탄소중립사회로 나아가기 위한 방안 중 하나인 수소기술의 필요성과 향후 전망에 대해 논의하는 자리가 마련됐다.
한국기계연구원(원장 박상진)은 이상민·조승래 더불어민주당 국회의원, 김영식 국민의힘 국회의원과 함께 9월8일 기계기술의 미래를 논의하는 ‘2021년 글로벌 기계기술포럼’을 온라인 생중계로 개최했다.
올해로 8회를 맞이하는 글로벌 기계기술포럼은 국방·로봇·미세먼지 등 시대변화에 따른 기계기술발전 방향을 모색해왔다.
이번 포럼은 ‘탄소중립 기반, 수소기계기술’을 주제로 탄소중립시대를 위한 다양한 준비 중 수소관련 기계기술에 초점을 맞춰 진행됐다.
행사는 △개회사 △환영사 △축사 △기조연설 △세션 1: 수소사회 도래와 미래비전 2030, 액화수소 활용 수소연료전지 추진선박 개발 △세션 2: 린데가 구축하는 ‘수소의 세계(World of Hydrogen)’, 대한민국 액화수소 기반 수소사회 인프라 구축전략 △패널토론 등 순으로 진행됐다.
박상진 기계연구원 원장은 개회사를 통해 “세계 각국에서 이상기후현상과 문제가 보고되고 있는 상황에서 이를 해결하기 위한 과학기술에 관심이 모이고 있으며 탄소중립 방안 중 하나로 수소가 주목받고 있다”라며 “이번 포럼에서 탄소중립 달성을 위한 수소기계기술에 대한 논의가 이뤄질 것으로 미래의 모습, 미래를 위해 어떤 대비를 해야 할지 논의하는 소중한 시간이 될 것으로 기대된다”고 밝혔다.
이어 “기계연구원도 논의된 인사이트를 바탕으로 국민 누구나 쉽고 편안하게 그리고 효과적으로 탄소중립 달성에 참여할 수 있는 세상을 만들어 가겠다”고 덧붙였다.
이상민 의원은 “코로나19 팬데믹으로 어려운 환경임에도 끊기지 않고 글로벌 기계기술포럼이 개최돼 국내·외 전문가들이 집단지혜와 에너지를 모으는 자리가 마련됐다"라며 "오늘 포럼을 통해 과학기술 발전에 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.
이어 “이번 포럼 주제인 ‘탄소중립 기반, 수소기계기술’은 시의적절하다”라며 “국내·외 전문가들이 지혜를 모음으로써 대한민국은 물론 인류 전체의 문제를 해결하고 개척하는 기회가 되길 바라며 지혜와 식견이 수소경제 발전에 반영될 수 있도록 국회차원에서 뒷받침 할 것”이라고 덧붙였다.
조승래 의원은 “전 세계가 함께 이겨내고 있는 코로나19 위기를 기회로 만들고 새로운 내일을 만들어가는 데에 많은 고민이 필요하다”라며 “이러한 위기의 발단에는 지구의 지속가능성에 대한 위협이 있다는 것을 명확하게 인지하고 반드시 달성해야 하는 현실적인 목표로 탄소중립을 바라보게 됐다”고 말했다.
이어 "이러한 상황에서 수소기계기술이 더욱 빛을 발한다"라며 “이번 포럼을 통해 거시적 관점에서 탄소중립 달성을 위한 준비가 어떻게 이뤄지고 있는지 직접 알아보는 소중한 자리가 될 것으로 기대하고 있으며 탄소중립이라는 국가적 과제에 노력하고 있는 관계자들에게 감사를 표한다”고 밝혔다.
김영식 의원은 “최근 국내 날씨가 열대지방과 같다는 말을 심심치 않게 듣고 있다”라며 “비단 우리나라만의 문제가 아니며 이상고온, 한파 등 기후변화 소식이 연일 눈에 띄고 있다”고 말했다.
이어 “위기를 해결하기 위해서는 과학기술의 노력이 맞물려야 하며 쉽지 않지만 경험하지 못한 미래를 현실로 만들기 위해 다함께 노력해야 한다”라며 “국민의힘은 지난 6월 2050년까지 탄소중립을 달성하기 위한 기술개발과 산업육성을 골자로 하는 '탄소중립 녹색성장기본법'을 발의하는 등 안전한 환경을 만들어 나가는데 최선을 다할 것”이라고 강조했다.
