[가스신문(2025.01.07)] [전문가 기고] 수소도시 정착 위한 가스기술사의 역할

(주)다울 정진옥 대표(가스기술사회 호남지회장)

지난 10월 안산과 울산에서 우리나라 최초의 수소시범도시 준공식이 열렸다. 수소시범도시를 시작으로 2023년 평택, 남양주, 당진, 보령, 광양, 포항 이상 6곳이 수소도시 사업을 추진하고 있으며 2024년 양주, 부안, 광주 동구에 이어 2025년 울진, 서산, 울산 이상 3곳이 추진된다. 이렇듯 수소시범도시를 시작으로 수소도시는 전국적으로 확대될 것이며 기존 생활권 단위의 수소 사용 범위에서 도시 전체로 확대하여 수송, 산업, 건물, 발전 등 도시 구성요소 전 분야로 확대할 방침이다.

수소도시는 마스터플랜 및 세부계획 수립을 시작으로 기본 및 실시설계를 거쳐 조성공사 후 시운전을 끝으로 수소도시가 준공된다.

정부의 계획에 따라 학술연구용역 단체가 마스터플랜을 계획하고 종합설계사가 기본 및 실시설계 용역을 수행한다. 설계가 완료되면 한국가스안전공사의 기술검토를 거쳐 시공이 진행되고 검사 후 준공이 된다.

수소도시의 마스터플랜은 각 도시마다 지역적 특색을 고려하여 수소생산방식부터 수소배관, 수소 사용의 용도 등을 고려한 마스터플랜이 발표되고 이중 가장 적정한 마스터플랜이 채택되어 마스터플랜 계획에 맞추어 설계가 진행된다.

수소생산 방법은 지역적 특색을 고려하여 마스터플랜에서 추천되어야 하며 지역의 도로 및 지형을 고려하여 수소배관이 설계되어야 한다. 보령시는 인근 바이오가스 생산기지에서 생산되는 바이오가스를 이용하여 수소를 생산하고 튜브트레일러에 수소를 충전하는 방식으로 설계가 진행 중이다.

2020년 수소경제 육성 및 수소 안전관리에 관한 법률이 제정된 이후 2021년 수소와 관련된 KGS CODE 시설 및 기술기준이 시행되었다.

수소관련 KGS CODE는 기존의 가스3법(고압가스 안전관리법, 도시가스사업법, 액화석유가스 안전관리 및 사업법)에서 수소에 필요한 관련 기준을 새롭게 만든 것이다.

수소생산의 관련 규정은 한국가스안전공사 KGS CODE를 기준으로 설치하고 운영된다. 수소생산시설은 고압가스 일반제조를 기준으로 설계되어야 하며 충전시설 또한 고압가스 충전시설 및 기술기준을 따라야 한다.

수소생산에서부터 충전까지 관련기준은 KGS CODE가 설계기준이며 이를 근거로 기술검토가 작성되고 시공된다. 가스는 소방이나 전기와 같이 안전관리자를 선임해야 하는 종목임에도 별도의 설계업이 없다. 별도의 설계업이 없는 관계로 가스안전공사에서 기술검토서를 심사하고 허가하는 방식으로 설계를 대체하고 있는게 현실이다. 이런 방식은 수소를 생산하고 사용하는 관련시설에서도 적용된다. 수소생산기지의 경우 건축은 건축사가 설계를 맡고 있지만, 가스관련 시설은 가스기술사가 설계에 참여하지 않고 있다.

수소시설 설계오류, 가스기술사 통해 해결

수소생산시설은 고압가스 안전관리법에따라 사업소 경계와의 이격거리와 보호시설과의 거리가 정해져 있으며 수소관련 저장탱크 및 안전밸브 등 관련 설치시설 또한 KGS CODE규정에 맞는 설계가 진행되어야 한다. 한국가스안전공사의 기술검토는 법적인 최소한의 규정을 준수하는지 검토하는 절차이고 설계와는 무관하며 기술검토에서 보완요청이 있을 경우 설계는 수정되어야 한다.

