에너지 기후변화 관련자료

[토론회]”수소경제 어떻게 볼 것인가”-수소경제의 허와 실

3178_이상훈_수소경제 어떻게 볼 것인가.pdf

“수소경제 어떻게 볼 것인가”

수소경제의 허와 실

이상훈 환경운동연합 정책기획실장

시작하며

고유가가 석유 고갈의 징후로 해석되고 화석연료 이용에 따른 기후변화가 점점 더 강한 현실적
인 위협으로 등장하는 시기에 ‘수소경제’가 주목을 받고 있다. 수소경제에서 말하는 수소 이용
은 연료전지를 기본으로 한다. 내연기관보다 효율적이고 공해 배출이 없는 연료전지가 상용화된
다면 이것의 파급효과는 증기기관의 영향을 상회할 것이다. 수소-연료전지 혁명이라고 해도 과언
이 아니다. 석유 자동차는 연료전지 자동차로 대체되고 가정에 가스 보일러는 가정용 연료전지열
병합 설비로 바뀌며 병원, 상가, 학교 등 공공․상업건물에 발전용 연료전지에서 전력과 열을 생
산할 것이다. 심지어 휴대폰이나 노트북 등 소형 가전제품에도 연료전지가 쓰인다. 자동차 이용
이 유발한 대기오염이 사라지고 멀리 떨어진 대용량 발전소에서 송전선로를 거쳐 전력공급을 받
을 일도 점점 줄어들 것이다. 꿈 같은 일이지만 지금 각국에서 그리는 수소경제의 그림이다.
그런데 수소경제가 성립하려면 수소를 충분히 생산할 수 있어야 하고 값싸게 수소를 저장하고
연료전지를 만들어야 한다. 이런 점들을 짚어보면 수소경제는 우리가 지속적으로 추진해야 할 미
래상이지만 아직은 멀리 있는 그림이다. 수소경제와 관련된 각종 계획에도 수소저장 기술과 연료
전지 기술이 성숙되는 시기를 2020년대로 잡고 있고 본격적 시장형성 시기는 2030년대 전망한
다. 수소 생산을 둘러싸고 논란도 많다. 원자력수소, 석탄수소, 재생가능에너지 수소 등 다양한
개념들이 등장한다. 화석연료를 개질하거나 전기를 투입해야 수소를 얻을 수 있기 때문에 1차 에
너지가 무엇인지가 매우 중요하다. 최근 미국과 일본을 휩쓴 수소경제에 대한 환상이 한국 사회
에 상륙하면서 에너지 정책의 근간을 흔들고 있다. 수소경제의 옷을 입고 기존의 화석연료와 원
자력체제로 회귀할 가능성도 보이고 있다. 수소경제가 지속가능한 에너지체제와 조화를 이루기
위해선 냉정하고 차분한 접근이 필요하다. 냉정한 현실주의만이 지속가능성에 기초한 수소경제
를 이룩할 수 있다.

석유 자동차의 대안 수소 연료전지

수소․연료전지는 석유고갈과 기후변화로 대두되는 에너지 위기를 해결하는 핵심어 중에 하나라
는 것은 분명하다. 2005년 2월 16일부터 발효된 교토의정서는 화석연료체제가 저물어간다는 강력
한 신호이다. 특히 수소․연료전지는 수송분야에서 석유와 내연기관을 대체할 유력한 기술이다.
연료전지는 수소시대의 핵심기술이다. 연료전지는 수소연료와 산업․수송․건물에서 필요한 전기
를 연결하는 핵심적인 연결망이다. 그래서 지난 수십 년간 수소․연료전지 분야에선 연료전지
즉, 수소를 이용하는 기술에 연구가 집중되었다. 수송용 연료전지 개발에 자동차업체들은 사활
을 걸고 있다.
수소 연료전지 자동차가 주목받는 이유는 석유 위기가 임박했기 때문이다. 수송에너지의 90%는
석유이다. 그런데 다른 화석연료에 비해 석유는 가채연수가 짧고 지역적으로 편중되어 있어 가
장 수급 불안의 위험이 큰 에너지이다. 석유 부족 사태가 빚어진다면 특히 수송분야에서 심각한
혼란과 타격이 발생할 수 있다. 그래서 미국은 수송분야 석유의존도를 낮출 목적으로 천연가스
와 석탄에 기반한 수소경제로의 이행을 서두르고 있다. 화석에너지를 1차 에너지로 이용하더라
도 수소 연료전지 이용은 온실가스를 저감하는데 기여할 수 있다. 가솔린엔진은 1km를 달리는데
150g이 넘는 이산화탄소를 배출하지만 디젤엔진은 150g 미만, CNG 차량은 이 보다 약간 적은 이
산화탄소를 배출한다. 그런데 기술 전환을 통해 천연가스에서 메탄올이나 수소를 생성하여 연료
전지 자동차에서 이용한다면 천연가스 개질 과정을 포함하더라도 이산화탄소 배출량은 주행거리
1km 당 100g 전후로 줄어둔다. 그런데 화석연료가 아니라 재생가능에너지에서 생산한 메탄올이
나 수소를 내연기관에 연소한다면 주행거리 1km 당 이산화탄소 배출량은 30g 미만으로 크게 떨어
진다. 만약 이것을 연료전지에서 연소한다면 주행거리 1km 당 이산화탄소 배출량은 15g 미만으
로 크게 떨어질 것이다. 캘리포니아 주 등 서부 지역은 대기질 개선 차원에서 오염물질을 배출하
지 않는 수소연료전지 자동차 이용에 특히 관심이 많다.