김복철 국가과학기술연구회 이사장은 축사를 통해“탄소중립은 전 지구적 이슈이자 인류의 생존을 위해 반드시 달성해야 하는 과제로 중국에서는 1년치 강수량이 사흘만에 쏟아지고 브라질에서는 이사한파로 인해 폭설이 내리는 등 세계 곳곳에서 이상기후로 인한 피해가 발생하고 있다”라며 “지구의 온도가 상승함에 따라 이상기후의 빈도와 강도는 더욱 심화될 것”이라고 밝혔다.
이어 “우리나라는 수소차 보급 세계 1위, 발전용 연료전지 세계시장 점유율 40% 등 글로벌 수소시장을 선도하고 있으며 탄소중립에도 큰 역할을 할 것으로 전망된다”라며 “이번 포럼을 통해 수소관련 기계기술에 대해 협력방안을 도출할 것으로 기대된다”고 덧붙였다.
용홍택 과학기술정보통신부 차관은 “정부는 2050년까지 탄소중립 달성이라는 목표를 세우고 제도적, 재정적 지원을 강화하고 있다”라며 “과기부는 도전적 목표인 탄소중립을 반드시 달성을 위한 과학기술을 뒷받침하기 위해 도전적 목표와 전략을 제시, 확대하고 있다”고 밝혔다.
이어 “이를 위해 정부, 학계, 산업계 등 지혜를 모으고 역량을 결집시키는 것이 중요하며 이번 포럼을 통해 수소기계기술 중심으로 차세대 에너지인프라 구축을 목표로 심도깊은 논의가 이뤄질 것으로 기대된다”라며 “과기부는 이번 포럼을 통해 나온 의견을 적극반영해 탄소중립이라는 공동과제를 과학기술이 보조할 수 있도록 노력할 것”이라고 덧붙였다.
기술발전 통한 탄소중립 달성 비용 감축가능
기조연설은 데틀레프 스톨튼(Detlef Stolten) 독일 율리히연구소 산하 에너지 및 기후연구소장 겸 아헨대 교수가 ‘수소경제 개요, 탄소중립 실현을 위한 보급활성화’를 주제로 진행했다.
데틀레프 스톨튼 소장은 “기후변화 대응은 매우 중요하며 인류가 대면한 심각한 문제 중 하나로 경험하지 못한 수준으로 극한의 기상이변이 발생하고 있다”라며 “인류는 최소한 탄소중립을 달성해야 하며 나아가 마이너스 배출을 실현해야 한다”고 강조했다.
이어 “수소를 통해 화석연료 에너지소비구조를 탄소배출이 없는 에너지소비구조로 전환해야 하며 율리히연구소는 에너지전환에 대한 연구를 진행하고 있다”고 덧붙였다.
율리히연구소에서 2019년 진행한 에너지전환 비용에 대한 연구에 따르면 독일의 2050년 탄소중립 95% 달성을 위해서는 30년간 1조8,000억유로가 필요한 것으로 나타났다. 매년 600억유로다.
그러나 최근 신재생에너지기술의 비용이 감소하면서 올해 율리히연구소에서 추가로 진행하고 있는 연구의 비용예상에 따르면 20% 감소가 가능하다는 것을 확인했다.
데틀레프 스톨튼 소장은 “2019년부터 2020년까지 에너지전환비용 20% 감소가능성을 확인했으며 기술개발 진행됨에 따라 추가 감소가 가능할 것으로 기대된다”라며 “수소로의 에너지전환은 저렴한 석탄이 아닌 석유가 사용되고 있는 수송부문에 수소를 선제 적용해 수소에 대한 기회비용을 낮추고 제조 등 다양한 분야로 확장해 나가는 것이 중요하다”고 밝혔다.
재생E 활용성 극대화 방안 ‘수소’
김세훈 현대자동차 부사장이 ‘수소사회 도래와 미래비전 2030’을 주제로 세션 1 첫 발표를 진행했다.
