“AI 시대 전력난, 원전 수소로 푼다”…재생에너지 한계 극복 제언

▲한국에너지학회와 한국수소및신에너지학회가 주최하고 한국수소연합, 한국과학기술연구원이 주관해 13일 서울 역삼동 과학기술컨벤션센터에서 개최된 'AI 시대 전력시스템 대전환과 수소의 역할' 포럼에서 참석자들이 기념 사진을 촬영하고 있다. 사진=이현진 기자

장주기 수소 저장 기술과 원전 연계 수소 생산 등을 반영해 에너지 시스템 전반을 재설계해야 한다는 제언이 나왔다. 특히 간헐성이 큰 재생에너지 발전을 보완하기 위해 수소를 활용하고, 국가 온실가스 감축 목표 달성을 위해 배관망 등 기반시설을 조속히 구축하고 생산과 소비를 연계하는 체계도 마련해야 한다는 것이다.

한국에너지학회와 한국수소 및 신에너지학회, 한국수소연합, 한국과학기술연구원은 13일 서울 역삼동 과학기술컨벤션센터에서 공동 주최·주관으로 'AI 시대 전력시스템 대전환과 수소의 역할' 포럼을 개최했다.

박은덕 한국에너지학회 회장은 '3대 메가프로젝트의 성공적 추진을 위한 전력수요 대응과 무탄소 전력시스템 전환 방안'을 주제로 발표하며 “AI 데이터센터와 반도체 시설에 24시간 안정적으로 무탄소 전력을 공급하기 위해서는 발전설비를 확대하는 데 그치지 않고 전원과 계통, 수요관리를 아우르는 에너지시스템 전반의 재설계가 필요하다"고 말했다.

특히 재생에너지 보급 과정에서 수소가 할 수 있는 역할을 강조했다. 태양광과 풍력 등 재생에너지는 계절과 날씨에 따라 발전량이 출렁이므로, 그만큼을 다른 발전원으로 대체하거나 대규모로 전력을 저장해야 한다. 이에 재생에너지로 생산한 전력을 저장할 장치가 필요한데, 기존 에너지저장장치(ESS)보다 수소가 계절 단위로 장기간 전기를 저장할 수 있다.

박 회장은 “재생에너지의 계절적인 변동성을 보완하기 위해서는 수소가 매우 중요하다"며 “아울러 경제성을 확보하려면 소규모의 친환경 시장에서 경제성 확보가 가능한 모빌리티 시장에 접근하고, 향후 대규모 그린수소가 나왔을 경우에는 수소 혼소 발전이나 수소 전소 가스 발전 또는 산업용 원료에 활용하는 방안을 마련해야 할 것"이라고 강조했다.

박종배 대한전기학회 회장(건국대 교수)은 재생에너지를 경제적으로 운용할 기술이 필요하다는 관점에서 원자력 발전을 연계한 수소 생산의 필요성을 강조했다. 현재 국내에서 생산하는 수소가 재생에너지 기반 청정수소에 해당해 가격이 kg당 1만원을 상회하기 때문이다. 결국 전력 생산 비용이 kWh당 60원대로 저렴한 원자력 발전으로 수소를 생산하는 것이 최선의 해법이라는 것이다.

박 회장은 “수소를 저렴하게 확보할 방안은 원전 수소밖에 없다. 재생에너지를 이용한 수소 생산은 장기적으로 활용하는 것이 바람직하다"고 말했다. 그러면서 “유연성을 확보하지 않은 연료전지도 봄과 가을철 전력계통에 부담을 줄 수 있기 때문에 수소도 급전 가능한 자원이라는 전제 아래에서 전력망에 수용해야 한다"고 주장했다.

이 같은 장점을 국가 온실가스 감축 목표(NDC) 달성에 이용하려면 수소 저장과 운반, 사용 전반에 걸친 기반시설(인프라) 구축에 속도를 내야 한다는 주문도 나왔다. 특히 수소를 생산한 곳에서 이용할 수 있는 체계를 구축하자는 '지산지소' 방식부터 시작하자는 것이다.

박진남 한국수소 및 신에너지학회 회장은 “5개 지역을 중심으로 수소를 육성하는 중국과 달리 한국은 국토가 작아 더 체계적인 에너지 스택을 구축할 수 있다는 장점이 있다"고 설명했다.

이어 박 회장은 “수소 저장을 위해 배관망 구축을 선행하고, 특히 생산지·배관망·수요처 각각의 수소 저장능력을 확보해야 한다"며 “구축한 배관망의 활용도를 제고하기 위해 이와 연계한 추가 배관·설비 구축이 가능해야 한다"고 강조했다.

이관영 한국과학기술연구원 글로벌탑 청정수소 저장·활용 전략연구단 단장은 '재생에너지의 안정적 확대·보급을 위한 수소 기반 에너지 장주기·대용량 저장(HESS) 기술의 필요성과 경쟁력'을 발표했다.

이 단장은 “재생에너지 확대에 따라 발생할 수 있는 일·계절 단위의 전력수급 불균형에 대응하기 위해 대용량·초장주기 저장 수단이 필요하다"고 말했다.

특히 이 단장은 “수소는 (저장 시설에) 담을 수 있어 주요 발전원의 출력 조정 발전을 가능하게 한다"며 “수전해와 수소터빈·연료전지를 이용한 유연성 동기화 발전과 원전·H2ESS(수소 이용 에너지저장장치) 활용에 따른 기저발전 유연성 증대에도 역할을 한다"고 말했다.

아울러 배터리, 양수발전 등 기존 저장수단과 HESS 등 수소 기반 저장 수단의 기술과 경제성 특성을 비교·분석해, 각 수단에 적합한 역할과 비즈니스모델을 발굴할 필요가 있다고 설명했다.

정승현·이현진 기자 jrn72benec@ekn.kr