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"원전으로 그린수소 대량생산 가능" 탈원전 갈등 해법 될까

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"원전으로 그린수소 대량생산 가능" 탈원전 갈등 해법 될까

서울대 주한규 교수 "원전 저렴한 전기로 만든 친환경 수소, 태양광보다 경제성 높아"
경일대 박진남 교수 "자원 부족 국내 여건에선 그린수소 자급자족 방법은 원자력뿐"
2040년까지 연 526만톤 수소 필요, 재생에너지 수소생산 100만톤 그쳐 "원전활용 필요"

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2019년 12월 6일 울산 울주군 한국수력원자력 새울원자력본부에서 성윤모 산업통상자원부 장관, 김종갑 한국전력 사장, 정재훈 한국수력원자력 사장 등 관계자들이 참석한 가운데 신고리3,4호기 준공 기념식이 열리고 있다. 사진=한국수력원자력
온실가스와 오염물질을 배출하지 않는 친환경 '그린(green) 수소'의 대량생산이 원자력발전소에서 가능하다는 주장이 잇따라 제기되면서 정부가 추진하는 수소경제 구현은 물론 현재 정부·환경단체-야당·원전업계 간에 '탈원전' 갈등을 풀 수 있는 해법이 될 수 있을지 관심이 모아진다.

17일 에너지업계에 따르면, 최근 원전을 이용한 그린수소 대량생산의 경제성을 주장하는 학계의 보고서가 잇따라 제시됐다.

서울대 주한규 교수(원자핵공학과)는 지난해 11월 에너지경제연구원이 발간한 '세계원전시장 인사이트' 보고서에서 "우리나라 원전은 발전원가가 저렴해 수전해 수소생산에 경제성이 있다"고 밝혔다.

이달 11일 역시 에너지경제연구원이 발간한 '에너지포커스 2019년 겨울호'에서 경일대 박진남 교수도 "자원이 부족한 국내 여건을 고려할 때 대량의 그린수소를 자급할 수 있는 방법은 원자력을 활용하는 방법 뿐"이라고 주장했다.

우선 주한규 교수는 '가압경수로 기반 수소 생산 조언'이라는 제목의 보고서에서 "우리나라 원전의 발전원가는 2016년 기준 1킬로와트시(㎾h) 당 54원"이라며 "원전 발전단가와 정상적 이용률을 적용하면 원자력 수전해 수소 가격은 1킬로그램(㎏)당 약 3500원 선이 된다"고 말했다.

원전에서 생산하는 전기를 이용해 물을 전기분해해 수소를 생산하면 현존하는 원전 기술만으로도 태양광 등 재생에너지를 통해 수전해로 생산하는 수소보다 절반 이하의 가격으로 '그린 수소'를 대량 생산할 수 있다는 설명이다.

주 교수에 따르면 이같은 '원자력 수소'는 현재 1㎏당 3000원 선인 '천연가스 증기개질법' 생산단가보다 비싸지만 천연가스 증기개질법은 온실가스를 배출하는 만큼 '그린 수소'라 하기 어려울 뿐 아니라 향후 탄소세 등을 감안하면 증기개질법과 비교해도 경제성이 있을 것으로 전망된다.

나아가 주 교수는 가압경수로에서 생산되는 고온의 수증기를 전기분해하는 '고온 수전해' 방식을 활용하면 일반 '저온 수전해'보다 수소 생산 효율을 30% 더 높일 수 있다고 지적했다.
주 교수는 "수소는 에너지저장장치(ESS)로서의 기능도 갖고 있기 때문에 간헐성이 약점인 재생에너지 확대에 유력한 수단"이라면서도 "그러나 수전해 시설은 유한한 설비수명을 갖기 때문에 간헐성이 높은 태양광, 풍력발전보다 상시가동이 가능한 원전에서 더 가치있게 활용될 수 있다"고 말했다.

박진남 교수는 '수소생산 기술의 현황과 정책 제언'이라는 제목의 보고서에서 부생수소를 비롯해 화석연료, 수전해, 바이오매스, 원자력, 생물학·광화학 등 방법을 이용한 수소생산 기술을 소개하고 차세대 원전기술로 불리는 '초고온 가스 원자로(VHTR)'를 이용하면 더 효과적으로 그린 수소를 대량생산할 수 있다고 소개했다.

물은 전기를 가하면 수소와 산소로 분해되지만 900℃까지 데워 황, 요오드 등 촉매를 추가하면 전기 없이도 수소와 산소로 분해된다.

VHTR은 헬륨 기체를 사용해 약 950℃까지 고온의 열을 공급할 수 있는 원자로로서 기존 원전과 같이 증기로 터빈을 돌려 전기를 생산할 뿐 아니라 황, 요오드 등 촉매를 활용한 '열화학' 공정을 통해 수소까지 생산할 수 있는 차세대 원자로이다. 다만, 900℃ 이상 고온을 견딜 수 있는 기재자 개발 등 아직 해결해야 할 과제가 많아 개발에 아직 좀 더 시간이 필요하다.

박 교수는 "초고온 가스 원자로와 열화학 공정은 아직 미완성의 기술로서 기술개발에 장기적인 투자가 필요하지만 개발 시에는 그 가치가 매우 높다"고 평가했다.

지난해 1월 정부가 발표한 '수소경제 활성화 로드맵'에 따르면 오는 2040년까지 연간 약 526만톤의 수소가 국내에 공급될 예정이다.

그러나 한국원자력연구원에 따르면, '제3차 에너지기본계획'에 제시된 대로 2040년 국내 전력공급의 35%를 재생에너지로 공급하고 이 재생에너지로 생산한 전기 중 약 20%를 수소생산에 활용한다 하더라도 국내에서 만들어낼 수 있는 수소의 양은 연간 100만 톤이 채 되지 않는다.

2040년 기준 국내에서 생산하는 '그린 수소'로 국내에 충당할 수 있는 양은 전체 국내 수요의 20%에 크게 못 미친다는 얘기다.

따라서 정부는 국내 수소 부족분을 호주 등 해외에서 수입하는 방안에 무게를 두고 있다.

반면에 원전업계 일각에서는 원자력을 이용한 그린수소 생산이 수소의 국내 자급도를 높일 수 있을 뿐 아니라 현재 논란 중인 탈원전 정책의 해법이 될 수 있다고 지적하고 있다.

원자력 학계 교수는 "정부가 신한울 3·4호기 건설을 중단한 이유 중 하나는 이미 국내 발전설비용량이 충분해 더 이상 원전이 필요없다고 판단하기 때문"이라고 지적했다.

그는 "현재 공정률 10% 안팎인 신한울 3, 4호기 건설을 재개하고 약간의 설비만 추가해 수소를 생산하면 8000억 원의 매몰비용과 원전업계의 고사를 막을 뿐 아니라 경제성 갖춘 그린수소를 국내에서 자급할 수 있다"고 주장했다.


김철훈 글로벌이코노믹 기자 kch0054@g-enews.com