[가스신문 = 주병국 기자] 한국은 국제사회와 더불어 기후 위기 대응을 위해 채택된 파리협정에 따라 온실가스 감축에 동참하고, 구체적인 실천 과제로 2030년까지 NDC 목표를 40%까지 상향하기로 했다.

이는 2018년 탄소배출량 727.6백만톤 대비 40%(291만톤) 감축하는 것으로 2030년까지 탄소배출량을 4억3660만톤 수준으로 낮춰야 하는 수치이다.

이에 정부는 사회 및 경제활동 모든 부문에서 발생하는 탄소배출을 감축하는 수단을 발굴하고, 2030년까지 10개 부문(전환·산업·건물·수송·농축산·폐기물·수소· 흡수원·CCUS·국외감축)별 이행 목표를 수립, 단계적 탄소감축을 통해 2050년께 탄소중립 사회로 전환한다는 계획이다.

특히 전환 부문의 경우 2030년까지 탄소배출량(2018년 대비 44.4%)을 149.9백만톤으로 줄이고자 탄소배출이 적은 에너지로 전환하는 정책 방향을 제10차 전력수급기본계획 실무안에 담았다.

공개된 2030년 발전량 비중을 보면 원전 32.8%, 신재생 21.5%, 석탄 21.2%, LNG 20.9%로 탄소배출량이 적은 원전 발전비중은 늘리고, 석탄과 LNG발전은 감축하여 온실가스 배출목표를 달성한다는 복안이다. 여기에다 비록 작은 비중이지만 수소와 암모니아가 무탄소 발전원(2.3%)으로 반영했다. (표1)

수소(2030년 탄소배출량: 7.6백만톤)와 폐기물(9.1백만톤), CCUS(10.3백만톤) 부문에서도 탄소를 줄인다. 특히 천연가스를 활용하여 수소를 추출하는 과정에서 배출되는 탄소배출량과 도시가스를 사용하는데 발생되는 탄소도 줄여야 한다.

수소혼입으로 탄소배출 줄여

이에 정부는 탄소 감축목표 일환으로 도시가스에 수소혼입하는 정책을 추진 중이다.

이는 기존의 천연가스(도시가스) 배관에 수소를 혼입하는 방법으로, 혼입 비율에 따라 일정 수준까지 CO2 배출량을 줄일 수 있고, 기존의 배관망을 최대한 활용하면서 화석연료에서 청정한 수소에너지로 전환을 꾀할 수 있기에 수소혼입이 적극 검토되고 있다.

이미 독일, 영국, 프랑스, 네덜란드 등 유럽 선진국에서 기존 천연가스 배관에 수소를 혼입한 여러 연구와 실증사업이 추진됐고, 일정 수준까지 수소혼입 시 CO2 배출량이 감소하는 것으로 확인됐다. 그렇다면 도시가스 배관에 수소를 혼입 시 탄소 감축량은 어느 정도일까. (표2)

한국가스공사에 따르면 국내 천연가스 소비량(4000만톤/년, 민간사 제외)을 기준으로 천연가스에 수소를 20% 혼입시 예상되는 CO2 감축량은 연간 765만톤에 이른다고 한다. 그리고 2050년 탄소중립으로 완전한 수소사회로 전환시 국내 총 수소 소비량은 2700만톤에 이를 것으로 전망된다.

이중 해외 도입량은 2290만톤, 국내에서 생산해야 할 그린수소는 300만톤 그리고 블루수소 200만톤이 각각 추정된다. (그래프1) 결국 해외로부터 안정적인 수소 공급이 절대적으로 필요한 셈이다.

그나마 전국에 매설된 도시가스 배관망(약 5만km)을 활용하여 수소혼입 비율을 높여간다면 당장 신규로 건설해야 할 전용 수소배관망(30~40억원/km)을 대체할 수 있다. 그 대체비용은 최소 150조원를 넘을 것으로 추정된다.

정부가 도시가스에 수소 혼입만 안정적으로 이행한다면 2030 NDC 기여는 물론이고 수소공급 인프라를 단계적이면서도 전환이 가능한 셈이다.

결국 수소 혼입은 기존 천연가스 인프라를 충분히 활용하면서도 화석연료인 천연가스에서 청정하면서도 미래성장 가치가 높은 수소에너지로 전환을 꾀하고, 동시에 미래과제인 ‘2050 탄소중립’을 통한 수소 사회로 효과적이면서도 효율적으로 진입이 가능한 것이다.

2026년부터 수소혼입 추진

이에 정부도 2026년부터 도시가스에 수소혼입을 시행한다는 목표로 올해 민관합동 추진단을 구성하여, 내년 2월부터 ‘도시가스 수소혼입 R&D 실증사업’을 추진키로 했다. 이번 실증사업은 산업부 에너지안전과가 총괄하고, 한국가스공사, 한국가스안전공사, 한국도시가스협회, 에기연, 기계연 등이 참여해, 수소 혼입(비율 20%)의 안전성 검증과 기존 가스시설의 변경이 없는 상태에서 진행된다. 성공시 2026년 제도개선을 통해 수소 혼입을 시행하다는 것이다.

