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강원도 삼척에 들어서는, 세계 최초 수소 타운하우스

수소 R&D 특화도시, 강원도 삼척에서 진행
한국형 HEMS 타운하우스형 주거모델 실증 사업
태양광형·수소차량형·연료전지형 등 주택 6동 구축



[월간수소경제 박래상 객원기자] 세계는 지금 수소라는 에너지원에 주목하고 있다. 지구 온난화. 여기서 출발했다고 할 수 있다. 세계 각국은 이산화탄소 배출을 줄이기 위해 화석연료의 사용을 줄이고 태양광, 풍력 같은 재생에너지 사용을 높여가는 추세다. 


다만 재생에너지는 날씨에 큰 영향을 받는다. 태양광만 해도 흐린 날에는 발전이 안 되고, 바람이 잠잠한 날에는 풍력발전이 어렵다. 볕이 좋아 발전이 잘되는 날도 많지만, 에너지저장장치(ESS)의 용량 이상으로 남아도는 전력은 그냥 버려진다. 


수소는 이럴 때 대안이 된다. 재생에너지의 한계인 간헐성을 극복하는 에너지캐리어로 기능한다. 전기에너지를 수소로 저장했다 필요할 때 연료로 쓸 수 있다. 연료전지를 활용하면 열과 전기를 동시에 얻을 수 있고, 수소는 산소와 반응해 물만 배출해 대기 환경에도 해가 없다. 


수소 R&D 특화도시, 삼척

우리 정부는 지난 2018년 8월에 ‘혁신성장’을 위한 전략투자 분야로 수소를 선정했고, 2019년 1월에는 ‘수소경제 활성화 로드맵’을 발표한 바 있다. 우리는 이제 일상에서 수소전기차를 만날 수 있고, 도심에 들어선 수소충전소나 연료전지가 설치된 빌딩이 낯설지 않다. 


국토교통부가 추진 중인 ‘수소시범도시’ 사업은 이를 집약해서 보여준다. 수소도시란 말 그대로 수소를 에너지원으로 활용하는 도시를 이른다. 수소의 생산부터 저장·이송, 활용을 도시 안에서 구현하는 수소 전주기 시범사업이다. 




국토부는 지난해 12월 경기도 안산시, 울산광역시, 전북 전주·완주 등 3곳*을 수소시범도시 사업지로, 강원도 삼척을 수소 연구개발(R&D) 특화도시로 선정했다. 이에 따라 지자체별로 구체적인 수소도시계획이 포함된 기본설계 등을 올해 상반기 마련하고, 하반기 이후에 조성공사에 들어가 2022년까지 해당 지역을 수소도시로 조성하게 된다. 


그중 수소 R&D 특화도시로 선정된 강원도 삼척시는 신재생에너지를 활용한 주거지 통합 에너지 관리체계 개발 실증지로 육성된다. 수소시범도시 주거 부문의 기술적 한계와 제약 요인을 해소하기 위해 ‘수소시범도시 인프라(주거 부문)’ R&D 사업을 따로 추진하고 있는 것이 특징이다. 타운하우스형으로 삼척에서 진행되는 국산화 주거 모델 사업이 이제 막 시작됐다.  


안산시의 경우 수소 생산을 조력발전과 접목해 친환경 도시로 육성하고, 수소충전소 3곳을 설치해 수소버스 2대와 수소지게차 10대 등을 운행한다. 또 제조혁신창업타운을 조성하고, 경기행복주택 232채를 공급한다. 

울산은 석유화학단지에서 발생하는 부생수소를 도심 내 건물과 충전소에서 활용하고, 이를 위해 사물인터넷(IoT) 배관망을 구축하며, 수소 지게차와 선박용 수소충전 설비 등을 가동한다는 계획이다. 또 수소 시내버스 10대, 수소 시티투어버스 1대 등을 운영하며 공공임대주택 373채, 국민임대 437채도 공급할 계획이다. 

전주시와 완주군은 수소버스를 기반으로 한 대중교통 체계 구축에 중점을 두고 있다. 수소버스 49대, 수소셔틀·테마버스 3대 등을 운행할 예정이며, 전주시 한옥마을에 수소홍보관을 구축하고, 한옥마을 내 셔틀버스를 운영한다. 완주군에는 상용차 충전이 가능한 메가 수소충전소가 6월 초에 개장한 바 있다.




