탄소중립(넷제로) 목표 달성을 위한 최적의 대안으로는 대표적인 미래 청정 에너지원인 수소와 태양광이 손꼽힌다. 둘 다 지구상에 무한히 존재하는 지속가능한 에너지원이란 공통점을 갖고 있다.
그 중에서도 수소는 화석연료를 대체하는 대표적인 청정에너지원으로 자연상태에서 산소 및 탄소와 결합된 형태로 무한히 존재하는 궁극의 친환경 에너지원으로 평가받는다.
우리나라는 현재 수소에너지 분야의 글로벌 리더국으로 분류될 정도로 수소이니셔티브를 주도하고 있다. 수소 관련 기술도 세계적인 수준이며 정부의 탄소중립 달성의 핵심요소로 수소를 밀고 있다.
이런 가운데 2050년 넷제로 달성을 위해서는 국내 전체 에너지에서 수소가 차지하는 비중을 27%까지 높여야 한다는 연구 결과가 나와 주목된다.
한국에너지기술연구원(KIER)은 IEA(국제에너지기구)의 에너지시스템 분석모형(TIMES)을 바탕으로 자체 개발한 'KIER-TIMES'를 이용해 2050년 탄소중립 달성을 위한 수소에너지 최적 비중을 예측했다고 10일 밝혔다.
TIMES는 국가나 지역 에너지시스템의 최종 에너지 수요를 공급하기 위한 비용을 최소화할 수 있는 에너지 기술 조합을 예측, 발굴하는 모형이다. KIER-TIMES는 TIMES의 한국 버전이다.
에너지연 연구팀은 국내 에너지 수급 현황과 미래 에너지 수요, 전력 수급계획, 에너지 가격 등과 함께 2021년 대통령 직속 '탄소중립녹색성장위원회'(탄녹위)가 제시한 '2050 탄소중립 시나리오 최종안'을 반영해 국내 환경에 최적화된 에너지시스템 모형을 개발했다.
KIERTIMES 분석 결과 대한민국이 2050년까지 국가탄소중립목표(NDS) 달성을 위해서는 현재 채 1%에도 미치지 못하는 수소에너지 공급 비중을 최소한 27%로 늘려야 하는 것으로 나타났다. 수요 측면에서도 소비되는 수소에너지 비중 역시 25%까지 높여야할 것으로 예측됐다.
연구팀은 "정부가 제시한 2050 탄소중립 시나리오에서는 수소에너지 수입 비중을 80∼82%로 설정했으나, 최소한 76% 이상을 하한선으로 두고 그 이상으로 비중을 높일수록 좋다"고 지적했다.
연구팀에 따르면 현재 65% 정도인 물을 전기분해해 수소를 생산하는 기술, 즉 수전해 효율의 국가 연구 개발 목표는 94%인데, 이 목표를 달성하면 전체 국가 전력 소비량의 6.4%, 전체 수소 소비량의 10.3%를 감축할 수 있을 것으로 전망된다.
에너지연 박상용 박사는 "국제 기준에 부합하는 방법론을 이용해 우리나라의 에너지 환경을 고려한 수소에너지 활용 전략을 도출했다"며 "이 모형을 확장해 재생에너지 전력을 다른 형태의 에너지로 바꿔 저장·활용하는 섹터 커플링 기술의 탄소중립 기여도를 분석하는 연구를 추가로 진행할 계획"이라고 말했다.
한편 에너지연구의 이번 수소에너지 연구 성과는 국제 학술지 '에너지'(Energy)에 지난달 30일 자로 게재됐다.
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