수소를 대량 생산하면서도 안전하게 만드는 방법으로 원자력이 주목받고 있다.
수소경제 활성화의 최대 과제 중 하나는 온실가스를 배출하지 않는 친환경적 방식으로 수소를 생산하는 것이다.
전문가들은 원전이 해결책이 될 수 있다는 입장이다.
태양광·풍력 등 재생에너지 기반 수소는 아직 생산 단가가 높기 때문에 원전을 활용해 보다 저렴하고 효율적으로 수소를 생산해야 한다는 주장이다.
원전을 통해 수소를 생산하는 것은 유용한 기술이다.
원전에서 나오는 열에너지를 활용해 수소를 생산하기 때문이다.
대형 원전의 가압경수로에서 생산되는 증기를 전기분해하는 '고온 수전해' 방식이 대표적이다.
고온 수전해 방식을 사용하면 일반 저온 수전해 방식보다 수소 생산 효율을 30% 더 높이고 생산 단가도 대폭 낮출 수 있다.
대량 생산도 가능하다.
미 에너지부(DOE)에 따르면 1000MW(메가와트)급 원자로만으로 매년 20만t의 수소를 생산할 수 있다.
원자로 10개로 현재 미국에서 연간 사용하는 수소의 약 20%에 해당하는 200만t을 생산할 수 있다.
미 에너지부(DOE)는 "원전을 사용하면 천연가스 증기 개질방식보다 저렴하게 고온 증기를 온실가스 배출 없이 생산할 수 있으며, 나아가 이 증기를 전기 분해해 수소와 산소로 분리하는 데 사용할 수 있다"고 말한다.
이런 이유 때문에 에너지 업계 대표들은 원전이 수소를 생산하는 데 강력한 역할을 할 것으로 보고 있다.
수소는 청정 에너지원이지만, 미국에서 생산되는 연료의 대부분은 탄소 방출 천연 가스 화력 발전소에서 생성된 전기를 사용하여 제조되고 있다.
원전은 작동하는 동안 대기 오염 또는 이산화탄소를 배출하지 않는다.
석탄과 천연가스, 석유를 연료로 사용해 전기 및 천연 가스를 생산, 공급하는 아리조나 공공 서비스도 탄소 제로 실현을 위해 원전을 활용하는 데 나섰다.
지난해 통과된 인프라법안에 따라 아리조나주에 소재한 팔로 버디(Palo Verde) 원자력 발전소에서는 대규모 원자력 수소 생산단지가 조성되고 있다.
오는 2026년까지 5년 동안 총 80억달러(약 9.6조원)을 투입해 4개 이상의 수소산업 허브를 조성하는데, 그 중 하나가 바로 팔로 버디 원전이다.
팔로 버디 원전에서는 수소를 생산하기 위해 미 에너지부와 협력하고 있다.
에너지부는 우선, 원자력국을 통해 800만 달러, 수소연료전지기술사무국을 통해 1200만 달러를 팔로 버디 원전에 제공할 것으로 알려졌고, 이 프로젝트 진행을 위해 에너지부 산하 국립에너지기술연구소, 국립재생에너지연구소, 전력연구소 그리고 아리조나 주립대학, 지멘스, 엑셀 에너지 등 산학연과 협력하고 있다.
아리조나 공공 서비스는 적어도 2040년대 중반까지 원전을 통해 수소를 대량 생산하고 에너지로 활용하는 방안을 진행하고 있다.
이 속에서 한국기업인 두산중공업이 수혜를 볼 가능성도 제기되고 있다.
두산중공업은 1999년 테네시주 세퀴야 원전 1호기 교체용 증기발생기를 수주해 미국 시장에 첫발을 디뎠다.
이후 아리조나주의 팔로 버디 이외에 와츠바, 아노, 엔터지 등 여러 원전에 주기기를 공급한 바 있어서 수소생산을 위한 새로운 증기발생기 설치에 두산중공업이 혜택을 볼 수 있다는 전망이다.
한편 에어프로덕츠가 아리조나주 카사 그란데에 2023년부터 하루 10미터톤의 액체수소를 생산할 수 있는 액체수소 공장 건설에 나선다.
에어프로덕츠는 캘리포니아에서 탄소배출제로 이동성을 지원하기 위해 아리조나주에 하루 10미터톤의 액체수소 공장을 개발할 것이라고 밝혔다.
2023년에 가동될 예정인 전체 시설은 2개의 티센크루프 누세라 전해조를 사용해 기체수소를 생산하고 에어프로덕츠 기술을 사용해 기체를 액체로 변환하는 탄소를 배출하지 않는 재생 가능한 전력으로 운영될 것이다.
또한 수소 공장은 베이커휴즈의 전략적 제휴를 통해 공급되는 압축 기술을 사용한다.
에어프로덕츠 수소 에릭 거터 부사장은 “아리조나 프로젝트는 고객에게 탈탄소 연료를 안정적으로 공급하기 위한 수소 공급망의 또 다른 연결 고리로, 증가하는 수요를 충족하기 위한 새로운 시설비기반이 될 것”이라고 밝혔다.
