[화력발전, 이대로 괜찮나③]갈 길 먼 수소발전소, 다양한 에너지원 확보도 동반돼야

수소발전소, '그린수소' 확보 등 기술적 제약 산적…해결책 모색
에너지도 원자재 공급망 처럼 다변화 목소리

[인천=뉴시스] 김동영 기자 = 16일 낮 인천 옹진군 영흥면 영흥화력발전소 모습. 2023.10.16. dy0121@newsis.com

[인천=뉴시스] 김동영 기자 = 기후위기를 맞아 탄소배출을 줄이기 위한 노력이 전 세계적으로 이뤄지고 있다. 국내에서도 화력발전소의 ‘탈(脫)석탄’ 움직임이 활발하게 진행되고 있지만, 수소를 통한 무탄소 발전까지는 풀어야 할 과제가 산적해 있다.

특히 발전소 사용연료를 석탄에서 수소로 전환한다고 해도 온배수가 배출되는 등의 또 다른 환경문제를 해결하진 못해 에너지원을 다양화해야 한다는 목소리도 섞여 나온다.

26일 인천시에 따르면 ㈜한국남동발전 영흥발전본부는 영흥화력발전소의 사용 연료를 석탄에서 수소로 2044년까지 전면 전환할 계획이다.

수도권에서 유일하게 석탄을 이용하고 있는 영흥화력발전소는 1~6호기(5080㎿)를 운영하면서 수도권 전력 공급 20%를 차지하고 있다.

반대로 매년 3000만t 가량의 탄소를 배출하고 있어 인천의 최대 온실가스 배출원으로 꼽힌다. 이는 인천 지역 내에서 발생하는 전체 온실가스의 48.8%를 차지하는 수치다.

이에 영흥발전본부는 정부의 탈석탄 기조에 발맞춰 오는 2034년 가동연한이 도래하는 1·2호기를 시작으로 수소를 이용한 전력생산을 계획하고 있다. 또 2030년부터 3~6호기에 암모니아 20%를 혼소해 탄소 배출량을 줄이다가 가동연한이 다가오면, 순차적으로 수소 발전으로 전환해 무탄소 발전을 실현하겠다는 계획이다.

그러나 소수를 이용한 무탄소 발전까지는 넘어야 할 산이 많다.

먼저, 온실가스를 배출하지 않고 올바른 수소경제로 나아가기 위해선 태양열과 풍력 등 신재생에너지를 통해 만든 전기로 물을 분해해 얻는 ‘그린수소’를 통해 발전기를 운영해야한다. 하지만 친환경 수소인 그린 수소는 생산단가가 높아 경제성이 떨어진다는 단점이 있다. 더욱이 국내에서 생산하기까지는 상당한 시간이 걸릴 것으로 예측된다.

현재 사용 중인 대부분의 수소는 가격이 저렴하지만, 생산 과정에서 이산화탄소가 발생하는 그레이 수소다. 청정수소의 필수적인 수전해와 탄소 저장·포집·활용(CCUS) 기술은 상용화까지 갈 길이 먼 상황이다. 그린수소의 대량 생산은 아직 실증 단계에 머무르고 있다.

이어 수소 자원의 확보와 이를 옮기기 위한 기술력의 한계도 발목을 잡는다. 국내에서는 발전기를 돌리기 위한 수소의 양을 충분히 확보하기 어렵다. 때문에 그린수소 생산국으로부터 국내로 들여와야 하는데, 액화수소를 옮기기 위해선 영하 254도 상태를 유지해야하는 만큼 기술적인 제약이 따른다.

인천시 관계자는 “여러 제약조건 가운데 하나는 어떻게 에너지 자원을 국내로 가지고 올 것인가에 대한 기술적 문제”라며 “액화천연가스(LNG)를 옮기기 위해서는 영하 163도를 유지해야하는데, 아직 국내기술로는 힘든 부분이 있다. 그런데 액화수소의 경우 대략 영하 100도가 더 낮아, 현재 단계에서는 여러 해결책을 찾아봐야 한다”고 말했다.

일각에서는 수소발전이 탄소를 배출하지 않는 분명한 장점이 있지만, 온배수로 인한 해양생태계 문제는 해결해 줄 수 없는 것처럼 에너지원 확보의 다양성에도 초점을 맞춰야 한다고도 주장한다.

진정한 의미의 기후위기 대책이 ‘탈화석 연료’가 아닌 ‘에너지 다원화’라고 본 것이다.

강천구 인하대학교 에너지자원공학과 초빙교수는 "수소를 이용한 발전 시스템은 청정에너지 활용의 핵심이라고 봐야할 것"이라면서도 "에너지도 원자재 공급망 처럼 다변화해야 한다"고 강조했다. 이어 "그동안 우리나라는 석탄, 석유 등 화석연료에만 의존해왔지만, 앞으로는 풍력·수력·태양력과 같은 재생에너지를 통해 한정적인 에너지원을 다변화할 수 있는 포지션을 가지고 있어야한다"고 덧붙였다.

장정구 인천녹색연합 정책위원장은 “수소발전이 계획대로 시행된다면, 온실 가스 배출을 줄일 수 있어 대기오염을 줄이는 데 큰 도움이 될 것”이라며 “한가지의 에너지원에 집중하는 것보다 풍력, 수력, 태양력 등 다양한 재생에너지원을 확보하는 게 바람직한 기후위기에 대처하는 자세다”고 말했다.

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