이산화탄소 배출 없는 청정에너지…화석 연료 대체
![[Science] 미래 에너지, 원자력수소가 해법이다](https://img.hankyung.com/photo/200812/2008120497511_2008120541481.jpg)
원자력에너지는 우라늄과 같은 무거운 원자핵이 분열하면서 또는 수소와 같은 가벼운 원자핵이 융합하면서 나오는 에너지를 말한다.
이중 핵분열에너지는 이미 상용화돼 우리나라 전기의 40%를 생산하고 있다.
원자력발전의 원리는 화석연료를 태워 발생하는 열을 내는 것을 원자력 에너지로 대체한다는 점 외에는 화력발전의 원리와 같다.
차이점은 원자력은 산소를 사용하지 않으며 이산화탄소 배출이 없는 청정에너지라는 것이다.
또한 원자력은 기술로 만들어 내는 준 국산에너지로 석유와는 달리 연료 값에 영향을 받지 않는다.
우리나라의 원자력기술력은 세계 6위로 우리나라에서 원자력발전은 지난 30년간 저렴하고 안정적인 전력공급으로 우리나라의 경제발전에 크게 기여하고 있다.
원자력은 앞으로 기후변화와 화석연료 고갈에 대응할 현실적 대안으로 고려되고 있으며 수소생산，합성연료 생산 뿐만아니라 우주에너지로서도 역할을 수행할 수 있다.
원자력수소는 자원 의존도가 낮은 기술주도형 에너지로 과학기술로 미래 청정에너지인 수소를 생산할 수 있다.
원자력수소는 섭씨 950도에서 안전운전이 가능한 제4세대 고유안전로인 초고온가스로의 고열을 이용해 물을 열화학 또는 고온 전기분해 방법으로 직접 분해, 대량의 수소를 안전하며 깨끗하고 경제적으로 생산하는 기술이다.
원자력수소생산 시스템은 초고온가스로계통，원자로계통의 열을 수소생산계통에 전달하는 중간루프계통, 그리고 열화학 또는 고온전기분해 수소생산계통으로 구성된다.
⊙ 2023년부터는 우리나라도 원자력수소 생산
미국의 경우 원자력을 이용한 수소 생산기술 연구를 위해 2011년까지 12억달러를 투자，기초기술연구를 마치고 2018년까지 원자력 수소 생산을 위한 실증로를 건설할 계획이다.
일본 역시 한국과 같은 방식으로 2015년까지 초고온 가스로를 이용한 실증연구를 마치고 2025년 수소 생산에 나설 예정이다.
한국원자력연구원은 2004년부터 본격적으로 수소원자력에 대한 연구개발을 수행하고 있다.
원자력연은 2023년께 열출력 200㎿급 실증 시스템을 개발한 이후 열출력 600㎿급 상용로를 개발할 계획이다.
초고온 가스로의 경우 열출력 기준 100㎿당 연간 약 1만톤의 수소를 생산할 수 있다.
중소형 원자로이기 때문에 열출력 3000㎿급 경수로와 비교해 동일한 부지 안에 600㎿급 5기를 건설해 동급의 열출력을 얻는 것도 가능하다.
경수로의 경우 열출력의 33%를 전기로 바꿔주는 수준이지만 초고온 가스로는 헬륨가스 터빈을 이용할 경우 열출력의 50%를 전기로 바꿀 수 있는 고효율 원자로다.
수소는 지구상의 무한한 자원인 물로부터 얻어질 수 있으며 타고나서 다시 물로 변환되므로 환경오염이 없는 지속 가능한 청정에너지 매체다.
또한 전기에너지와는 달리 저장과 이송이 가능하고，타면서 석유의 3배에 해당하는 에너지를 발생하므로 에너지 활용도 및 경제성이 높다.
미래 에너지로서 수소는 수송，분산전원 및 가정용 연료전지의 연료로 그리고 석탄 액화，이산화탄소 포집 메탄올 생산 등 다양한 분야에 활용될 수 있다.
원자력수소는 자원 의존도가 낮은 기술주도형 에너지로 원자력의 높은 에너지 밀도는 좁은 지형적 여건의 우리나라에서 대량 수소생산을 위한 현실적인 해법이다.
