍보할 예정이다.

액화수소 저장·운송 특화단지의 인프라 단계에서 기업 입주 단계로 넘어가는 국면을 보여주는 사례다. 다만 본문에는 유치 목표 기업 수나 투자 규모 등 구체적 수치는 제시되지 않았다.

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남부발전, 39.8MW 하이창원퓨얼셀 준공…국산 SOFC 첫 상용화

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11월 4일

한국산업특수가스협회, 제18회 안전관리세미나 개최

한국산업특수가스협회(회장 김승록)는 4일 서울 양재동 aT센터에서 회원사와 산업특수가스 사용업체 관계자 등 200여명이 참석한 가운데 제18회 안전관리세미나를 개최했다. 산업부, 기후부, 가스안전공사, 아시아산업가스협회 등이 후원했으며 에어퍼스트 김영호 부사장과 에어리퀴드코리아 나재훈 전무이사가 기후에너지환경부장관 표창을 받았다. 기후에너지환경부 고건우 사무관은 '정부 수소 안전정책 및 향후 전망' 발표에서 그동안 산업통상부가 맡던 수소 관련 법령을 기후부가 담당하게 됐으며 부처 간 협력을 통해 법령 체계를 갖추겠다고 밝혔다. 수소제품시험평가센터 장갑만 센터장은 2024년 수소충전소 안전밸브 분출 화재사고가 압축기 이상압력 설정값이 안전밸브 설정압력보다 높게 설정된 데서 비롯됐다고 설명하고, 압축기 과압안전장치 설정압력을 안전밸브 설정압력보다 낮게 설정하도록 코드를 개정했다고 덧붙였다. 에어프로덕츠코리아 현동석 팀장은 '산소시스템 안전관리와 사고예방'을 주제로 산소화재의 원인과 유럽산업가스협회(EIGA) 4대 예방책을 소개했다.

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강릉시청 수소충전소, 9~13일 안전점검 운영 중단

강릉시청 수소충전소가 시설 안전 점검으로 9~13일 운영을 일시 중단한다. 이번 중단은 '고압가스 안전관리법'에 따른 안전밸브 정기검사와 밸브 신설 작업을 진행하기 위한 조치다. 대체 이용 가능한 인근 충전소로는 평창 대관령, 속초 종합경기장, 속초, 동해휴게소(삼척방향), 삼척 교동 수소충전복합스테이션, 삼척 수소충전소가 안내됐다. 강릉시는 충전소 현장 현수막 게시와 전단 배부, 시 누리집 등을 통해 중단 일정을 사전 안내하고 있다. ㈜수소에너지네트워크가 운영하는 해당 충전소는 작업 완료 후 14일부터 정상 운영 예정이며, 진행 상황에 따라 일정이 일부 변경될 수 있다.

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한국동서발전은 11월 2일부터 이틀간 강원 동해시 현진관광호텔에서 'LCRI 해외전문가 초청 수전해 기술워크숍'을 개최한다고 밝혔다. 동서발전과 한국전력공사 전력연구원, 미국 전력연구원(EPRI)이 공동 주최하며 이정학 동해시장을 포함해 국내외 전문가 50여 명이 참석한다. EPRI 조 에스트라다 수석팀장과 베루즈 모테알레 기술책임자가 글로벌 수전해 상용화 동향, 대용량 수전해 설비 설계와 발전소 연계, 수소 생산비용 및 경제성 분석, 설비 신뢰성·내구성, 해외 실증사업 운영 경험을 발표한다. 둘째 날인 3일에는 동서발전 동해발전본부의 그린수소 연구개발 집적단지를 방문해 현장 기술교류를 진행한다. 동서발전은 동해본부에서 3.2MW 규모 태양광 발전설비를 활용한 수전해 기술개발과 2.5MW급 알칼라인 수전해 기반 수소생산기지 구축 등 실증사업을 수행하고 있다.

11월 2일