정부가 지난해 발표한 `수소경제 활성화 로드맵`에 따르면 우리나라는 오는 2040년 `수소경제 사회`가 될 전망인 가운데, 수소차와 연료전지를 양대 축으로, 수소경제를 선도할 수 있는 산업생태계가 구축될 예정이다. 수소사회 진입은 시작됐다. 수소차는 상용화됐고 수소열차도 곧 모습을 드러낸다. 탄소 시대의 에너지 속국에서 수소 시대를 주도하는 에너지 독립국을 향한 수소 에너지 개발도 진행 중이다. 특히 정부출연연구기관들은 관련 연구 개발을 통해 수소경제 사회를 앞당기는 데 역할을 하고 있다. 국가과학기술연구회는 산하 출연연의 이 같은 내용의 연구 성과를 담은 `출연연 기술, 꿰어야 보배` 시리즈 `수소`편을 공개했다. 내용을 소개하며 다가올 수소경제 사회를 그려 본다.

◇수소를 얻는 방법 = 수소는 쉽게 얻을 수 있고 에너지 효율성이 좋지만, 폭발 위험성과 유지 비용이 많이 든다는 단점을 지닌다. 연구자들은 보다 저렴하고 안정적으로 수소를 생산하는 방법을 찾고 있다. 한국에너지기술연구원은 도시가스 파이프라인만 연결하면 도심지나 수요처 인근에서 99% 이상의 고순도 수소를 저렴하게 생산·공급할 수 있는 현장생산형 고순도 수소 생산 유닛을 개발했다. 이 기술은 원천 설계와 엔지니어링 기술을 100% 국산화한 점이 특징이다. 에너지연은 또 자동화 합성 장치를 통해 기존 상용 촉매보다 수소 생산성이 1.9배 뛰어난 니켈 나노촉매를 구현했다. 재료연구소는 유휴 전력으로 친환경 수소를 저렴하게 분산·독립적으로 생산하는 수전해 기술을 개발해 막대한 에너지 관리 비용을 줄 일 수 있는 단초를 제공하게 됐다.

◇수소 연료전지 개발 = 가장 쉽게 떠올릴 수 있는 수소 사용법은 수소차다. 이미 상용화 단계에 있지만, 수소 연료전지의 성능과 안정성 개선이란 숙제가 남아 있다. 수소 연료전지는 탄소 담지체 위에 저온에서도 반응이 우수한 백금 나노촉매를 주로 사용하는데, 반복해서 쓰다 보면 쉽게 부서진다는 단점이 있다. 연구자들은 아예 새로운 개념의 연료전지를 개발하는 방식으로 문제 해결에 나서고 있다. 한국과학기술연구원은 가습 장치가 필요 없는 신개념 연료전지인 이중 교환막 연료전지 개발에 성공했다. 이 기술은 현재 수소전기차에 주로 쓰이는 연료전지 시스템을 더 가볍고 단순하게 만든다. 향후 장기 체공이 필요한 드론이나 무인 항공기 등의 주 전원으로도 활용될 예정이다.

◇수소 교통 실현 = 우리나라는 수소 활용과 관련해 세계적 수준의 기술력을 갖췄다는 평가다. 실제 2013년 세계 최초 수소차 양산에 성공했고 한 번 충전으로 609㎞(현재 기준 세계 최고 수준)를 갈 수 있는 수소차도 우리 기업이 만들었다. 한국철도기술연구원은 한 회 충전으로 600㎞ 이상(최대 속도 시속 110㎞) 주행 가능한 수소 철도차량을 오는 2022년까지 개발해 디젤 철도차량을 점진적으로 대체할 계획이다. 수소 철도차량 기술 개발로 탄소·미세먼지와 에너지 비용을 줄일 수 있고, 관련 산업 활성화를 통한 일자리 창출 등이 기대된다. 한국표준과학연구원은 수소충전소에서 정량의 수소가 충전될 수 있도록 유량계를 검증할 수 있는 수소 유량 현장 교정 시스템을 개발했다. 향후 수소 상거래 신뢰도를 높이고 수소차 시장 확대에 도움을 줄 것으로 전망된다. 장진웅 기자

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장진웅
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