부시의 수소경제 국가비젼

하지만 수소는 그 자체로는 자연계에 존재하지 않고 화석연료를 개질하거나 물을 전기분해하여
생성하는 연료이다. 수소경제가 환상인 까닭은 결국 수소를 생산하기 위한 새로운 에너지원이 없
으면 기존 에너지체제와 별반 다를 것이 없기 때문이다. 화석연료와 원자력 중심의 기존 체제하
에서도 수소경제는 가능하다. 내연기관이나 보일러보다 효율적이고 자체로는 공해물질을 배출하
지 않는 연료전지가 상용화되면 석유가 아니라 천연가스나 석탄가스를 자동차연료로 사용할 수
있고 전반적으로 에너지 효율을 향상할 수 있다. 그러나 화석연료나 원자력에 기반한 수소체제
는 기존 에너지 체제가 안고 있는 환경오염, 화석연료 고갈, 방사능 위험, 기후변화 같은 문제
를 궁극적으로 해결할 순 없다.
그런데 최근 석유 정점에 대한 경고와 유가 상승은 연료전지 자동차의 상용화 시점을 앞당기는
압력으로 작용하고 있다. 여기에 2003년 부시대통령이 수소 연료 이니셔티브를 발표하면서 연료
전지 자동차 개발을 중심으로 수소경제를 선점하려는 국제 경쟁이 가속화되고 있다. 미국이 수
소․연료전지 분야의 경쟁을 촉발한 것은 승용차 의존도가 높은 미국의 상황에서 석유에 의존하
는 수송의 대안이 시급한 것도 하나의 배경이다. 하지만 에너지 효율과 재생가능에너지 분야에
서 시장 주도력을 상실한 미국이 새로운 시장을 창출하고 주도하려는 속셈도 수소 드라이브 정책
에는 담겨 있다. 물론 수소 강행 정책은 부시행정부의 지지 기반인 전통적인 에너지 산업 특히
몰락해가던 원자력산업과 석탄 산업에 큰 선물이 되었다. 누가 보더라도 부시행정부의 수소연료
이니셔티브는 에너지 전환을 향하지 않는다. 수소경제의 이름으로 원자력발전의 대대적인 확대
와 석탄이용 촉진이 소리 높이 외쳐지고 있다. 탄소경제의 대안으로 등장한 수소경제가 탄소경제
의 생명을 연장하는 수단으로 이용되는 역설적인 상황이 빚어지고 있다.

부시 수소경제 국가비전의 한국판 ?

지난 3월 초 국가에너지자문회의에서 노무현대통령이 수소경제에 관심을 보인 뒤부터 환상은 더
욱 부풀려지고 더 넓게 전파되고 있다. 이젠 고유가나 기후변화 얘기만 나와도 수소경제가 도깨
비방망이처럼 해결사로 등장한다. 에너지 분야는 벌집을 쑤셔놓은 듯 요란하고 참여자들의 희비
가 교차하고 있다. 그동안 위험하고 꺼림직한 이미지를 지녔던 원자력계는 얼굴 가득 웃음을 머
금고 ‘친환경적 원자력 수소경제’라는 새옷을 갈아입기 위해 분주하다. 겨우 명맥을 유지하던
석탄이용기술 분야도 ‘석탄 수소’를 내세우며 당당하게 대우를 요구하고 있다. 반면 친환경적
수소경제의 토대이자 주역이 되어야 할 재생가능에너지 분야는 당황하는 기색이 역력하다. 뿌리
가 약한만큼 갑작스런 에너지 정치에 정신없이 흔들리고 있다.
산업자원부에서 조만간 노무현 대통령에게 보고하려는 “친환경 수소경제 구현을 위한 종합 마
스터 플랜‘은 부시행정부 수소경제의 한국판이다. 아니 전 세계에서 가장 앞서간 장밋빛 수소
미래이다. 2040년까지 최종에너지의 15%를 수소연료로 충당하여 에너지자립도를 23%로 높이고 기
준 전망 대비 이산화탄소를 20% 저감하겠다는 것이다. 이 계획이 실현되면 2040년 자동차의
1250만대가 연료전지 자동차이고 가정용 연료전지는 276만대 보급된다. 연료전지 발전용량만 1만
5천메가와트에 이른다. 수소경제와 관련된 부가가치생산액이 국내총생산의 7.6%에 이르고 75만개
의 새로운 일자리도 만들어진다.