김세훈 부사장은 “탄소중립을 실현하기 위해서는 신재생에너지를 활용해야 하는데 우리에게 주어진 시간이 촉박해 혁명적인 변화가 필요한 상황”이라며 “수소는 신재생에너지의 변동성을 보완해 최대한으로 활용할 수 있는 방안으로 신재생에너지원이 부족한 우리나라의 경우 매우 중요한 에너지원”이라고 강조했다.
이어 “친환경차로의 전환 방안으로는 전기차와 수소차가 유일하며 전기차는 수형, 중형차에 주로 적용되고 있는 상황”이라며 “전기차가 담당하지 못하는 트럭, 버스 등 대형 운송수단의 경우 수소차 기술이 보완역할을 수행할 것으로 보인다”고 덧붙였다.
현대자동차는 1998년 연료전지 연구개발을 시작해 약 20년간 연료전지 기술노하우를 축적해 연료전지 활용분야 기술력을 확보하고 있다. 지난 2000년 산타페 기반 최초 수소차를 개발했으며 2013년에 투싼 수소차를 출시했다. 2018년에는 넥소를 선보였으며 2020년에는 상용트럭 등을 개발했다.
김세훈 부사장은 “수소차는 현재 시작단계로 끊임없는 연구가 필요하며 목적성을 가지고 기술배갈을 진행해야 한다”라며 “현대차는 연료전지기술을 바탕으로 이동식 발전기, 발전, 선박과 미래 모빌리티 등에 적용할 계획”이라고 밝혔다.
액체수소 선박통한 운송분야 탄소중립 가능성 확인
‘액화수소 활용 수소연료전지 추진선박 개발’을 주제로 스테이나르 매드슨(Steinar Madson) 노르웨이 빌헬름센 해운그룹 토피카 대표가 발표를 진행했다.
스테이나르 메드슨 대표는 토피카의 파트너업체 14개가 참여하는 HySHIP사업을 통해 개발되는 세계 최초 액체수소 로로선 개발 현황에 대해 소개했다.
현재 해상운송은 전 세계 탄소배출량의 2.5%를 차지하고 있으며 운송회수당 탄소배출량을 2030년까지 30%, 2050년까지 70% 감축을 목표하고 있다. 해상운송 탄소중립방안으로는 수소, 암모니아, LOHC 등이 고려되고 있으며 연료의 가격이 좌우할 것으로 예상된다.
스테이나르 메드슨 대표는 “선박기술은 동일한 패턴으로 발전해왔으며 LNG선박 역시 비슷한 양상을 보이고 있다”라며 “기존 발전 노하우를 적용해 액체수소 선박기술을 발전기간을 단축하는 것이 중요하다”고 밝혔다.
이어 “현재 개발 중인 액체수소 선박은 짧은 운항거리와 고정적인 운항스케쥴로 성능을 파악하고 있으며 점차 연안, 원양운송까지 발전할 수 있을 것으로 기대된다”라며 “선박기술과 함께 중요한 것은 빠르고 효율적인 터미널 운영으로 수소를 원활히 공급하는 것”이라고 강조했다.
린데, 수소 공급 全 부문 기술력 확보
세션 2의 첫 번째 발표자는 수소액화플랜드 글로벌 리딩기업인 린데의 마커스 바흐마이어(Markus Bachmeier) 국장으로 ‘린데가 구축하는 수소의 세계’를 발표했다.
린데는 140년이라는 역사를 바탕으로 전 세계 100여개 국가의 수소 액화플랜트 구축을 수행했다. 특히 미국기업 평균대비 4배 높은 업계 최고수준 안전지수를 확보하고 있다.
마커스 바흐마이어 국장은 “린데는 고유설비기술을 통해 모든 밸류체인 활동을 효율적이고 안전하게 수행하고 있다”라며 “천연가스를 통해 수소를 생산하는 그레이수소를 넘어 블루수소, 그린수소로 발전하는 것이 중요하다”고 밝혔다.
이어 “생산된 기체 수소를 액화하는 것이 수소 활용의 다음과정으로 린데는 에너지효율적인 수소액화기술을 가지고 있다”라며 “하루 최대 50톤까지 액화수소를 생산할 수 있는 기술을 가지고 있으며 이는 수소차 500만km를 주행할 수 있는 양”이라고 강조했다.
