인공지능(AI) 데이터센터, 반도체 생산시설의 확대로 인해 한국의 전력 수요가 급증하고 있습니다. 이러한 급증하는 수요를 충족시키기 위해 수소가 유연한 에너지원으로 주목받고 있습니다. 수소는 재생에너지의 간헐성을 해결하는데 중요한 역할을 할 것으로 기대되고 있으며, 원자력 등 다양한 에너지원과의 조화 속에서 수소의 수요처를 면밀히 분석해야 할 시점입니다.
남석우 한국과학기술연구원(KIST) 청정수소융합연구소장은 수소경제가 과거의 단순한 사용량 증가에서 벗어나 이제는 구조조정 단계에 접어들었다고 진단했습니다. 그는 수소가 장기 저장에 적합하면서도 공급이 빠른 에너지원임을 강조하며, 국내 AI 데이터센터의 확대와 3대 메가프로젝트 계획이 전력 확보에 시급한 과제로 부각되고 있다고 설명했습니다.
재생에너지는 일사량과 바람의 세기에 의존하기 때문에 간헐성이 존재해 수요와 공급이 불일치할 경우 많은 전기가 낭비됩니다. 남 소장은 이러한 문제를 해결하기 위해 수소가 필요하다고 주장하며, 생산된 에너지를 36시간 이상 장기 저장할 수 있는 수소의 장점을 부각했습니다. 데이터센터 건설은 비교적 짧은 시간에 완료될 수 있지만 발전설비와 송전망 구축은 시간이 더 소요될 수 있습니다. 이에 남 소장은 수소연료전지 발전소가 상대적으로 빠르게 구축 가능하다는 점을 강조했습니다.
또한, 청정수소융합연구소의 연구는 수소의 생산, 저장, 활용을 통합하는 ‘융합’ 개념에 중점을 두고 있습니다. 남 소장은 개별 기술의 성능이 아무리 우수해도 에너지 손실이 발생하는 점을 언급하며, 물리적 통합이 아닌 열적 통합의 중요성을 강조했습니다. 그가 언급한 암모니아와 고온 연료전지의 결합 기술은 이러한 융합의 좋은 예입니다. 암모니아를 이용해 연료전지에서 전기를 생산하면서 발생하는 열을 활용해 추가적으로 수소를 생산하는 방식으로, 에너지 효율성을 높일 수 있는 잠재력을 지니고 있습니다.
KIST는 유기물과 금속을 활용한 수소 저장 기술 개발에도 힘쓰고 있습니다. 유기물 기반 저장 방식은 기존 석유 운송 인프라를 활용할 수 있는 점에서 큰 장점을 가지고 있으며, 저장 과정에서 발생하는 열을 효율적으로 활용하는 수전해 기술과의 결합이 예상됩니다. 남 소장은 호주의 태양광 발전량이 많은 시간에 전력 가격이 마이너스가 되는 사례를 언급하며, 남는 전력을 수전해로 수소를 생산하고 이를 저장해 한국으로 운송하는 구상을 제안했습니다. 금속 기반 저장체는 특정 장소에 수소를 저장해 장기간 사용할 수 있는 가능성도 보여줍니다.
2033년까지 수소 생산 단가를 kg당 1달러로 낮추는 목표와 함께 수소 장주기 저장 기술을 상용화하기 위한 실증 연구도 진행되고 있습니다. 이를 위해서는 국내 실증과 해외 생산을 균형 있게 병행해야 한다는 점도 강조되었습니다. 남 소장은 한국이 수소 생산부터 활용까지 모든 과정을 국내에서 해결하려는 접근이 경제적 한계를 초래할 수 있다고 지적하며, 해외에서는 저렴한 재생에너지로 생산한 수소를 수입하는 전략을 제시했습니다. 이와 함께 한국 기업들이 해외에서 수전해 플랜트와 저장시설을 구축하고 이를 기반으로 수소 공급망을 구축하는 방향도 모색하고 있습니다.
수소경제의 성공적인 정착을 위해서는 기술개발과 기업의 참여가 필수적입니다. 남 소장은 산업이 성장해야 하는데 불확실한 환경에서는 기업들이 참여하기 어렵다고 언급하며, 정책이 장기간 예측 가능하게 유지되는 것이 중요하다고 강조했습니다. 이러한 점에서 수소 에너지는 한국의 미래 에너지 전략에서 중요한 역할을 맡을 것으로 기대됩니다.
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