우리나라가 2050년까지 탄소중립(넷제로)을 실현하려면 전체 에너지 중 27%를 수소에너지로 공급해야 한다는 연구결과가 나왔다. 또 수소에너지 중 최소 76% 이상을 해외에서 수입해야 하고, 수전해 효율을 국가 목표인 94% 달성 시 국가 전력 소비량의 6.4%를 줄일 수 있다는 전망도 제시됐다.
한국에너지기술연구원은 박상용 박사 연구팀이 최동구 포항공대 교수 연구팀과 공동으로 국제에너지기구(IEA)의 에너지시스템 분석 모형인 'TIMES'을 기반으로 우리나라 에너지 환경을 반영한 'KIER-TIMES' 모형을 개발, 2050년 국가 탄소중립 달성을 위한 수소에너지 최적 비중을 예측했다고 10일 밝혔다.
TIMES는 국가가 지역 에너지시스템의 최종 에너지 수요를 공급하기 위한 비용 최소화 에너지기술 조합을 찾아내는 최적화 모형의 일종이다. 에너지기술별 비용과 효율 등의 변화가 에너지시스템 비용 및 이산화탄소 배출량에 미치는 영향을 분석할 수 있어 에너지 및 기후변화 정책의 경제적·환경적 효과 분석에 널리 쓰인다.
연구팀은 국내의 에너지 수급 현황과 미래 에너지 수요, 전력 수급계획, 에너지 가격 등과 정부의 '2050 탄소중립 시나리오 최종안'에서 제시된 2050년 최종 에너지 수요 등을 반영해 국내 환경에 최적화된 에너지시스템 모형인 'KIER-TIMES'를 개발했다. 이 모형을 토대로 분석한 결과, 2050년까지 국가 탄소중립을 달성하려면 현재 1%에도 못 미치는 수소에너지 공급 비중을 27%로 늘려야 하는 것으로 나타났다. 최종 소비되는 에너지 수요 측면에서도 수소에너지 비중이 25%까지 증가해야 할 것으로 예측됐다.
연구팀은 수소에너지를 효율적으로 공급하고 소비하기 위한 세 가지 전략도 제시했다. 우선, 수소에너지 중 최소 76% 이상을 해외에서 수입해야 하고, 수입 비중이 높을수록 탄소중립 달성 가능성이 크다고 봤다. 또 현재 65% 수준인 수전해(물을 전기분해해 수소를 생산하는 기술) 효율을 국가 연구개발 목표인 94%로 향상시키면 국가 총발전량은 6.4%, 수소 소비량은 10.3% 감축할 수 있을 것으로 전망됐다. 이산화탄소 포집 기술 활용 전략도 제안했는데, 수소 발전 분야보다 수소생산 분야에 도입하는 것이 비용 측면에서 더 효율적인 것으로 분석됐다.
박상용 에너지기술연 박사는 "이번 연구는 국제적 기준에 부합하는 방법론을 이용해 우리나라의 에너지 환경을 고려한 수소에너지의 역할과 활용 전략을 도출했다는 데 의미가 크다"며 "이 모형을 확장해 섹터커플링(재생에너지 전력을 다른 형태의 에너지로 바꿔 저장·활용하는 기술) 기술들의 탄소중립 기여도를 분석하는 연구를 추가로 진행할 계획"이라고 말했다. 이 연구결과는 국제 학술지 '에너지(지난달 30일자)'에 실렸다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr
한국에너지기술연구원은 우리나라의 에너지 환경을 반영한 'KIER-TIMES' 모형을 개발하고, 이를 토대로 2050년 국가 탄소중립 달성을 위한 수소에너지의 최적 비중을 예측했다. 사진은 박상용(왼쪽부터) 박사, 이화랑 박사, 안지석 선임기술원. 에기연 제공
