친환경 에너지 수소 활성화를 위한 각국 정부의 정책 지원과 기업들의 기술 개발 노력 등을 바탕으로 관련 기술이 상용화 되고 있습니다. 특히 수소 상용화 기술은 버스, 트럭, 항공, 드론 등 다양한 모빌리티(Mobility)를 위주로 발전, 확대되고 있습니다. 그러나 기술 상용화 수준에 비해 수소 안전성은 덜 주목받고 있습니다. 이제부터 우리가 자주 접할 수 있는 수소, 수소차, 수소충전소 등과 연관된 Q&A를 통해 수소가 얼마나 안전한지 알아보겠습니다.
Q1. 수소는 무엇인가요?
A. 원소기호 H, 원자번호 1인 수소. 수소는 우주 질량의 75%를 차지할 정도로 풍부하며 가벼운 기체입니다. 또 지역 편중이 없는 보편적인 에너지원이며 장기간 대용량 저장이 가능하다는 면에서 장점을 지닙니다.
Q2. 우리가 흔히 쓰는 연료(휘발유, LPG, 도시가스 등)에 비해 수소가 더 안전한가요?
A. 미국화학공학회의 주요 에너지 종합 위험도 분석에 따르면 수소의 위험성을 1로 볼 때 가솔린이 1.44, LPG가 1.22, 메탄이 1.03입니다. 이는 ‘수소가 다른 에너지보다 안전하다’는 결과로 볼 수 있습니다. 그리고 독성물질이 없기 때문에 설사 누출되더라도 질식의 위험이 낮습니다.
게다가 수소를 액화하면 안전성은 더 높아집니다. 기체수소는 저장 탱크에 대부분 대기압의 200배(200bar) 이상으로 저장합니다. 고압일수록 동일한 용기에 더 많은 수소를 저장할 수 있기 때문입니다. 액화수소는 대기압 수준인 1bar에서 최대 3bar의 저압 저장이 가능합니다. 액화수소는 기체수소에 비해 더 낮은 압력으로도 더 많이, 안전하게 저장, 운반할 수 있습니다. 따라서 액화수소는 기체수소 대비 안전성이 높습니다.
Q3. ‘수소’하면 수소폭탄이 생각납니다. 수소와 수소폭탄은 다른가요?
A. 수소에너지로 이용하는 수소는 경수소로 수소폭탄에 이용하는 ‘중수소’, ‘삼중수소’[1]와 서로 다른 물질입니다. 중수소, 삼중수소는 자연적으로 만들어 질 수 없습니다.[2]
게다가 수소폭탄이 작동하려면 1억°C 이상의 온도로 원자폭탄을 가열 및 폭발시켜 여기서 나온 에너지로 핵반응을 일으켜야 합니다. 이때 핵반응을 일으키는 수소가 중수소 혹은 삼중수소로 일상에서 활용하는 ‘경수소’와는 원자핵 내 중성자 수부터 완전히 다른 물질입니다. 따라서 수소와 수소폭탄은 전혀 연관성이 없습니다.
[1] ‘중수소’와 ‘삼중수소’는 중성자와 양성자가 하나 이상으로 구성된 수소를, ‘경수소’는 중성자 없이 양성자 하나만으로 이뤄진 수소를 뜻함
[2] 출처 : 수소충전소 안전 바로알기 50문 50답(한국가스안전공사, 2021.05)
Q4. 수소버스, 수소승용차 등 수소차에 대해 많이 접할 수 있습니다. 조만간 수소차가 많이 확대될 것으로 생각하는데, 수소차는 안전한가요?
A. 먼저 수소차에 들어가는 수소탱크는 에펠탑 무게와 비슷한 7천 3백 톤의 하중을 견딜 정도로 견고합니다. ‘내피’는 수소의 투과를 최소화하는 나일론 소재의 얇은 폴리아미드 라이너로, ‘외피’는 700bar(대기압의 700배)의 높은 압력을 견딜 수 있도록 20~25mm 두께의 탄소섬유 강화플라스틱으로 구성되어 있습니다. 탄소섬유 강화 플라스틱은 같은 무게의 강철과 비교했을 때 강도[3]는 6배, 강성[4]은 4배로 가벼우면서 튼튼합니다. 강한 충격을 받아도 탱크가 폭발하지 않고 찢어지면서 수소가 새어 나가는 것에 그치게 됩니다.
[3] 강도 : 어떤 힘을 받았을 때 부서지는 것에 대한 저항
[4] 강성 : 모양이 변형되는 것에 대한 저항
또, 수소차에는 휘발유, 경유, CNG 등을 연료로 사용하는 내연기관 차량에 비해 많은 안전장비를 갖추고 있습니다. 예를 들면 실시간 수소 누출을 모니터링 하는 장치(수소누출감지센서)가 있습니다. 센서가 수소 누출을 감지하면 수소탱크 밸브를 차단하고, 수소탱크 온도가 상승하면 강제로 수소를 배출합니다. 또 수소탱크가 폭발하지 않도록 화염방지물질(내화재)을 적용해 차가 완전히 불타도 수소탱크가 폭발할 가능성은 낮습니다.[5] 또한 수소차는 국토 교통부에서 제시하는 ‘자동차용 내압 용기 안전에 대한 규정’을 충족해야만 출시될 수 있는 등 다양한 안전기준을 통과한 뒤 출고되고 있습니다.
[5] 현대자동차 넥쏘 모델 기준
Q5. 수소차 보급이 확대되면 수소충전소도 많이 늘어날텐데, 수소충전소가 우리 가까이에 있어도 될 정도로 안전한가요?
A. 국내 수소충전소 설치는 ‘고압가스안전관리법’에 따라 한국가스안전공사의 안전검사를 받고 관할 행정관청의 승인을 받아 설치되고 있습니다.
수소충전소는 안전을 위해, ① 설비, ISO국제기준을 만족하고 안전 검사 통과 부품 적용, ② 구축 전·후, 한국가스안전공사 안전검사 실시, ③ 건축물, 방폭 및 안전 구조물 설치, ⑤ 안전관리자 상주, 안전유지 등 철저한 관리 속에 설치되고 유지됩니다.
참고로, 우리나라는 국회 부지 내에 수소충전소가 있고, 프랑스는 에펠탑 주변, 일본은 도쿄타워 옆과 건물 밀집지역에 수소충전소가 위치해 있을 정도로 안전한 시설로 인식되고 있습니다.
우리나라는 2020년 5월 세계 최초로 수소법(수소경제 육성 및 수소 안전관리에 관한 법률)을 제정했고, 수소를 일상생활에 적극 도입하여 수소경제를 선도하고 세계 1등 수소산업 강국이 되기 위해 노력하고 있습니다.
SK E&S도 이러한 정책에 발맞춰 수소 밸류체인 완성을 통해 수소 경제 시대를 주도하며 우리나라의 탄소중립에도 기여하고자 합니다. 올해 연간 3만 톤 규모의 ‘인천 액화수소 플랜트’를 완공하여 이곳에서 생산된 액화수소가 전국의 충전소를 통해 수소버스 등에 안전하게 공급할 예정입니다.
또한 충남 보령 지역에 세계 최대인 연간 25만 톤 규모 ‘블루수소 생산기지’를 구축해 청정수소 전주기 생태계를 조성할 계획입니다. SK E&S는 다양한 분야에서 전방위적 기술 혁신을 이끌어 대한민국이 중심이 되는 수소시대를 만들어 가겠습니다.
<배운 사람이 알려주는 수소의 안전성>
<3분 만에 알아보는 수소의 안전성>
