전력과 연계되는 수소경제, Power to Grid
전력과 연계되는 수소경제, Power to Grid
  • 울산제일일보
  • 승인 2019.04.18 20:33
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전력은 현대문명을 유지하는 가장 고급스러운 에너지원이다. 현재 모든 정보와 통신은 전력을 통해 유지되고, 가정에서든 산업체에서든 모든 기기의 동력원을 전기에 의존하고 있다. 2차 에너지원인 전기는 발전기가 발명된 이후에도 거의 모든 동력원을 화석연료로부터 얻어왔다. 그러나 지금은 지구환경 문제로 인해 ‘친환경 에너지’라는 새로운 에너지 패러다임으로의 전환이 요구되고 있고 전기 역시 마찬가지다.

새로운 에너지 패러다임의 중심에는 재생에너지와 수소가 있다. 재생에너지가 많이 보급된 서구에서는 전력생산 가격이 화석연료 가격보다 낮은 그리드 패리티(grid parity=태양광발전 단가와 화력발전 단가가 동일해지는 균형점을)에 도달해 있고 이는 우리에게도 곧 나타날 수 있는 상황이다. 정부는 2030년까지 국내 재생에너지 비율을 20%까지 높인다는 계획에 따라 총 100GW 규모의 재생에너지 발전설비를 구축할 예정이다. 이렇게 많은 재생에너지의 보급은 기후에 따른 재생에너지의 간헐적 특성에 따라 전력계통의 불안정을 일으키기도 한다. 또한, 재생에너지의 증가는 출력변동만큼 잉여전력이 발생하고 이를 활용하지 못하는 문제점도 발생한다.

계통이 불안하면 산업과 일상생활에 큰 불편이 생긴다. 가장 실용적인 해결방법은 전력 저장을 통한 수요공급 조정이다. 선진국들은 수소를 이용한 전력에너지 저장 방법을 새로운 대안으로 생각하고 있다. 재생에너지원에서 얻은 전기의 수전해를 통해 수소를 제조한 후 이를 고압으로 저장하고 있다가 필요할 때 연료전지를 통해 전기로 변환시키면 전력에너지를 저장할 수 있다. 바로 수소가 전력에너지 운반자 역할을 하게 되는 것이다.

화석연료에서 수소로 변화하는 에너지 패러다임에서 수소는 전기가 중심인 현대문명을 변화 없이 유지시킬 수 있는 에너지 캐리어 역할을 수행한다. 발전, 송전, 배전 등 전력이 수소와 융합하면 환경 및 에너지안보 측면의 문제점들을 해결할 수 있다. 이 중 하나가 그리드 재생에너지 전력, 전기분해, CO2 재활용(CO2 Recycle), 연료전지 연계 기술인 PtoG(Power to Gas) 기술이다. 풍력, 태양광 등에서 나오는 잉여전력 혹은 그리드 전기를 공급받아 수전해로 수소를 만든 다음 수소와 이산화탄소, 공기중질소 등과 결합시키고 메탄 혹은 암모니아로 변환시켜 활용하는 기술이다. 생산된 가스는 저장 후 파이프라인으로 운송되어 전력 또는 열, 수송용 연료로 공급된다. 유럽, 캐나다는 이미 1~2.5MW 규모의 설비들을 실증하고 있다. 이를 통해 계통의 안정성을 높이고 수소 변환을 통한 송전으로 송전손실을 줄일 수도 있다.

울산은 이 같은 PtoG 실증 및 상업적 보급에 아주 좋은 입지조건을 갖추고 있다. 수소연료전지 및 수소배관 등 수소인프라가 이미 구축되어 있고 수소공급지에 아파트, 대학 등과 연계된 산업단지가 위치해 마이크로 그리드 실증이 용이하다. 울산에서 계획하는 재생에너지와 이와 연계된 수소생산 설비로 수소를 얻는다면 연료전지발전 저장을 바탕으로 하는 수소경제사회의 에너지 인프라를 구축하는 모델을 만들 수 있다. 특히 한전의 마이크로 그리드와 연계된 수소 중심 마이크로 그리드를 구성해 수소 실증타운을 완성한다면, 설계 및 설치 운용을 통한 새로운 산업생태계가 지역에 구축되어 차세대 먹거리 창출도 가능할 것이다.

수소를 중심으로 한 P2G, 마이크로 그리드와 같은 친환경에너지 시스템은 정보 IOT 등과 결합되어 울산에서 새로운 에너지 산업을 창조해낼 수 있다. 에너지 변화가 산업 변화를 이끌 수 있다. 수소에너지 시대는 연료전지·수전해·수소저장과 같은 새로운 핵심기술 개발과 연계되어 에너지·환경·전력·발전·수송 및 화학공정 분야에서 새로운 산업을 형성하게 될 것이다. 수소사회의 실현은 수소연료전지 산업화와 함께 시작될 것이다. 수소연료전지 산업화는 기술의 개발·보급 활성화 정책에서 시작될 수 있고, 그 방안은 P2G와 같은 실증사업을 기반으로 자리 잡을 수 있다. 그 중심에 울산이 있다. 울산의 진보를 기대한다.

임희천 수소산업협회 기술부회장, 수소지식그룹 컨설팅 Lab. 소장





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