세계 최초 한국형 수소 타운하우스

올해 5월에 새롭게 출범한 ‘수소도시 타운하우스 연구단’은 수소 R&D 특화도시인 삼척시에 수소에너지 기반의 수소주택 등 주거 부문의 수소 활용을 위한 국산화 플랫폼을 구축할 예정이다. 이는 태양광형, 수소차량형, 연료전지형 등 3종 이상의 주택 6개 동을 구축해 타운하우스형 주거모델을 실증하는 사업으로, 연구개발과 아울러 주민 수용성, 안전성, 경제성 등을 확보하는 데 목적이 있다.


수소도시 타운하우스형 주거모델 실증 사업은 수소연료전지나 태양광으로 생산한 전기와 열 등 다양한 복합에너지를 활용하는 가정용 에너지관리 시스템(HEMS)**과 에너지 통합네트워크를 구현하는 것을 목표로 하고 있다. 이를 달성하기 위해 태양광, 태양열을 활용한 전기·열 저장과 수소 공급기술 등 수소의 생산·저장·공유가 가능한 에너지통합 플랫폼, 수소주택 내 태양광, 태양열, 가스, 전기 등 다양한 에너지원을 통합한 가정용 통합관리시스템을 개발하여 최종적으로 수소에너지 프로슈머 주택단지를 운영할 계획이다.


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가정용 에너지관리 시스템(Home Energy Management System)은 주택 내 주요 에너지 소비원인 조명이나 가전 기기, 급탕 기기 등을 IT기술로 연결하고 자동으로 제어하는 가정용 시스템을 말한다.

디지털 가전과 에너지저장장치(ESS)의 연계, 연료전지 분산발전을 통해 생산한 전기와 열, 전기차 충전 등을 연계하는 스마트 홈 기술에 접목된다. 




특히 이번 사업에는 수전해 방식으로 생산한 수소를 금속수소화물에 저장한 뒤, 이를 가정용 연료전지의 연료로 활용하는 방안이 포함된다. 또 ‘수소전기차 하우스’를 만들어 가정에서 직접 수소차에 연료를 충전하는 시설도 갖추게 된다.


수소 R&D 특화도시인 삼척에서 실증을 거쳐 개발되는 수소 주택단지 에너지 거래·공유 모델은 향후 소규모 수소도시 적용 모델로 활용, 수소에너지 뉴타운 개발에 적용할 방침이다. 또 강원도가 ‘액화수소산업 규제자유특구’를 통해 중점적으로 추진하고 있는 액화수소 생산 상용플랜트와 액화수소충전소, 수소선박 등과 연계하여 도심형 액화수소 활용 모델을 제시하고 ‘수소’에 대한 주민 인식을 높이는 데도 기여하게 된다.


본 사업의 참여기관은 한국토지주택공사, 두산퓨얼셀파워, 한국전력기술, 원일티앤아이, 이엠솔루션, 부광씨엔에스, 씨에이치피테크, 에이올코리아, 넥셀시스템, 가비, 에스엠피쓰리, 나눔정보기술 등으로, 수소의 생산부터 활용까지 전주기를 맞춘 기업체로 구성되어 있다.


계획된 일정에 따라 연구개발 실증이 효과적으로 이루어지고 사업이 성공적으로 추진된다면 살아 있는 ‘일상생활 실험실’ 개념의 리빙 랩(Living Lab)으로 주거 부분의 수소에너지 수용성 확대에 크게 기여할 것으로 전망된다. 또 태양광, 지열, 수소 등 신재생에너지를 아우르는 친환경 건축기술의 통합, 국내 도시재생·신규 도시 개발·수소도시 모델의 해외시장 진출 등 기대 효과가 있을 것으로 예상된다.




이는 향후 2030년까지 단계적으로 의무화되는 ‘제로에너지건축 인증제도’에 따라 제로·플러스 에너지 주택사업을 활성화하고, 에너지 프로슈머 확대에 따른 커뮤니티 에너지 관리·운영 서비스, 인프라 확충 차원에서도 꼭 필요한 사업이다. 


세계 최초 수소도시 조성과 이를 위한 기술적 제약 요인 극복을 위해 추진되는 ‘타운하우스형 주거모델 실증’은 기존 도시의 다양한 에너지원과 연계한 국산화 시스템을 구현하고, 에너지 효율을 극대화하며, 가정에서 생산된 전력을 수소로 전환하여 이를 공유·판매하는 에너지 프로슈머의 창출로 ‘수소를 에너지원으로 활용하는 도시혁신’을 에너지 사용자가 직접 체감하는 근본적 생활 변화가 가능할 것이다.






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