‘꿈의 연료’ 수소=700도 수증기+천연가스

《‘쉬쉬식….’ 주유기 버튼을 누르자마자 초당 2L 부피의 기체가 차 속으로 빨려 들어간다. 3∼4분이 흘렀을까 ‘연료 주입’을 마친 차량은 스르륵 소리 없이 주유소를 빠져 나간다. 흡사 LPG 충전소를 연상시키는 이 모습은 지난달 28일 대전 유성구 한국에너지기술연구원에 문을 연 한국형 수소충전소에서 수소 자동차에 연료를 주입하는 광경이다. 2년여의 공사 끝에 세워진 이 충전소는 수소의 생산, 저장, 공급 시설을 모두 갖춘 꿈의 수소 공장이다. 정부는 2008년까지 전국 8곳에 이 같은 수소 충전소를 세운다는 계획이다.》

○ 연료저장-주입 外 자체 생산기능까지

수소 충전소란 말 그대로 수소 자동차에 수소를 공급하는 시설이다. 하지만 연료를 저장하고 주입하는 기능 외에도 자체 생산까지 한다는 점에서 일반 주유소와 다르다.

수소 생산을 위해 충전소는 다양한 방식을 사용한다.

풍력이나 태양광 등 자연에너지를 이용해 생산한 전기로 물을 분해하는 전기분해 방식, 열과 촉매를 가해 물에서 수소를 떼어내는 열화학적 방식, 수소를 뱉어내는 효소를 활용하는 방식 등 여러 분야에서 연구가 이뤄지고 있다.

한국형 수소 충전소는 천연가스에서 수소를 뽑아내는 이른바 ‘개질형’ 생산 방식을 채택했다. 메탄(CH4)으로 주로 이뤄진 천연가스에 700도의 수증기를 가하면 수소가 떨어져 나오는 화학반응을 이용한 것. 수증기를 만들기 위해 사용되는 열 또한 천연가스를 태워 만든다. 이렇게 생산되는 수소는 하루 615L. 소형 수소 자동차 5대가 하루 1번씩 충전할 수 있는 양이다. 이는 수소 충전소가 실용화된 뒤 생산할 양의 10분의 1 수준이다.

서용석 수소시스템연구센터장은 “궁극적으로 천연가스 같은 화석연료 대신 풍력 태양광 등 자연에너지를 이용해 수소를 생산하는 방안이 고려되고 있다”며 “그러나 아직까지는 개질형 방식이 비용 대비 효율이 가장 좋다는 평을 받고 있다”고 말했다.

○ 2010년이면 서울∼부산 연료비 1만7000원

내년 4∼5월이면 서울에도 수소 충전소가 들어설 예정이다. 신촌 연세대 후문 인근에 세워질 이 충전소는 석유화학제품의 주 원료인 ‘나프타(고순도 석유)’에서 수소를 뽑아낸다.

이어 9월에는 경기 용인시에, 2008년에는 울산과 전남 여수시에도 충전소가 1곳씩 시범 설치되며 2012년쯤이면 전국 50곳으로 늘어날 전망이다.

충전 시설의 확대와 함께 수소 자동차 수도 더 늘어날 전망. 수소와 산소가 결합하면서 발생하는 ‘전자의 흐름(전기)’을 동력원으로 사용하는 수소 연료전지 차량은 현재 미국과 일본을 중심으로 개발이 한창이다.

국내에서도 현대자동차를 비롯해 한국에너지기술연구원 등에서 10여 대를 제작해 보유하고 있다. 2008년께면 수소 승용차 30대, 수소 버스 4대가 전국을 누비게 된다.

현재 대당 10억 원대인 차량 제작비도 2008년 6억5000만 원, 2012년 1억 원대로 낮춘다는 목표다.

수소연료전지사업단장을 맡고 있는 한국과학기술연구원 홍성안 박사는 “연료전지 자동차는 연료 생산에서 실제 작동까지 에너지 총효율이 가솔린 내연기관의 2배나 된다”며 “지금의 기술 발전 속도로 미뤄보면 현재 km당 125원에 이르는 연료비도 2010년께면 40원대로 낮아질 것”이라고 말했다.

박근태 동아사이언스기자 kunta@donga.com