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수소

수소는 우주를 구성하는 원소 중 90%를 차지할 만큼 무궁무진한 자원이다. 지구 면적의 2/3를 덮고 있는 물 역시 수소원자를 포함하고 있어 부산물 없이 깨끗하게 쓸 수 있는 지속가능한 에너지인 셈이다. 수소와 산소의 화학반응을 이용해 에너지를 생산하며, 이 과정에서 오직 물만 배출하기 때문에 환경오염물질이 발생하지 않는다. 수소는 생산부터 소비에 이르는 전 과정을 고려해도 다른 에너지원에 비해 이산화탄소와 미세먼지 발생량이 훨씬 적다.

수소 (2021년 기준)  

수소승용차 누적보급량 : 19,404대 (출처 : 국토교통부, Marklines)
연료전지 발전설비 : 767,5MW (출처 : 한국에너지공단)
수소충전소 : 170기 설치 (출처 : 환경부)

수소를 이용하는 다양한 방법 중 대표적인 것이 연료전지다. 연료전지는 연료의 화학에너지를 전기화학반응을 통해 전기에너지로 직접 변환하는 장치다. 발전효율이 높으며 대형·가정·건물용 발전, 수송용, 휴대용 등 활용도가 다양하기 때문에 미활용 에너지나 재생에너지 등 값싼 자원으로부터 수소를 만들어 대체 에너지로 이용하면 에너지 비용을 낮추면서 에너지 조달처를 다변화하는 효과를 거둘 수 있다.

현재 전 세계 수소에너지의 50% 이상은 천연가스를 고온·고압에서 분해해서 얻는 ‘그레이 수소’이며, ‘블루수소’는 이러한 그레이수소를 만드는 과정에서 발생한 이산화탄소를 포집·저장하여 탄소 배출을 줄인 수소를 말한다. 반면 ‘그린수소’는 태양광이나 풍력 등 재생에너지로 생산한 전기로 물을 분해하여 생산하는 방식으로 탄소배출이 없어 탄소중립 달성을 위한 미래 에너지원으로 각광받고 있다.

수소발전에대한설명

지역별 재생에너지 잠재량과 분산에너지 특별법

전기 전문지식을 공유하는 전력산책 제3편 지역별 재생에너지 잠재량과 분산에너지 특별법

탄소중립과 재생에너지 확대 지구는 무분별한 환경파괴와 탄소 배출로 산업화 이후 급격한 기온 상승이 계속되어왔습니다. 기후변화와 이로 인한 생태계 파괴가 대표적입니다. 그래서 전 세계적으로 지구온난화 방지를 위한 온도 상승1.5°C 제한과 2050 탄소중립(net-zero) 캠페인을 진행하고 있습니다. 이를 위해 많은 국가들이 탄소중립 목표를 설정하여 법제화를 추진중에 있습니다. 우리나라 역시 2017년부터 재생에너지 확대를 통한 에너지 부문 탈탄소화에 대한 중요성을 인식하고 에너지 전환(Energy transition) 정책을 시행하고 있습니다. 지속적인 재생에너지 확대 정책을 통해 에너지 부문 탈탄소화에 속도를 내고 있습니다. GRE EN FOS SIL ENERGY

재생에너지 증가와 송전혼잡 전력망은 고속도로와 같아서 전력의 공급과 소비가 늘어나는 만큼 전력망이 확충되지 않으면 송전혼잡이 발생하게 됩니다. 에너지 전환 정책에 따른 태양광·풍력 같은 재생에너지를 활용한 발전이 늘어나 전기 수요처로 전달하는 송전망의 혼잡이 발생하게 된 것입니다. 재생에너지의 간헐성(발전량 예측이 어려운 점)과, 전력 수요는 수도권에 발전 시설은 수도권 외 지역에 집중되어 있는 것이 중요한 요인이라고 할 수 있습니다. 송전망 확충 전 송전망 확충 후

KEPCO 송전혼잡을 줄이는 분산에너지 재생에너지 확대가 송전혼잡을 증가시킬 수 있다는 우려가 제기되면서 도입된 개념이 바로 분산에너지입니다. 분산에너지는 중앙집중식 전력공급 및 소비로부터 탈피하고 지역별로 에너지를 공급하고 소비하는 구조를 통해 송전망의 부담을 줄이는 방식입니다. 2023년 6월 13일 「분산에너지 활성화 특별법이 제정 및 공표되었으며, 분산에너지를 활용한 에너지 신산업 창출이 확산될 것으로 보입니다. 분산에너지는 전력수요 인근에 설치하여 송전선로의 건설을 •최소화할 수 있는 40MW 이하의 모든 발전설비 또는 500MW 이하의 집단에너지 · 구역전기·자가용 발전설비 · 태양광/풍력 등 •재생에너지·SMR. ESS 등을 포함합니다.

분산에너지 적극 확대 통한 지역 균형 발전 비용 효과적인 탄소중립 달성을 위해서 지역별 에너지 공급과 수요 개발을 통해 분산에너지 사업모델을 확장하고 송전망 건설을 최소화해야 합니다. 우리는 효과적인 탄소중립을 위해 지역별 재생에너지 잠재량과 소비량을 지속적으로 조사 및 관리하여 전력수요를 분산시키고 지역 내에서 발전량을 흡수하는 분산에너지 확대 전략을 병행해야 하는 것입니다. 즉, 지역별 재생에너지 잠재량과 분산에너지를 통해 살펴본 탄소중립의 지름길은 지역균형발전과 긴밀한 연관성을 가진 것입니다.