추진계획을 보면 1단계로 2025년까지 정부 R&D 과제를 통해 배관에 대한 수소 호환성 및 안전성을 검증하는 것이다. 2단계는 2024년부터 2026년까지 R&D 검증결과를 바탕으로 수소혼입 실증 추진 및 도법 개정을 통해 제도화하는 것이다. 수소혼입 실증 대상 지역은 아직 구체적으로 확정되지 않았으나, 중저압인 도시가스 소매 부문은 일정한 섹터를 선정하여 배관 재질, 주민 수용성 등을 검토하고, 고압인 도매는 제주 한림기지 발전소 배관을 대상으로 2024년부터 2026년까지 실증사업이 진행된다.

즉 이번 실증사업은 사실상 ‘투 트랙’ 방식으로 이행된다. 한국가스공사를 주축으로 한 도입 부문에서는 수소 혼입과 함께 향후 늘어날 수소공급망 확충에 따른 인프라 구축방안과 발전용 수요처에 공급할 수소 혼입비율이 검토되며, 최대 수소혼입 비율 50%까지 검토된다. 소매 부문은 최대 20% 수소혼입을 목표로 도시가스 배관망을 통해 수요자에 공급된다.

수소혼입 비율 20%까지는 도시가스 배관을 비롯해 각종 연소 기기에 미칠 영향은 크지 않은 것으로 알려져 있으나 정부는 수소 취성에 따른 배관 내구성과 수명저하 등 여러 사항을 종합적으로 검토하여 수소혼입을 이행하겠다는 방침이다.

바이오가스 최대한 활용

정부의 실증사업이 차질없이 진행되면 2026년부터 도시가스 배관에 수소혼입이 현실화 된다. 도시가스 배관에 수소혼입 비율은 최대 20% 수준이며, 이때 필요한 연간 수소량은 약 107만톤에 이른다. 107만톤의 그린수소가 필요한 셈이다.

다만 수소혼입 시 천연가스(LNG) 개질을 통해 수소를 공급하는 것은 바람직하지 못하다고 전문가들은 지적한다. 개질 과정에서 엄청난 양의 탄소가 배출되기 때문이다. 이에 정부와 한국가스공사도 국내에 공급될 수소는 원칙적으로 그린수소라는 입장이다.

그렇다면 지금부터라도 그린수소 확보를 위해 다양한 공급방안을 모색해야 하며, 관련 업계와 전문가들은 그린수소 공급처 중 하나로 국내에 생산되는 바이오가스를 적용 활용하는 방안을 모색해야 한다고 지적한다.

환경부에 따르면 국내에서 발생되는 유기성 폐자원(음식물류, 가축분뇨, 하수찌꺼기 등)은 생활수준 향상과 함께 지난 10년간 14.7% 증가세며, 2019년 기준 총 6537만톤이 발생했다. 하지만 총발생량 중 고작 375만톤만이 바이오가스화 될 뿐 그 활용도가 5.7%에 그친다.(그래프2)

2020년 국내에서 바이오가스 생산량 역시 3.6억㎥이다. 이유는 매우 간단하고 명료하다. 바이오가스를 생산하여, 재활용하는데 경제성이 없기 때문이다. 또 생산설비시설의 현대화와 규모의 경제가 이뤄지지 않는 것도 한 원인이다.

환경부는 바이오가스 시설 확충계획을 통해 2026년까지 바이오가스 생산량을 5억㎥ 이상으로 늘린다는 계획이다. 이는 국내 도시가스 사용량(250억㎥)의 2% 수준에 해당되며 연간 1812억원의 LNG 수입대체 효과는 물론 온실가스 감축 효과까지 기대된다. 여기서 한 발짝 더 나아가 바이오가스에서 그린수소를 활용할 경우 시너지효과는 배가 될 것이다. 바이오가스를 활용하여 생산한 그린수소에 정부가 친환경 프리미엄을 부여할 경우 경제성은 한층 높아질 것이다.

현재 국내에서는 유기성폐기물을 재활용하여 바이오가스를 생산한 사업자가 도시가스 배관에 혼입을 위해 고질화를 하더라도 바이오가스 공급가격은 도시가스 요금과 동일하거나 그 이하로 추정된다. 이렇다 보니 바이오가스를 활용하여 그린수소를 생산하긴 더더욱 어려운 게 현실이다. 정부가 이런 문제를 해결해 준다면 바이오가스를 활용하여 그린수소를 생산, 공급할 수 있는 셈이다.

비록 정부가 제도적으로 보완하고, 지원할 점이 많지만 우선 바이오가스를 활용하여 그린 수소를 공급할 경우 프리미엄을 부여 시 에너지 시장에서 충분히 경쟁력을 갖출 수 있다는 게 관련 업계의 하나같은 주장이다.

정부가 NDC 목표 이행에 따른 이산화탄소 감축을 위해서라도 2026년부터 도시가스 배관에 수소 혼입을 시행하기로 했고, 관련 제도 역시 정비하기로 했다. 이에 맞춰 바이오가스를 활용한 그린수소 공급방안도 모색되어야 한다. 비록 그 생산량이 지극히 적더라도 그린수소 생산과 공급 등 R&D 개발과 관련 산업 육성을 위해서라도 이뤄져야 할 것이다. 또 이는 정부가 지향하는 폐자원 재활용 취지뿐만 아니라 탄소 감축목표 달성과 화석연료에서 청정한 수소에너지로의 성공적인 전환을 위해도 필요하다. 게다가 우리 사회가 수소사회로 성공적인 전환을 꾀하는데 기초가 될 그린수소의 안정적 공급확보 차원에서라도 말이다.