중국 해상풍력발전소에서 생산한 그린수소 일본 탄소중립 목표량 충족

서동준 기자 입력 2021. 12. 3. 09:10
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중국의 해상 풍력 발전소에서 생산하는 수소(그린수소)의 양만으로도 일본이 탄소중립을 달성하기 위해 세운 수소 생산량을 충당할 수 있다는 전망이 나왔다.

미국 하버드대와 중국 산둥대, 베이징석유대, 화중과학기술대 연구팀은 중국 해상풍력 발전소의 수소 생산 가능성과 일본으로 운송하는 방식을 검토한 결과를 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스'에 29일 소개했다.

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한국으로 확장 가능해
중국 북부 후베이성의 푸티섬 부근의 해상풍력 발전소에는 300MW(메가와트)급 풍력터빈 75기가 설비돼 있다. 연합뉴스 제공.

중국의 해상 풍력 발전소에서 생산하는 수소(그린수소)의 양만으로도 일본이 탄소중립을 달성하기 위해 세운 수소 생산량을 충당할 수 있다는 전망이 나왔다.

미국 하버드대와 중국 산둥대, 베이징석유대, 화중과학기술대 연구팀은 중국 해상풍력 발전소의 수소 생산 가능성과 일본으로 운송하는 방식을 검토한 결과를 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 29일 소개했다. 

중국은 2019년부터 육·해상풍력 모두에서 신규 설치량 1위를 차지하며 풍력발전 확대에 열을 올리고 있다. 지난해에는 52GW(기가와트)에 이르는 풍력발전 설비를 설치해 전 세계 신규 설치량의 55.9%를 차지했다. 

지난해 6월만 해도 중국 해상풍력 규모는 영국과 독일에 이어 전 세계 3위에 머물렀다. 하지만 국제에너지기구(IEA)는 지난해 12월 발표한 '해상풍력 발전 보고서'를 보면 중국이 2025년 세계 최대 규모의 해상풍력발전 용량을 갖추고, 향후 20년간 약 25배 성장할 것으로 전망했다.

해상풍력 발전은 수소 생산과 연관돼 있다. 해상풍력은 먼바다에서 강한 바닷바람으로 전력을 생산하는 이점이 있지만, 생산한 전력을 육지까지 전송하기 위해 고가의 해저케이블을 설치해야 하는 부담이 있다. 수소 생산은 전기로 물을 수소와 산소로 분리하는 수전해 기술이 오래전부터 널리 알려졌지만 상당량의 전기를 소모하기 때문에 단가가 높다는 문제가 있다. 이 둘의 문제를 상호보완하고자 해상풍력 발전소에 수전해 장비를 결합해 수소를 생산하는 방식이 주목받고 있다.

연구팀은 중국의 해상풍력 발전소 건설 계획과 미국 에너지부 산하 국립재생에너지연구소(NREL)가 제시한 해상풍력-수전해 기술 발전 시나리오를 기반으로 중국 해상풍력의 2030년과 2050년 수소 생산량을 추산했다. 그 결과 중국은 해상풍력으로 2030년에 1시간당 12PW(페타와트·1PW는 1000조 W)에 이른다. 지난해 한국의 총발전량은 1시간당 0.55PW다.

연구팀은 이 전력으로 수소를 생산할 경우 일본이 탄소중립 달성을 위해 목표한 수소생산량을 가뿐히 넘길 것으로 내다봤다. 일본의 목표 수소생산량은 2030년 연간 3Mt(메가톤·1Mt은 100만 t), 2050년 20Mt이다. 현재 논의되는 알칼리(AEC), 고분자 전해질막(PEMEC), 고체 산화물(SOEC)을 이용한 수전해 기술로 수소를 생산해도 그 이상 생산할 수 있다는 계산이 나왔다.

일본은 수소 단가를 2030년 1kg당 3달러, 2050년에는 1kg 2달러를 목표로 했는데, 중국 해상풍력은 그보다 낮은 2030년 1kg당 2달러, 2050년 1kg당 1.8달러로 책정될 것으로 전망했다. 수소 전달방식으로는 톨루엔 등 화학물질과 결합한 액체 수소와 암모니아 변환에 전달하는 방식이 고려됐다.

마이클 맥엘로이 미국 하버드대 지구·행성과학부 교수는 “중국과 일본 양국의 기술 교류를 통해 탄소중립을 위한 수소 생산을 촉진할 수 있을 것”이라며 “유사한 수소 생산 계획을 갖고 있는 한국으로 확장도 가능하다”고 말했다.

[서동준 기자 bios@donga.com]

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