수소경제 성공은 안전·경제성에 달려
폭발위험에 대한 부정인식 해소위해
정부·기업차원 안전문화 육성 필요
지난 17일 문재인 대통령이 지역경제에 활력을 불어넣기 위한 올해 첫 지역경제투어로 울산을 방문해 “울산이 수소 생산, 저장 등의 기반과 여건을 갖춰 수소경제 선도도시로 조성하겠다”라고 정부의 미래 핵심정책인 수소경제 로드맵을 직접 발표했다. 울산은 정부의 전폭적인 지원을 바탕으로 2030년 세계 1위의 수소도시로 도약을 위한 야심찬 발걸음을 내딛고 있다. 수소경제가 계획대로 전개되면 온실가스·미세먼지, 에너지난 등 국가의 친환경 과제들이 해결될 것이다.
수소경제 성공여부는 안전과 경제성 확보에 달려있다. 현재 일부 국민들은 폭발위험성 등을 이유로 수소에 부정적인 인식을 갖고 있으므로, 정부는 수소 에너지에 대한 정확한 이해를 돕기 위해 관련 사이트 운영, 일반인들이 참여하는 포럼 개최, 지자체와 학교에서 체험학습 등을 실시해야 한다.
폭발관련 물성을 비교해 보면, 폭발범위는 수소(4.0~75.6V%)가 LNG(5.3~15.0V%)보다 넓고 최소점화에너지도 수소(0.013mJ)가 LNG(0.28mJ)보다 낮아 폭발발생 가능성이 높고, 폭연지수도 수소(550bar·m/s)가 LNG(55bar·m/s)보다 높아 폭발강도가 세므로 위험성이 크다. 또한 공기대비 비중은 수소(0.08)가 LNG(0.55)보다 가벼우나, 폭발을 일으키는 가연성가스의 크기를 나타내는 ‘가스의 위험도’도 수소(17.9)가 LNG(2.0)보다 높고, 강재에 흡수돼 연성·인성을 저하시키는 수소취화현상을 유발하기도 한다.
가끔 국내외 사업장의 수소폭발 사고를 매스컴을 통해 듣곤 하는데 도심 수소충전소 등 운영시 위험관리는 어떻게 할 것인가? 설계, 건설, 제조, 이동, 저장, 충전, 사용 등 각 단계마다 안전성 제고를 위해 다음과 같이 관리해야 한다. 첫째 사업장 설계단계에서 위험이 최소화되는 설비·안전장치·경보장치·특수수단 순으로 시스템안전을 적용한다. 둘째 공정, 작업, 운송, 제품 등 다양한 안전측면에서 적합한 위험성평가기법을 선정해 시행한다. 특히 공정안전측면에는 예비조사(PHR기법), 기본설계(HAZOP), 상세설계(HAZOP+LOPA, CA), 시운전(What-if) 및 변경(HAZOP+LOPA)시 누출·화재·폭발 등의 위험요인을 파악, 위험성평가를 한다. 이 때 설비(방폭), 안전장치(가스누출경보·긴급차단·압력방출 등), 안전시스템, 안전작업수칙 등 다중 안전방호벽을 구축하기 위해 기인물을 제거·대체·기술조치·운영조치·보호구(ESTOP) 순으로 적용한다. 셋째 아차사고, 경미한 공정사고 등이 발생시에도 근본원인분석기법(RCA)을 사용해 근원을 찾아 ESTOP 순으로 적용한다. 넷째 모든 임직원들이 주기적 안전 순찰·점검하고 그 결과를 보고하는 프로그램을 운영한다. 또한 충전소를 실시간 모니터링하며 배관, 밸브, 부품 등의 연결부위에 비누거품 등 누출검사를 주기적 실시하여 누출시 즉시 설비가동을 멈추도록 한다. 다섯째 비일상적 작업뿐만 아니라 일상적 작업 중 잠재위험성이 큰 경우 사전 안전작업허가 및 위험성평가를 한다.
한국이 타 국가대비 수소전기차, 연료전지의 기술이 앞선다고 하나, 안전경영시스템, 위험관리기법, 원천기술, 소재·자원 등은 뒤떨어져 있고 국민들의 안전의식이 아직 많이 부족하다. 수소경제 성공을 위해 정부는 수소경제 지원책과 함께 안전관련 선진 제도·프로그램·교육 등을 도입해 안전문화를 육성하고, 기업은 CEO가 안전을 최우선시하는 리더십과 선진안전경영으로 수소 제반시설을 글로벌 법적, 자발적, 고객 요건에 맞게 운영해야 할 것이다.
박현철 울산대 산업경영공학부 교수 전 한국솔베이(주) 총괄부공장장