미래를 위한 분산에너지 확대 전략 에너지 수요는 인간의 경제활동에 수반되기 때문에 인구에 많은 영향을 받습니다. 수도권에 집중된 우리나라의 인구구조상 분산에너지를 적절히 활용하기 위해선 신재생 발전이 많은 지자체의 전력수요를 발굴하는 사업모델이 긴요합니다. 지금부터라도 지역별 공급 잠재량과 수요의 불균형을 해소하고 지자체별 자체적 정책개발을 통해 전력수요와 재생에너지 발전을 확대해 나가야 할 것입니다.

탄소중립과 지역별 재생에너지, 그리고 분산에너지 확대를 위한 시사점에 대해 알아보았습니다. 다음에도 유익하고 알찬 정보를 전달드리겠습니다.


 

출처 한국전력공사

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정책

제1차 수소경제이행기본계획

정부는 「수소선도국가 비전」의 실현을 위해, “청정 수소경제 선도국가(First Mover)”로의 도약을 목표로, 「제1차 수소경제 이행 기본계획」을 수립하였습니다.

의의 및 비전

  • 금번 계획은 올해 2월 수소법 시행 이후 첫 법정 기본계획으로써, 「수소선도국가 비전」에서 제시한 △국내‧외 청정수소 생산 주도, △빈틈없는 인프라 구축, △모든 일상에서 수소활용, △생태계 기반 강화 등 4대 추진전략을 바탕으로 15개 과제*를 추진합니다.

    * △그린‧블루수소 생산‧도입, △수소 유통인프라 확충, △수소발전‧모빌리티‧수소산업공정 확산, △수소 클러스터·도시·규제특구 육성, △수소안전‧기술개발‧국제협력 등

  • 특히, 2050년 연간 2,790만톤의 수소를 100% 청정수소(그린‧블루수소)로 공급하고, 국내 생산은 물론 우리 기술·자본으로 생산한 해외 청정수소 도입으로 청정수소 자급률도 60% 이상 확대할 계획입니다.

    * 청정수소 비중 / 자급률 목표 : (’20년) 0% / 0% → (‘30년) 75% / 34% → (’50년) 100% / 60%

주요 추진과제

  1. 1 국내·외 수소 생산을 ”청정수소 공급체계“로 전환합니다.
    • 재생에너지와 연계한 수전해 실증을 통해 그린수소의 대규모 생산기반을 구축하고, 생산단가를 감축하겠습니다.

      * 그린수소 생산확대 / 단가 : (‘30년) 25만톤 / 3,500원/kg → (’50년) 300만톤 / 2,500원/kg

    • 동해가스전 실증 등 탄소포집저장기술(CCS) 상용화 일정에 맞추어 탄소저장소를 ‘30년까지 9억톤 이상 확보하여, 이산화탄소 없는 청정 블루수소를 ’30년 75만톤, ‘50년까지 200만톤 생산하겠습니다.

      * ’25년 국내 블루수소 최초 생산(25만톤급, 보령)

    • 아울러, 국내 자본·기술을 활용한 해외 재생에너지-수소 생산 프로젝트를 추진하여 ‘50년 40개의 수소공급망을 확보하겠습니다.

      * 블루 암모니아 해외 생산 개시(’25), 블루 암모니아 해외 도입 개시(‘27)

    • 특히, 안정적인 수소 수급을 위해 비축기지 건설(’30) 및 국제거래소를 설립하고, 수소 생산국들과 협의하여 국제적으로 통용될 수 있는 청정수소 인증제 및 원산지 검증체계를 구축하겠습니다.
  2. 2 청정수소를 어디서나 편리하게 사용할 수 있는 인프라를 마련하겠습니다.
    • 석탄·LNG발전소, 산단 인근에 수소항만을 구축하고, 항만시설 사용료‧임대료 감면 등 인센티브 부여를 통해 항만 내 선박·차량·장비 등을 수소 기반으로 전환해갈 계획입니다.
    • 또한, 수소생산·도입 주요 거점을 중심으로 수소 배관망을 구축하고, 기존 천연가스망을 활용한 수소혼입도 검토(‘22~)하겠습니다.
    • 주유소·LPG 충전소에 수소충전기를 설치하는 융복합 충전소 확대 등을 통해 수소충전소를 ‘50년까지 2,000기 이상 확보할 계획입니다.

      * 수소충전기 보급목표(기): (’22) 310 → (‘25) 450 → (’30) 660 → (‘40) 1,200 → (’50) 2,000 이상

  3. 3 발전‧모빌리티‧산업 등 모든 일상에서 수소를 활용할 수 있도록 하겠습니다.
    • 수소연료전지에 더하여 석탄에 암모니아 혼소발전(‘27~), LNG 수소 혼소 등 수소발전을 상용화하고, 청정수소 발전의무화 제도(CHPS) 도입, 환경급전 강화 등으로 이를 뒷받침 하겠습니다.

      * 수소발전량 : (‘20) 3.5TWh → (’30) 48.2TWh → (‘50) 287.9TWh ('20년 대비 82배↑)

    • 수소차 생산능력의 대폭 확충(’50년 526만대)과 함께 ‘30년까지 내연기관차 수준으로 성능을 제고하고 선박‧드론‧트램 등 다양한 모빌리티로 수소 적용을 확대하겠습니다.

  4. 4 수소산업 육성 저변 강화를 위한 제도 기반을 마련하겠습니다.
    • 수소 관련 기술개발의 시너지 효과 제고를 위해 각 부처별로 개발 기술 규모를 상향, 범부처 통합실증을 실시하겠습니다.
    • 아울러, 선제적 안전기준 수립, 국제표준 선점 지원 등을 통해 수소 산업 경쟁력을 강화하고, ’글로벌 수소 연합회‘를 출범하여 수소생태계 구축을 위한 국내·외 기업간 협력을 더욱 강화하겠습니다.