스마트경제 또다른 변수, ‘수소도시’

[중소기업투데이 조민혁 기자] 수소도시 기술이 세계 최초로 국내 연구진에 의해 개발되었다. 이는 ‘스마트도시’ 못지않게 탄소절감과 에너지 절약 등을 구현함으로써 스마트경제의 또 다른 기술로 주목받고 있다.

한국건설기술연구원(KICT)은 최근 “수소도시 기반 시설의 지하화가 가능한 설계기술을 개발했다”고 밝혔다.

이 기관의 수소인프라클러스터 연구팀은 “(도시 인프라 등의) 건설 분야에서 수소기반시설 구축은 탄소중립 달성을 위한 핵심 영역”이라며 “이를 위해서는 수소의 생산, 공급, 활용을 담당하는 기반시설의 건설기술 개발이 필요하다”고 했다.

그 중에서도 특히 “수소 인수기지, 수소공급 허브스테이션, 수소 거점기지는 대용량의 수소공급을 위한 핵심 시설”이란 설명이다. 이런 기술과 인프라를 갖춰야만 수소도시 건설이 가능하다는 뜻이다.

그러나 수소는 넓은 가연 범위(4%~75%)를 가지고 있어 실용화가 쉽지 않다. 특히 수소 공급시설은 폭발에 대한 위험성을 항상 내재하고 있다. 그래서 수소 기반의 에너지 기반을 갖춘 ‘수소도시’를 건설하는데 어려움이 따른다.

연구팀에 따르면 이런 문제를 극복하기 위해선 우선 저장시설의 안전성 및 수용성 확보가 가장 먼저 해결돼야 한다. 국내의 경우 국토 공간의 유한성과 고밀화된 도시 개발로 인해 지상 공간 확보에 어려움이 있다. 또 인접 주민들이나 이해 관계자로부터 민원이 발생할 가능성도 크다.

이에 최근 수소인프라클러스터 연구팀은 수소 저장시설의 지하화에 필요한 ‘지상-지하 입체화 방호구조 안전성 설계기술’을 개발, 수소도시의 실현 가능성을 크게 높였다.

이번에 개발된 기술은 지하 깊이별 조건에 따라 방호구조 두께가 다르게 적정 기본하중 설계를 하는게 핵심이다. 또한, 폭발 사고에 견딜 수 있는 방호재료를 적용하고 이러한 재료의 특성을 설계에 반영한 것으로 알려졌다.

특히 수소도시 기술의 키워드는 안전성 확보와 공간 절약이다. 지하에 설치할 경우 지상에 비해 30% 이상 공간을 절약할 수 있고, 안전 설계를 통해 시설의 종합 위험도를 50% 이상 감소할 수 있다. 위험도를 50% 이상 감소한다는 것은, 구조물이 파괴되어 발생하는 파편으로 인한 인명피해와 같은 피해 규모를 절반 가까이 줄일 수 있음을 의미한다.

기술진은 또 안전 설계를 위해 누출 상황 시 수소를 긴급 배출하는 환기 제어 시스템을 적용했다. 특히 폭발압력을 70% 이상 낮출 수 있는 폭발 방산구(Explosion Venting)의 최적화 설계를 한 것으로 전해졌다.

‘폭발 방산구’란 낮은 폭발압력에도 쉽게 부서져 구조물 내부의 압력이 밖으로 방출될 수 있도록 설계되는 문, 창문, 패널 등을 말한다. 만약 ‘폭발 방산구’가 없다면 어떨까. 수소인프라클러스터 연구팀은 “그런 경우는 구조물 내부에서 폭발이 발생하면, 내부 압력이 급속도로 상승하여 구조물 자체는 물론 내부 설비 등이 크게 손상을 받게 된다.”면서 “결과적으로 이러한 설계를 통해 시설의 종합 위험도를 50% 이상 감소할 수 있다”고 밝혔다.

이번에 개발된 설계기술은 2026년까지 2단계 사업을 통해 현장에 시범 적용될 것으로 보인다. 이를 위해 “현재 실용화 추진 단계에 있다”는 설명이다.

앞서 산업통상자원부는 ‘수소경제 활성화 로드맵(2019년)’에 이어, ‘제1차 수소경제 이행 기본계획(2022년)’을 마련하기도 했다. 이는 수소의 이송, 저장, 분배를 위한 공급시설을 확충하는게 핵심이다. 이에 과학기술정보통신부의 지원으로 이뤄진 이번 연구원의 수소도시 기술은 그런 점에서 하나의 분기점이 될 것이란 평가다.