[첨단 헬로티]
④ 두 얼굴의 수소, 제대로 알고 갑시다!
정부가 화석연료를 수소로 대체하는 수소경제를 활성화 계획을 발표하면서 수소의 안전성 문제에 관심이 쏠리고 있다. 도로에서 달리던 수소차가 사고가 나면 ‘수소폭탄’처럼 주변을 초토화시킬 수 있다는 우려다. 이에 정부와 자동차 업계는 수소차에 사용되는 수소와 수소폭탄에 사용되는 수소의 종류는 다르므로 사고가 난다 해도 큰 폭발은 없다고 설명한다. 실제로 수소차는 휘발유차나 LNG차보다 안전하다는 평가다.
▲ 산업부는 수소차가 사고가 난다 해도 수소 폭발은 충분히 제어할 수 있다고 자신한다.(사진에서의 차량은 수소차가 아님)
수소폭탄과 수소차에 사용되는 수소는 다르다
수소는 우주 질량의 75%를 차지할 정도로 전 우주적으로 풍부한 물질이다. 지구에도 수소를 포함하고 있는 물이 풍부해 연료가 고갈될 위험이 적다. 또, 연소 시 극소량의 질소와 물만 생성될 뿐 화석연료처럼 공해물질을 발생시키지 않아 미래 청정에너지원으로 평가받는다.
미래 에너지로 평가받는 수소도 안티가 있다. 폭발 위험이 상당하다는 인식 때문이다. 이 인식은 수소 폭탄에서 왔다. 특히 한국은 북한에서 수소폭탄을 개발했다는 소식 등을 다른 국가보다 자주 듣게 되면서 수소에 대한 좋지 않은 인식이 많은 편이다. 하지만 우리가 흔히 알고 있는 수소폭탄과 수소에너지를 동일한 선상에서 바라보면 안 된다.
수소차에 사용되는 수소는 일반적인 수소분자(H2)다. 반면, 수소폭탄에 사용되는 수소는 중수소와 삼중수소다. 자연 상태에서는 수소가 중수소나 삼중수소로 변하지 않는다. 또, 수소폭탄에 사용되는 중소수와 삼중소수는 1억℃ 이상의 온도와 함께 수천기압의 압력이 순간적으로 작용해야 핵융합 반응이 일어난다. 하지만 수소차의 운전 온도는 70℃ 정도에 불과하다.
▲ 수소는 우주 질량의 75%를 차지할 정도로 전 우주적으로 풍부한 물질이다.
수소 폭발, 충분히 제어 가능하다
산업통상자원부는 수소차가 사고가 난다 해도 수소 폭발은 충분히 제어할 수 있다고 자신한다. 폭발은 저장용기 균열 등으로 발생하는 물리적 폭발과 누출된 가스가 발화하는 화학적 폭발이 있다. 산업부는 수소차 수소저장용기의 경우 에펠탑 무게(7,300t)도 견디도록 설계됐다고 설명했다.
실제로 수소차 수소저장용기는 철보다 10배 강한 탄소섬유 강화 플라스틱으로 만들어져 수심 7천m에서도 안전하다고 평가받는다. 또, 파열, 화염, 총격, 낙하 등 17개 안전성 시험도 거치게 된다. 정부가 수소차의 물리적 폭발을 제어할 수 있다고 자신하는 이유다.
화학적 폭발은 누출된 가스가 모여 구름을 형성하고 불이 붙어야 발생한다. 그런데 수소는 공기보다 14배 가벼운 가장 가벼운 기체다. 사고 등의 이유로 누출이 될 경우 빠르게 확산해 가스구름이 생성되기 어렵다. 또, 이 기체는 공기에 쉽게 희석된다. 따라서 수소는 화학적 폭발로부터 안전하다고 평가받는다.
한국산업안전공단과 미국화학공학회에 따르면, 자연발화온도, 독성, 불꽃온도, 연소속도 등을 평가한 수소의 종합 위험도는 1로 가솔린(1.44), LPG(1.22), 도시가스(1.03)보다 낮다. 산업부 관계자는 “수소는 석유화학, 정유, 반도체, 식품 등 산업 현장에서 수십 년간 사용해온 가스로써 이미 안전관리 노하우가 축적된 분야”라며 “수소가스는 도시가스보다 위험도가 낮다”고 설명했다.