마커스 바흐마이어 국장은 또한 “공급단계에서는 크라이오펌프기술을 활용해 작지만 안정적인 수소충전소를 보급하고 있으며 한국에서는 효성과 협력해 수소생산 및 유통을 함께 하고 있다”라며 “특히 한국에 아시아에서 가장 큰 수소플랜트를 건립할 계획으로 한국 수소시장에 전념해 소비자들이 만족할 수 있도록 노력할 것”이라고 덧붙였다.
수소 생산·저장·운송기술 국산화 중요최병일 기계연구원 플랜트융합연구실장 겸 국토부 상용급 액체수소 플랜드 연구단장은 ‘대한민국의 액화수소 기반 수소사회 인프라 구축전략’을 발표했다.
우리나라는 2020년 10월 탄소중립을 선언하고 지난 8월에는 탄소중립 시나리오 초안이 발표됐다. 2018년 기준 우리나라 온실가스 배출량은 약 7억3,000만톤으로 초안에 따르면 1·2·3안 모두 2050년 온실가스 배출량은 2018년 대비 95% 이상 감축하는 것을 목표하고 있다.
최병일 실장은 “온실가스 배출량 목표는 2050년 탄소기반 에너지의 퇴출을 의미하며 국내에서 마련하지 못한 재생에너지는 수입해야 하고 이는 수소로 가능하다”라며 “수소는 재생에너지 전력으로 탄소배출없이 생산하는 것이 최선이나 완전한 재생에너지 사회로 가기 전까지는 탄소를 포집, 저장, 활용하는 블루수소 형태로 생산될 전망”이라고 밝혔다.
재생에너지를 제외한 에너지 활용이 수소로 대체될 것으로 전망되는 상황에서 수소를 대용량으로 저장, 운송할 방안 마련이 필요하다. 이전에는 저장, 운송에 대한 부분이 간과돼 활용적인 측면에서 기술개발이 집중됐다.
최병일 실장은 “수소 대용량 저장, 운송방안으로는 액화수소, 암모니아가 각광받고 있다”라며 “현재 전 세계 394톤규모 수소 액화플랜드가 운영되고 있으며 우리나라는 2025년까지 수소 액화플랜트를 320톤 규모로 구축할 계획”이라고 밝혔다.
이어 “그러나 국산기술을 보유하고 있지 않아 단순 테스트베드화 되고 있는 상황”이라며 “암모니아는 수소를 국가간 공급하기 위한 방안으로 암모니아 자체로 연료로 사용될 수 있어 주목받고 있다”고 덧붙였다.
기계연구원은 현재 △수소 액화플랜트 국산화 △액체수소 운송 △액화수소기반 충전소 △액체수소 고압펌프 △액체수소 기반 모빌리티 충전기술 △수소터빈 △암모니아 연료전지시스템 등에 대한 연구를 진행 중이거나 진행할 예정이다.
최병일 실장은 “LNG인수기지 주변 대용량 수소생산기지를 구축해 인근 산단 등에 공급할 것으로 보인다”라며 “수소생산기지 인근 및 소규모 소비처에는 파이프라인을 통해 수소를 공급하게 될 것이며 도심지는 비용적, 시간적 문제로 운송기반으로 공급될 전망”이라고 밝혔다.
국민 공감대 형성·인프라 구축 수소경제 선결과제
모든 발표가 종료된 후 진행된 패널토론에는 △김성복 수소융합얼라이언스추진단장 △문일 연세대 교수 △최동규 대우조선해양 중앙연구원장 △최병일 기계연구원 실장 등이 참여했다.
김성복 단장은 “최근 수소에 대한 시각이 급격히 변하고 있으며 수소경제가 생태계를 조성하고 있다”라며 “수소경제가 더욱 발전하기 위해서는 국민적인 공감대 형성과 수용성 확보가 반드시 이뤄져야 하며 수소는 이미 일상에서 안전하게 사용할 수 있는 에너지라는 점을 강조하고 싶다”고 밝혔다.