수소경제 국가비전의 한계와 문제점

그런데 6월 하순에 만들어진 이 아름답고 풍요로운 비전은 아직 대통령에게 보고되지도 대중에
게 공개되지도 않았다. 이 수소경제 종합계획을 뒷받침하는 전제와 논리가 너무 허술한데다 수소
경제라는 옷을 벗기면 나타나는 에너지 수급 구조가 구태의연하기 때문이다. 대통령 보고를 앞
두고 가진 6월 27일 차관이 주재한 민관합동검토회의나 6월 30일 산자부 신․재생에너지정책심의
회에서도 수소 비전의 허술함과 문제점이 지적되었다고 한다.
수소 비전에 대한 비판은 여러 곳에서 쏟아진다. 가장 강력한 비판은 수소 생산 방식에 대한 것
이다. 너무나 당연하지만 수소경제에는 수소가 필요하다. 자연계에서 존재하지 않는 수소를 생산
하는 방식엔 여러 가지가 있다. 가장 손쉽고 현재 널리 이용되는 것이 천연가스나 석탄가스 또
는 정유과정에서 나오는 부생가스를 개질하는 것이다. 그리고 물을 전기분해하면 순수한 형태의
수소와 산소를 얻을 수 있다. 전기분해에 필요한 전력은 기존 방식이나 재생가능에너지 발전에
서 나온다. 원자력계는 원자력수소의 총아로 등장한 고온가스냉각로를 이용해서 고온에서 물을
열분해하여 수소를 생산하는 기술을 연구 중이고 석탄분야에선 기존의 석탄가스화복합발전 기술
을 응용해서 석탄수소를 주창하고 있다. 가능성은 희박하지만 광 촉매나 특정 생물을 이용해서
물을 분해하여 수소를 생산하는 기술도 검토되고 있다. 원자력연구소의 설명처럼 수소는 자연
에서 발견될 때에는 물 또는 석유처럼 항상 다른 원소와 결합된 형태로 나타나기 때문에 에너지
를 투입하여 순수 수소형태로 바꾸어 주어야 한다. 이런 의미에서 수소에너지는 전기와 마찬가지
로 에너지담체(擔體, energy carrier) 또는 2차에너지이다. 쟁점은 결국 어떤 에너지원이 수소생
산의 중심인가로 환원된다. 정부의 수소 비전은 재생가능에너지가 상용화되는 2020년 이전에는
천연가스나 유휴전력, 부생가스에서 수소를 얻을 수 밖에 없다는 입장이다. 화석연료와 원자력에
서 수소를 생산하겠다는 것이다. 수소경제라는 포장을 걷고 천연가스와 원자력을 확대하겠다고
하면 보는 눈이 달라질 것이다. 아니나 다를까 원자력계는 물 만난 고기처럼 활력이 넘친다. 7
월 11일 과학기술부 김영식 기초과학국장은 언론을 통해 “앞으로 30∼35년후에는 4세대 원자력
과 핵융합 에너지가 에너지 공급의 양대 축을 형성하면서 전체 전력생산 비중의 60% 이상을 차지
할 것”이라고 말했다. 과기부는 오는 2020년을 목표로 개발되고 있는 제4세대 원자력시스템(Gen-
Ⅳ)에 이어 오는 2035년 상용화를 목표로 추진되고 있는 `핵융합 에너지’ 등으로 원자력의 에너
지 공급비중이 높이겠다는 구상이다. 이미 원자력수소생산 사업에 1조원 가까이 투자될 예정이
다.
그러나 제4세대 원전은 결점을 줄여 사양화되는 원전의 역사를 연장하기 위한 시도에 불과하
다. 1조원을 투입하여 기대한 효과가 나올 지도 의문이다. 이미 기술 신뢰성이 확보되고 경제성
이 날로 개선되는 재생가능 에너지 분야에 투자를 늘이는 것이 바람직하다.

