수소 발전 비중 5.5%까지 늘린다는데...낮은 경제성이 변수

LNG 발전을 대체할 차세대 전력원으로 수소 발전이 주목받고 있다. 특히 수소전소 터빈은 연소 과정에서 탄소가 발생하지 않아 국가온실가스감축목표(NDC) 달성에 크게 기여할 것으로 기대된다. 정부는 2038년까지 수소 발전 비중을 5.5%까지 높일 계획이다.

4일 산업통상자원부 등에 따르면 '제11차 전력수급기본계획 실무안'에서 수소·암모니아 전원 발전량은 2030년 15.5테라와트시(TWh), 2038년 32.5TWh로 늘어난다. 전체 발전량에서 차지하는 비중도 2030년 2.4%, 2038년 5.5%로 증가한다.

11차 전기본 총괄위원회는 2037~2038년에 설계수명 30년이 도래하는 석탄 발전소 12기를 양수발전이나 수소발전과 같은 무탄소 전원으로 전환해야 한다는 계획을 세웠다. 불가피하게 LNG로 전환하더라도 수소혼소 전환 조건부 LNG로 제한해 화력발전의 총량이 늘어나지 않도록 해야한다는 단서조항을 달았다.

전력 수요가 늘어남에 따라 신규로 편성된 설비에도 수소발전 물량이 상당 부분 포함됐다. 2033~2034년까지 1.5기가와트(GW)의 신규 설비가 필요할 것으로 예상되는데, 이를 수소혼소 전환 조건부 열병합 또는 무탄소 물량으로 배정했다. 또 2035~2036년까지 필요한 신규설비 2.2GW 중 1.5GW에 대해서도 수소전소 전원을 활용할 여지를 남겨뒀다.

수소 발전원은 수소를 다른 연료와 함께 태우는 '수소혼소'와 100% 수소만 사용하는 '수소전소'로 나뉜다. 수소혼소율이 높아질수록 이산화탄소 배출량이 줄어들고, 수소전소는 아예 '이산화탄소 제로'인 무탄소전원으로 꼽힌다. 현재는 두 기술 모두 활발한 연구개발(R&D)와 함께 실증 사업을 진행하는 단계다.

에너지 기업들은 수소 발전 기술 개발과 실증에 앞다퉈 나서고 있다. 한화임팩트와 한화파워시스템은 지난해 6월 수소 혼소율 60%의 수소 터빈 발전을 실증했다. LNG 발전에 비해 이산화탄소 배출이 22% 줄어드는 것으로 나타났다. 이어 지난해 11월 진행한 수소전소 실증 테스트에서는 자연 유입분을 제외하면 연소 중 이산화탄소 발생이 없다는 점이 확인됐다. 롯데SK에너루트는 1000억 원을 투입해 울산·미포국가산단에 있는 롯데케미칼 울산공장 부지에 20MW급 연료전지 발전소를 구축할 계획이다. 두산에너빌리티도 국책과제로 수소 혼소·전소 연소기를 개발하고 있으며, 오는 2027년 400메가와트(MW)급 수소전소 터빈을 개발 완료하겠다는 목표를 내걸었다.

정부는 무탄소전원인 청정수소가 국내 발전시장에 안착할 수 있도록 지난달 세계 최초로 청정수소발전 입찰시장을 개설했다. 올해 6500GWh 물량을 입찰에 부쳐, 연말까지 낙찰자를 발표할 계획이다. 발전 시점은 2028년까지로 잡고 있다.

다만 관련 기술이 상용화 단계까지 순조롭게 개발된다고 하더라도, 수소의 비싼 단가로 인한 경제성 문제가 수소 발전 확산에 걸림돌이 될 전망이다. 발전업계 관계자는 "향후 기존 발전소를 대체할 때 수소·암모니아 등 무탄소전원으로 전환하는 건 필수적"이라면서도 "아직까지는 수소 발전 효율이 '밑지고 돌리는 셈'이라 수소 생산기술에서 획기적인 발전이 필요할 것 같다"고 말했다.

최상현기자 hyun@dt.co.kr