수소도시, 안전한가요?

오는 2022년에는 수소를 냉·난방과 전기, 교통 등 도시 주요기능의 에너지로 쓰는 ‘수소도시’가 우리의 현실이 될 전망이다. 이를 위해 정부는 올해 안으로 전국 지자체 중 3곳을 ‘수소 시범도시’로 선정하고 계획 수립과 인프라 구축에 나선다. 과연, 수소는 안전할까? 수소를 사용하는 도시는 어떤 모습일까? 전문가가 알려주는 ‘수소도시’ 이야기를 들어본다.(편집자 주) 

이재훈 한국가스안전공사 에너지안전실증연구센터 화재폭발연구부장

산업관점에서 수소의 기회요인

유럽을 중심으로 진행 중인 온실가스 감축 등 환경규제 강화는 우리기업의 산업주도권 확보를 위한 기회 요인이다.

조선 산업은 국제해사기구(IMO)의 선박 온실가스 배출 규제에 따라 천연가스 기반 연료공급시스템에서 높은 기술력을 가진 우리기업의 수주 랠리가 지속되고 있고, 2030년 이후에는 수소를 활용한 체계로 전환이 예상된다.

자동차 산업 또한 온실가스 배출한계 극복을 위하여 엔진기반차에서 전력기반차로 전환중이며 그 흐름을 되돌리기에는 어려울 것으로 평가되고 있다.

전력기반차의 대표 선수인 수소전기차는 우리기업이 세계 최초로 상업화에 성공하였고 연료전지발전소 또한 세계 최고수준의 보급률을 자랑한다. 올해 우리나라도 이러한 추세에 발맞추어 수소경제 로드맵을 마련하고 적극 지원 중이다. 각국의 수소경제로의 전환이 초기 단계인 점을 감안하면 수소의 대량 생산·이송·저장 및 활용 등 수소인프라 확보 여부에 따라 산업주도권 선점의 갈림길을 마주하게 될 것으로 예상된다.

안전성 확보를 위한 제도 사각지대 해소 방향

LPG, 천연가스와 마찬가지로 수소는 오랫동안 에너지원 또는 산업용 연료로 사용 중에 있다. 특히, 수소는 전기에너지로의 변환이 용이한 에너지캐리어 특성을 지니고 있고 친환경성과 더불어 다른 연료보다 가벼운 장점으로 인해 자동차, 드론 및 플라잉카 등 무게를 줄일수록 효율이 높아지는 모빌리티 분야에 적용하기가 용이한 특성을 포함하고 있어 그 활용분야가 넓어지고 있는 추세이다.

우리나라 수소인프라는 현재 296km의 수소배관을 이용하여 3대 석유화학단지에서 활용되고 있으며, 596대의 튜브트레일러를 이용하여 반도체 제조 공정 등에 공급되고 있다. 수소는 우리나라에서 지난 30년 이상 사용되어 왔으며, 선진화된 관리시스템을 통하여 안전하게 관리되고 있다.

최근, 강릉에서 발생한 수소사고는 산업용으로 주로 사용되고 있는 수소를 에너지원으로 확대하기 위한 생산인프라 구축 연구를 추진 중에 발생한 사고로, 상대적으로 저압이고 제도의 사각지대에서 발생하였다는 점에서 우리에게 시사하는 바가 크다.

수소 안전은 수소인프라 전체에 적용되며 수소경제의 지속을 위한 전제조건이다. 따라서, 지금보다 높은 수소안전성 확보를 위해서는 제도의 사각지대 해소가 필요하며 전체적인 방향은 규제는 완화하되, 안전은 강화하는 방향으로 정립되어야 한다.

개선 방법으로는 이론과 실증을 토대로 과학적인 안전 확보와 국제기준 부합화를 추구하되 검토 절차는 수소인프라의 생애주기 전체에 걸쳐 체계화된 안전성 평가시스템을 도입되어야 한다. 아울러, 수소경제 육성을 위한 청사진도 제도에 담아야 한다.

수소시범도시 모델(안) 예시.(그래픽=국토교통부 제공)

수소 시범도시의 강화된 안전관리 체계
 
수소도시는 현재 우리가 사용하고 있는 도시가스와 유사한 시스템으로 수소의 대용량 소비를 전제로 하고 있으며 수소생산 및 저장을 위한 플랜트건설, 도심형 첨단 분산발전 및 건축·환경인프라 구축 등을 포함하고 있어 수소 산업에서 자동차 이외의 비즈니스 모델 개발이 용이한 분야이다.

이와 같은 수소도시의 본격 건설에 앞서 시도되는 수소 시범도시는 독립된 공간에서 강화된 안전기준을 적용하고 실증하여 안전성과 확장가능성 검증을 목적으로 하고 있으며, 강릉사고를 교훈 삼아 체계화된 안전관리시스템을 도입하여 운영할 수 있도록 미국의 NFPA, 일본의 고압가스보안법, ISO 인증체계 등 선진안전관리 제도를 접목하여 추진되고 있다.

우선, 시범도시의 선정은 총 4단계로 구성되며 안전성을 최우선으로 하고 안전성 평가 분야의 평가점수가 낮은 지역의 경우 서면평가에서 탈락하는 제도를 운영하고 있다. 

둘째로, 계획 단계에서부터 철저한 인허가 기준을 준수하도록 하고 제도의 사각지대 해소를 위하여 기존 석유화학플랜트에 준하는 강화된 안전기준을 적용하여 안전관리계획서가 마련되도록 하고 있다.

셋째는, 안전한 설계, 시공 전주기 안전강화, 시운전시 안전강화, 설비·부품의 검증과 통합안전관리센터의 운영 등 사고예방을 위한 시범도시 건설 전주기 안전관리대책을 담고 있다.

마지막으로, 주민수용성 제고를 위하여 입지 선정단계에서 주민이 함께 동참하여 투명하게 정보가 공유될 수 있도록 추진 중에 있다.

이와 같이 강화된 안전관리시스템 도입을 통하여 추진되는 수소 시범도시는 우리나라가 수소경제로 한걸음 더 나아가는데 안전이라는 장애요인 극복을 위한 중요한 롤 모델이 될 것으로 기대된다.

수소 시범도시의 파급효과

이번에 추진되는 수소 시범도시는 주거 및 교통분야를 대상으로 하고 있으며 주거모델은 공동·단독주택, 상업용 건물, 공공시설 등에 연료전지를 설치하고 냉·난방 등에 수소 활용하는 모델이며 교통모델은 수소차·수소버스 충전소를 설치하여 수소에너지 기반 교통체계를 구축하고 시범도시 주민에게 수소교통 체감기회를 제공하는 모델이다. 아울러, 통합안전운영 플랫폼의 구축을 통해 수소에너지 사용·운송 현황, 안전성 등을 실시간으로 모니터링할 수 있도록 운영될 예정이다.

수소도시로 대표되는 수소경제시대의 본격 도래는 우리의 생활과 밀접한 도시에서 소비되는 에너지를 환경 친화적인 연료로 대체하여 온실가스 감축과 미세먼지를 저감하고, 건설기술과 IoT기능을 접목하여 고용창출, 지역 균형발전 및 산업육성에 크게 기여할 것으로 기대된다.