두 번째 문제는 수소 비전에 거품이 들어가고 과장과 비약이 많다는 것이다. 수소 비전의 초안
엔 207조원의 비용이 소요될 전망이다. 대부분 민간 투자이기 때문에 정부 부담은 일부이지만
2020년까지 약 17조원이 필요하다고 한다. 재생가능에너지 분야의 투자나 화석연료, 원자력 등
기존 에너지 분야의 투자와는 별개로 수소의 제조, 저장, 이용에 필요한 정부 예산이다. 이렇게
수소분야에 새로운 예산이 투입된다면 기존 에너지 분야 예산을 조정해야 한다. 어디를 줄일 것
인가? 재원 조달과 예산 배분 문제를 떠나서 수소 비전이 실현되려면 일차 에너지 공급 전망이
먼저 수립되어야 한다. 최종에너지 전망은 있는데 일차 에너지 전망이 없다는 것은 앞뒤가 맞지
않는다. 2020년, 그리고 2040년에 수소를 재생가능에너지에서, 원자력에서, 화력발전에서, 천연
가스나 석탄에서 각각 얼마나 생산할 지 전망치가 필요하다. 그래서 수소 비전은 일차 에너지 수
급에 대한 전망에 기초해서 수립되어야 한다. 일차 에너지 수급과 별개로 작성된 수소 비전은 사
상누각이고 현실성 없는 유토피아이다. 명색이 국가의 에너지 미래를 좌우하는 거대 계획인데 대
통령이 지시했다고 해서 3개월만에 후다닥 수립하고 안팎의 반론과 비판을 의식하여 공개적인 의
견 수렴을 꺼리는 상황도 이 계획의 신뢰성과 생명력에 의구심을 자아낸다.

재생가능 에너지 수소로

재생가능 에너지는 위험한 에너지 원자력과 고갈되며 전쟁을 부르는 화석연료를 대체할 지속가
능하고 평화로운 에너지원이다. 유럽연합과 회원국들은 2050년까지 재생가능 에너지 비중을 50%
높이는 비전을 수립하고 단계적으로 계획을 추진 중이다. 수소경제는 재생가능 에너지에 기반해
야 한다. 효율이 높고 이용과정에서 오염물질과 온실가스가 배출되지 않는다고 하더라도 수소경
제가 화석연료와 원자력 기반한다면 에너지 위기는 더 심화될 것이다. 그리고 수소경제 자체의
성립과 유지도 어려울 것이다.
재생가능 에너지는 전세계적으로 가장 빨리 성장하는 산업 분야의 하나이다. 특히 풍력과 태양
광은 최근 매년 30%가 넘는 성장세를 보이고 있다. 재생가능 에너지에 대한 투자는 2003년보다 4
배 증가하여 2012년이 되면 연간 850억달러에 이를 전망이다. 세계 각국과 지역은 에너지 안보
를 강화하고 온실가스를 저감하기 위해 그리고 지역 대기질을 개선하기 위해 재생가능에너지 확
대에 노력하고 있다. 이런 선도적인 재생가능 에너지 확대 노력은 재생가능 에너지 시장 확대를
촉진하면서 다른 나라들의 분발도 자극하고 있다.
월드워치연구소는 이런 추세를 반영하면 2020년까지 풍력은 전 세계 전력의 12%를 담당하며 이
분야에서 약 200만명이 고용될 것으로 보고 있다. 유럽 풍력에너지협회는 2010년까지 유럽에 140
기가와트(GW)에 달하는 풍력발전기가 설치될 것으로 보며 여기에서 19-32만개의 일자리가 새로
생길 것으로 전망하고 있다.
유럽연합은 2010년까지 1차 에너지의 12%, 전력의 22%를 재생가능에너지로 충당할 계획이다.
2010년까지 재생가능 에너지 비중을 12%로 높이면 재생가능 에너지 개발을 통해 2010년에 이산화
탄소를 3억2천만톤 줄일 수 있다. 이 저감량은 유럽연합의 온실가스 감축 목표량의 95%에 달한
다. 2020년까지 재생가능 에너지 비중을 20%로 높이면 이산화탄소를 연간 7억2천8백만톤 줄일
수 있다. 이를 통해 1990년 대비 유럽연합 온실가스 배출량을 17.3%까지 줄일 수 있다.
재생가능 에너지 확대에 가장 큰 장애요인 중 하나가 현재의 체제에서 기존 에너지원에 비해 경
제성이 떨어진다는 점이다. 그런데 시장이 확대되고 기술 개발이 촉진되면서 재생가능 에너지의
경제성은 날로 개선되고 있다. 일부 지역에선 풍력발전이나 소수력발전, 바이오매스 이용이 현
재의 조건에서도 기존 에너지와 비슷한 가격 경쟁력을 가지는 것으로 나타났다. 아래 표에 따르
면 풍력, 바이오매스, 소수력은 기존의 대용량 화력발전이나 원자력에 비해 발전 비용 차이가 크
게 줄거나 비슷해졌음을 보여준다.

*출처/ 환경운동연합

admin

에너지 기후변화 관련자료의 최신글

댓글 남기기