수소충전소, 지금까지 안전사고 없었다
산업부는 수소충전소가 위험하다는 인식도 꼭 맞는 것은 아니라고 주장한다. 산업부 관계자는 “10년 이상 수소충전소를 운영하고 있는 선진국에서도 현재까지 안전사고는 없었다”고 설명했다. 실제로, 미국에는 56개, 유럽에는 100개, 일본에는 77개의 수소충전소가 설치돼 있지만, 지금까지 안전사고는 없었다.
하지만 이는 어디까지 해외 얘기다. 우리나라 수소충전소가 해외와 동일하게 지어지고, 운영될 수는 없다. 이에 산업부는 한국도 선진국과 동일한 국제기준에 따라 충전소를 운영해 안전성을 높이겠다고 밝혔다.
우선, 산업부는 ISO 국제기준에 따른 안전검사를 통과한 부품을 사용해 충전소를 구축하고, 구축 후에는 안전검사를 실시하기로 했다. 방폭 및 안전 구조물을 설치하고, 안전 관리자를 상주하게 하는 등 안전 조치도 취할 예정이다. 또한, 수소충전소 시설에는 압력 이상 발생 시 긴급차단장치, 가스누출 경보장치 등 이중·삼중의 안전장치를 설치하겠다고 밝혔다.
▲ 산업부는 만일의 사태를 대비하기 위해 안전에 대한 물샐 틈 없는 준비를 하고 있다.
수소 분야의 안전불감증은 없다, 본격 안전기준 마련
수소차와 수소폭탄과 다르다고 해도, 수소폭발을 제어할 수 있다고 해도, 수소 충전소가 지금까지 안전사고가 한 건도 없었다고 해도 재해는 항상 준비해야 이길 수 있다. 특히 안전불감증이 사회적 우려로 자리 잡은 한국에서 수소차나 수소 충전소의 사고는 수소경제 활성화 계획의 발목을 잡을 수 있다.
산업부는 만일의 사태를 대비하기 위해 물샐 틈 없는 준비를 하고 있다. 산업부는 수소 생산과 운송, 저장 등 전 주기의 관련 부품 및 제품의 안전성 제고를 위해 기술 개발과 성능 평가를 지원할 예정이다.
우선, 산업부는 수소의 안전한 이용과 보급을 위해 수급 상황 예측 및 이용·보급시책을 수립한다. 또한, 현재 미비한 수소의 제조, 충전, 저장, 판매, 사용 시설 및 관련 제품의 안전관리 규정도 마련할 방침이다. 제품에 들어가는 부품과 시스템 등의 안전기준은 국제기준에 맞게 개정한다고 밝혔다. 수소의 운송에 사용되는 튜브 트레일러는 압력용기 허용압력 기준을 현재 35MPa에서 미국와 일본 수준인 45MPa로 상향한다. 대규모 확산이 예상되는 발전용 연료전제 제품은 안전성 시험 및 인증기준을 신설해 수소제품의 안전성을 높일 예정이다.
수소의 생산 및 저장방식에 대해서도 안전기준이 마련된다. 향후 수요가 증가할 것으로 예상되는 P2G(Power to Gas)에 대해서도 안전성 평가 기술이 개발될 예정이다. 중소 부품업체의 경우 안전성 제고를 위한 기술개발 및 국내기준의 글로벌 표준화가 지원될 방침이다.
수소안전 가이드북과 수소의 날 지정해 국민 의식 높인다
산업부는 수소 안전에 대한 국민의 인식을 높이기 위해 ‘수소안전 가이드북’도 보급할 예정이다. 수소에 대한 정확한 정보를 전달해 안전에 대한 우려를 해소하겠다는 계획이다. 가이드북은 학교 안전교육 프로그램에 반영된다.
주요 내용으로는 ▲수소분자는 수소폭탄의 작동원리와 다르다 ▲수소는 누출 시 빠르게 확산돼 폭발 가능성이 낮다 ▲수소는 독성가스를 배출하지 않아 질식·화상 위험이 낮다 등이 있다.
수소의 날도 새롭게 지정된다. 산업부 관계자는 “수소안전에 대한 국민의 인식 제고 및 신뢰 확산을 위해 ‘수소의 날’을 지정할 계획”이라며 “이날, 수소 안전기술 전시회 등을 개최하고, 지자체 등과 협력해 수소안전 체험관도 구축할 예정”이라고 밝혔다.