문일 교수는 “모든 기술이 새롭게 등장했을 때 두려움이 뒤따르게 되며 이를 제거하는 것이 중요하다”라며 “수소활용을 통해 지구를 살릴 수 있다는 점을 부각해야 한다”고 말했다. 이어 “또한 수소기술에 대한 연구를 성공가능성이 높은 방향으로 우선 진행하고 이를 바탕으로 인력을 늘려 수소분야 전체의 기술이 같이 발전될 수 있도록 해야 한다”고 강조했다.
최동규 원장은 “현재 해상운송부문은 탄소를 감축하기 위한 연비전쟁을 치르고 있다”라며 “기존에는 연비를 통해 탄소감축 목표에 대응할 수 있었으나 추가규제가 등장하면서 수소, 암모니아 등을 활용한 탄소프리 운송에 대한 개발이 진행되고 있다”고 밝혔다.
이어 “또한 LNG대비 액화수소를 운송하기 위한 기술이 부족한 상황으로 경제성 문제를 해결할 수 있도록 액화수소 운송기술에 대한 기술개발이 필요하다”고 덧붙였다.
최병일 실장은 “2019년까지 수소활용에 집중해 청정수소 생산인프라에 대한 기술이 부족했다”라며 “현재 정부는 적극적으로 생산인프라 구축에 나서고 있으며 그린수소 인증제, 수소발전의무화제도 등 관련 정책이 마련될 전망”이라고 밝혔다.
이어 “재생에너지는 편중현상이 적을 것으로 보일 수 있다”라며 “그러나 현재보다 에너지자급률을 높일 수 있지만 환경에 따라 생산량이 변화하는 재생에너지 특성상 편중현상은 이어질 것으로 보인다”고 덧붙였다.
박상진 기계연구원 원장은 개회사를 통해 “세계 각국에서 이상기후현상과 문제가 보고되고 있는 상황에서 이를 해결하기 위한 과학기술에 관심이 모이고 있으며 탄소중립 방안 중 하나로 수소가 주목받고 있다”라며 “이번 포럼에서 탄소중립 달성을 위한 수소기계기술에 대한 논의가 이뤄질 것으로 미래의 모습, 미래를 위해 어떤 대비를 해야 할지 논의하는 소중한 시간이 될 것으로 기대된다”고 밝혔다. 
이상민 의원은 “코로나19 팬데믹으로 어려운 환경임에도 끊기지 않고 글로벌 기계기술포럼이 개최돼 국내·외 전문가들이 집단지혜와 에너지를 모으는 자리가 마련됐다"라며 "오늘 포럼을 통해 과학기술 발전에 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.
조승래 의원은 “전 세계가 함께 이겨내고 있는 코로나19 위기를 기회로 만들고 새로운 내일을 만들어가는 데에 많은 고민이 필요하다”라며 “이러한 위기의 발단에는 지구의 지속가능성에 대한 위협이 있다는 것을 명확하게 인지하고 반드시 달성해야 하는 현실적인 목표로 탄소중립을 바라보게 됐다”고 말했다. 
김영식 의원은 “최근 국내 날씨가 열대지방과 같다는 말을 심심치 않게 듣고 있다”라며 “비단 우리나라만의 문제가 아니며 이상고온, 한파 등 기후변화 소식이 연일 눈에 띄고 있다”고 말했다. 
김복철 국가과학기술연구회 이사장은 축사를 통해“탄소중립은 전 지구적 이슈이자 인류의 생존을 위해 반드시 달성해야 하는 과제로 중국에서는 1년치 강수량이 사흘만에 쏟아지고 브라질에서는 이사한파로 인해 폭설이 내리는 등 세계 곳곳에서 이상기후로 인한 피해가 발생하고 있다”라며 “지구의 온도가 상승함에 따라 이상기후의 빈도와 강도는 더욱 심화될 것”이라고 밝혔다. 
용홍택 과학기술정보통신부 차관은 “정부는 2050년까지 탄소중립 달성이라는 목표를 세우고 제도적, 재정적 지원을 강화하고 있다”라며 “과기부는 도전적 목표인 탄소중립을 반드시 달성을 위한 과학기술을 뒷받침하기 위해 도전적 목표와 전략을 제시, 확대하고 있다”고 밝혔다. 
수소 생산·저장·운송기술 국산화 중요
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