중학교 화학시간에 처음 배우는 원소 주기율표에서 수소는 원자번호 1번이다.

수소(水素)의 뜻 자체가 ‘물의 바탕, 성질’을 뜻한다. 영어 하이드로젠(Hydrogen) 역시 ‘물의 재료’라는 뜻이다.

수소는 우주 질량의 약 75%를 차지하고 바닷물의 10.8%가 수소로 이뤄져 있을 정도로 우주에서 가장 풍부하다. 수소의 질량당 에너지 밀도는 휘발유의 4배, 천연가스의 3배이며, 수소를 이용한 연료전지 발전효율도 47%로, 화력(35%), 태양광(17%)보다 높다. 이것이 수소가 차세대 에너지원으로써 각광을 받는 이유일 것이다.

현재 전 세계적으로 수소를 활용하여 에너지산업 영역으로 구축해 나가고 있는 분야가 ‘수소 전기차’ ‘가정용 수소연료전지’ ‘수소 운송기술’ 분야다.

‘수소 전기차’의 풀 네임은 ‘수소 연료전지 전기자동차’이다. ‘연료전지’(Feul Cell)란 수소를 집어넣으면 전기가 나오는 발전기이다. 현재 ‘배터리 전기차’와 ‘수소 전기차’간의 시장 선점 경쟁이 한창이다. 배터리 전기차는 충전시간이 길고, 주행거리가 짧은 반면 수소 전기차는 충전시간이 짧고, 인프라가 적다(비싸다). 한 연구에 의하면 연비, 원가, 충전시간을 고려해보면, 버스, 트럭, 상용차의 경우 <100~150㎞>를 분기점으로, 승용차의 경우 <350~700㎞>를 분기점으로 거리가 더 짧으면 배터리 전기차가 유리하고, 더 길면 수소 전기차가 유리하다고 한다. 따라서 ‘규모의 경제(대중화)’가 실현되면 주행거리가 길고 충전시간이 짧은 수소 전기차의 경쟁력이 훨씬 높을 것이다.

일본은 ‘가정용 연료전지(에네팜)’ 분야에서 가장 앞서고 있다. 에네팜은 수소와 산소가 반응할 때 나오는 열을 ‘난방’과 ‘온수’에 이용하는 방식이다. 에네팜이 주목을 받는 이유는 에네팜의 친환경성과 높은 에너지 효율, 그리고 재해 등에 대비할 수 있다는 점이다. 일반 가정에서 에네팜을 1년간 사용하면 석유, 천연가스 등의 1차에너지 사용량을 23% 줄이고, 이산화탄소 배출을 38% 억제할 수 있다. 에너지 효율 역시 기존 화력발전소 등을 통해 가정에서 사용하는 에너지는 발전량의 35%~40%대에 그치지만, 에네팜의 경우 70~90%에 달해 에너지 절약과 친환경성에 있어 뛰어나다. 그리고 지진이나 태풍 등의 재해로 정전사태가 일어나도 자가 발전이 가능하여 비상용 전원과 용수의 확보가 가능해 재해에 대비할 수 있는 장점이 커, 2011년 동일본대지진 이후 에네팜이 갖고 있는 ‘방재성’에 관심을 갖는 소비자가 늘어났다.

호주는 ‘수소시대의 중동’을 꿈꾸고 있다. 호주에는 남한 면적의 5.5배 되는 ‘필바라 사막’에 태양광 패널을 설치하여 2040년까지 원자력 발전소 2만곳에 맞먹는 전기를 생산할 계획이지만 문제는 호주에는 이 에너지를 ‘쓸 사람’이 없다는 점이다. 그래서 호주는 태양광 발전으로 만들어진 전기를 물로 분해하여 ‘수소’를 만들어 석유처럼 팔 계획이다. 여기서 생산된 수소를 액화해서 암모니아로 변환하여 저장-운송하는 기술을 선점한다면 <에너지 혁명>으로 이어져 수소산업을 선도할 수 있다.

세계 수소산업의 현황에서 보듯이 수소의 생산, 활용, 저장, 운송분야에 있어 치열한 기술혁신경쟁이 벌어지고 있다. 이러한 점에서 ‘2030 세계 최고 수소도시 구현’이라는 비전을 선포하고 수소산업을 중점 육성하는 울산시의 정책은 다시 한번 ‘산업수도 울산’으로 도약을 기대하게 한다.

서지동 울산시설공단 문화복지관리처장

경상일보, KSILBO

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