제주에서 그린수소 생산 실증 사업 첫 성공...12.5MW급, 3MW급 생산 실증 진행
도내 발전시설 수소 혼소 적용, 수소 발전시설 확충, 산업 생활 영역 단계적 확대
제주 에너지 대전환의 청사진은 에너지 자립이라는 주권을 확보하면서 ‘그린수소사회’로 나가는 담대한 구상이다.
전국 최고의 청정에너지 기반을 토대로 풍력·태양광 에너지원을 단계적으로 확충하고 그린수소를 생산·활용하는 수소경제생태계로 연결해 ‘그린수소 글로벌 허브’로 나아간다는 것이다.
그린수소 생산을 단계적으로 확대해 제주의 전력 에너지원을 재생에너지와 그린수소로 탈바꿈해 ‘그린수소 에너지 자립시대’를 열어간다는 목표다.
▲제주의 그린수소
수소는 탄소를 내뿜지 않는 에너지원으로 수소경제를 선점하기 위해 전 세계는 물론 우리 정부와 지자체, 민간기업들이 치열한 경쟁을 벌이고 있다. 탄소중립, 친환경 재생에너지의 메카인 제주 역시 ‘수소경제’를 기반으로 에너지 혁신을 꿈꾸고 있다.
제주는 국내 최고의 신재생너지를 생산하고 있을 뿐만 아니라 천혜의 조건을 갖추고 있다. 특히 제주에서는 전국 처음으로 그린수소 생산 실증 사업이 성공했다.
수소를 생산하는 방법 중 하나가 수전해수소다. 전기로 물(H2O)을 분해해 생산하는 방식으로 온실가스가 발생하지 않는 친환경이기 때문에 ‘그린수소’라고 불린다. 그린수소는 신재생에너지를 이용, 물을 전기분해해 수소를 생산한다.
그린수소는 재생에너지 비율이 전국에서 가장 높은 제주가 최적지라는 평가다. 더욱이 풍력에너지 등 재생에너지가 남아돌아 출력제한이 발생하고 있다는 점에서 남는 재생에너지로 수소를 생산할 수 있다. ㆍ남는 재생에너지 전력으로 물에서 수소를 생산하고, 모바일, 산업과 가정의 에너지원으로 활용할 수 있다.
제주에서는 이미 그린수소 생산이 성공했고, 그 규모를 단계적으로 확대되고 있다. 한국중부발전은 2021년 제주 상명풍력발전에서 국내 처음으로 바람을 이용해 그린수소를 생산하는 실증 사업을 성공했다.
정부는 지난해 9월 제주도와 함께 제주에서 국내 최초 12.5MW급 대규모 그린수소 실증사업을 착수했다. 정부는 제주에서 국내 그린수소 생산 역량을 강화하고 운영 기술을 확보할 계획이다.
한국남부발전 주관으로 제주도 등 16개 공공기관과 연구소, 민간기업이 참여하는 12.5MW급 실증사업에는 국비 296억원, 민간 324억원 등 620억원이 투자된다. 재생에너지 비율이 높은 제주지역 전력통계 특성을 활용해 현존하는 네 가지 수전해 방식으로 수소를 생산하게 된다.
가동률 60%를 기준으로 연간 1176톤의 수소생산을 목표하고 있으며 생산된 수소는 생산단지와 연계된 충전소를 통해 수소 기반으로 전환될 예정인 제주시 청소차 200여 대와 시내외버스 300여 대에 공급될 예정이다.
제주에너지공사가 주관하고 11개 기관과 기업이 참여하는 3㎿급 그린수소 생산 및 저장 기술개발 사업도 구좌읍 행원리 일원에서 진행되고 있다. 이 사업에는 국비 135억원, 도비 17억원 민간 73억원 등 총 225억원이 투입된다. 제주에너지공사는 하루 평균 수소 200㎏을 생산해 수소버스 9대를 운영한다는 목표다.
제주도는 재생에너지와 물을 이용한 그린수소 생산을 단계적으로 확대하고, 산업과 생활 영역으로 활용을 확대할 계획이다.
▲LNG 발전 수소 혼소 적용
제주지역 전력은 제주, 한림, 남제주복합화력 등 도내 3개 발전소에서 50% 이상을 공급한다. 이들 발전소는 LNG 원료를 기반한 LNG복합터빈으로 가동된다.
제주도는 LNG복합발전기를 수소 원료를 기반으로 한 수소 혼소 발전으로 50% 이상 확대하고, 신규 LNG 발전시설도 수소 발전과 수소 전소터빈을 도입할 계획이다. 또한 내연·기력 발전기도 점차적으로 수소 전소터빈으로 전환하게 된다.
도내 발전시설의 수소 혼소 적용을 통해 탄소배출을 줄이고, 그린수소 활용처를 늘려나가는 한편 재생에너지를 지속적으로 확대할 수 있는 기반을 구축하게 된다.
실제 산업통상자원부는 가스공급 배관에 그린수소를 혼입해 온실가스를 감축하는 실증연구를 진행해 2024년에 제주시 한림LNG발전소에서 수소혼입 시범 운영을 추진할 계획이다.
산업부가 최근 고시한 제10차 전력수급기본계획(2022~2036)에서도 제주지역에 신규 설치되는 LNG복합발전소에 중장기적으로 수소와 혼전할 수 있는 방안이 반영됐다. 정부는 2028년까지 300㎿ 규모의 LNG복합발전소를 설치하고, 제주도의 요청에 따라 중장기적으로 수소와 혼·전소용으로 활용하는 방안을 검토하기로 했다.
▲분산형 수소 발전·수소 전소터빈 도입
제주도는 도내 기존 발전설비와 전력수요 증가에 따라 신규 발전시설을 설치할 경우 분산형 수소발전과 수소 전소터빈을 도입할 계획이다. 나아가 기저전원을 그린수소로 전환한다는 목표다.
분산형 수소발전은 수요처에서 규모에 맞게 에너지를 생산하는 것을 말하고, 수소 전소터빈은 수소 100% 연소를 통해 가동하는 터빈이다.
기저전원은 24시간 내내 항상 존재하는 최소 전력 수요를 충족시키기 위해 계속 운전할 수 있는 발전원을 의미한다. 그린수소가 효율적인 전력망 운영의 핵심 요소가 된다는 것이다.
제주도는 궁극적으로 기저전원 동력을 그린수소로 전환해 도내 전력공급을 모두 재생에너지와 그린수소가 담당하는 그린수소 아일랜드를 구축해 나간다는 청사진을 제시했다.
이를 위해 제주도는 앞으로 국가계획 수립 시에 제주도 에너지 전환 로드맵을 반영하는 한편 기존설비 전환, 신규설비 구축계획 등을 수립해 나갈 방침이다.
오영훈 지사는 “글로벌 그린수소 허브 실현을 위한 재생에너지 기반 그린수소 생산은 획기적인 변화의 시작점”이라며 “수소버스·청소차가 제주도 전역을 누비고 발전설비는 LNG와 그린수소를 혼용(혼소)하면서 단계적으로 수소 발전시설로 전환, 100% 그린수소 발전시설로 바꿔 나가게 된다”고 밝혔다.
오 지사는 이어 “수소 발전시설이 단계별로 확충되면 제주의 전력 에너지원은 재생에너지와 수소로 완전히 탈바꿈한 그린수소 에너지 자립 시대를 열게 된다”고 강조했다.