도움말=한국원자력연구원 이원재 박사
황경남 한국경제신문 기자 knhwang@hankyung.com
이중 핵분열에너지는 이미 상용화돼 우리나라 전기의 40%를 생산하고 있다.
원자력발전의 원리는 화석연료를 태워 발생하는 열을 내는 것을 원자력 에너지로 대체한다는 점 외에는 화력발전의 원리와 같다.
차이점은 원자력은 산소를 사용하지 않으며 이산화탄소 배출이 없는 청정에너지라는 것이다.
또한 원자력은 기술로 만들어 내는 준 국산에너지로 석유와는 달리 연료 값에 영향을 받지 않는다.
우리나라의 원자력기술력은 세계 6위로 우리나라에서 원자력발전은 지난 30년간 저렴하고 안정적인 전력공급으로 우리나라의 경제발전에 크게 기여하고 있다.
원자력은 앞으로 기후변화와 화석연료 고갈에 대응할 현실적 대안으로 고려되고 있으며 수소생산，합성연료 생산 뿐만아니라 우주에너지로서도 역할을 수행할 수 있다.
원자력수소는 자원 의존도가 낮은 기술주도형 에너지로 과학기술로 미래 청정에너지인 수소를 생산할 수 있다.
원자력수소는 섭씨 950도에서 안전운전이 가능한 제4세대 고유안전로인 초고온가스로의 고열을 이용해 물을 열화학 또는 고온 전기분해 방법으로 직접 분해, 대량의 수소를 안전하며 깨끗하고 경제적으로 생산하는 기술이다.
원자력수소생산 시스템은 초고온가스로계통，원자로계통의 열을 수소생산계통에 전달하는 중간루프계통, 그리고 열화학 또는 고온전기분해 수소생산계통으로 구성된다.
⊙ 2023년부터는 우리나라도 원자력수소 생산
미국의 경우 원자력을 이용한 수소 생산기술 연구를 위해 2011년까지 12억달러를 투자，기초기술연구를 마치고 2018년까지 원자력 수소 생산을 위한 실증로를 건설할 계획이다.
일본 역시 한국과 같은 방식으로 2015년까지 초고온 가스로를 이용한 실증연구를 마치고 2025년 수소 생산에 나설 예정이다.
한국원자력연구원은 2004년부터 본격적으로 수소원자력에 대한 연구개발을 수행하고 있다.
원자력연은 2023년께 열출력 200㎿급 실증 시스템을 개발한 이후 열출력 600㎿급 상용로를 개발할 계획이다.
초고온 가스로의 경우 열출력 기준 100㎿당 연간 약 1만톤의 수소를 생산할 수 있다.
중소형 원자로이기 때문에 열출력 3000㎿급 경수로와 비교해 동일한 부지 안에 600㎿급 5기를 건설해 동급의 열출력을 얻는 것도 가능하다.
경수로의 경우 열출력의 33%를 전기로 바꿔주는 수준이지만 초고온 가스로는 헬륨가스 터빈을 이용할 경우 열출력의 50%를 전기로 바꿀 수 있는 고효율 원자로다.
수소는 지구상의 무한한 자원인 물로부터 얻어질 수 있으며 타고나서 다시 물로 변환되므로 환경오염이 없는 지속 가능한 청정에너지 매체다.
또한 전기에너지와는 달리 저장과 이송이 가능하고，타면서 석유의 3배에 해당하는 에너지를 발생하므로 에너지 활용도 및 경제성이 높다.
미래 에너지로서 수소는 수송，분산전원 및 가정용 연료전지의 연료로 그리고 석탄 액화，이산화탄소 포집 메탄올 생산 등 다양한 분야에 활용될 수 있다.
원자력수소는 자원 의존도가 낮은 기술주도형 에너지로 원자력의 높은 에너지 밀도는 좁은 지형적 여건의 우리나라에서 대량 수소생산을 위한 현실적인 해법이다.
도움말=한국원자력연구원 이원재 박사
황경남 한국경제신문 기자 knhwang@hankyung.com