한국가스안전공사는 기술검토서 외에 가스시설에 대한 시공감리를 주관하는 기관이다. 한국가스안전공사 중간검사 공정이 필요한 부분에서는 한국가스안전공사의 입회가 있어야 한다. 수소관련 시설에 한국가스안전공사의 기술검토서 및 중간공정을 고려하지 않을 경우 설계오류가 발생하고 이로 인한 설계 및 공사기간의 연장과 공사비 증가로 인한 예산손실이 발생할 수 있다.

가스시설에 가스기술사가 등록된 설계업이 있어야 하며 설계에도 가스기술사가 참여해야 하는 이유이다.

수소도시는 마스터플랜 계획에서부터 수소관련 전문가가 참여하여 시설의 설치규모와 방향, 공사계획, 안전관리 및 운영계획 등 계획에서부터 안전관리 운영까지 전반적으로 참여하여 안전한 수소도시의 건설과 유지관리를 하여야 한다.

가스기술사는 가스관련 과학기술에 관한 전문적 응용능력을 소유한 전문가로서 수소도시의 계획, 설계, 시공, 사업관리 등 안전한 수소도시 건설과 공공의 안전 확보를 위하여 우선적으로 참여하여야 한다.

가스기술사는 현재 401명이 전국적으로 활동하고 있으며 한국가스안전공사, 도시가스 공급사 및 석유화학단지 플랜트에 대부분 종사하고 있다. 가스는 설계업이 별도로 없는 관계로 종합설계사나 전문설계업으로 종사하는 가스기술사는 흔하지 않다. 향후 수소발전을 위하여 가스기술사는 연구에서부터 평가, 진단까지 가스기술사의 직무와 관련된 여러 분야에서 활동할 수 있도록 많은 전문인력을 양성하여야 하고 그에 맞는 가스기술사로서의 업무역량을 확보하여야 한다.

까다로운 수소기술, 전문인력 참여는 기본

수소도시 건설에 참여하는 가스기술사는 없는게 현실이다.

수소도시 마스터플랜에서부터 설계, 시공 등 관련분야의 참가자격에 어디에도 가스기술사는 보이지 않는다. 입찰참가 공고문에 가스기술사를 보유한 업체 한문장만 작성하여도 수소도시 건설에 가스기술사와 같은 전문인력이 참여하여 지역적 특성에 맞는 계획과 가스법령에 근거한 기준대로 설계 시공되어야 안전한 수소도시가 건설될 수 있다. 수소도시의 건설과 안전한 유지관리를 위해서는 관련 전문종사자의 참여가 꼭 필요한 이유이다.

수소도시에서 사용하는 수소는 현재 도시가스와 같은 기체로 수소배관을 통하여 사용처로 공급된다. 도시가스는 보일러와 가스레인지에 도시가스를 공급하고 수소는 연료전지에 수소를 공급한다. 수소배관으로 공급이 어려운 사용처는 별도로 수소튜브트레일러 또는 수소탱크를 이용하여 사용처까지 운송해야 한다. 탄소중립을 위해서 탄소경제는 점차적으로 사라질 것이다. 지구의 온난화를 방지하고 우리 다음세대에 깨끗한 지구를 물려주기 위해서는 수소경제가 필수이다.

수소경제를 위해서는 수소를 생산하는 기술개발이 관건이다. 우리의 최종 목표는 그린수소를 생산하여 수소배관을 통해 공급하고 공급이 어려운 사용처에는 액화수소로 탱크를 이용하여 운송하는 것이다.

우리나라의 수소기술은 세계 최고 수준이라해도 과언이 아니다. 수소액화플랜트의 성공과 수소도시 12개소를 계획하고 준공하였다. 해외 수소도시는 영국의 리즈시, 덴마크의 롤랜드와 네델란드의 호르닝언, 가까운 일본의 기타규슈 수소타운이 있다. 이들중 덴마크와 네델란드는 수전해 수소 생산설비를 갖추어 그린수소를 생산한 수소도시이다. 독일의 경우 세계최초 여객용 수소 연료전지 열차를 운행하고 있다. 이렇듯 세계적으로 수소는 차세대 에너지원으로 계속적인 기술개발 중이다.

수소는 전 우주의 75%를 차지할 정도로 우리 생활에 밀접하게 존재하고 있다. 원자번호 1번 가장 가벼운 기체 수소. 수소는 단독으로 존재하는 것이 아니라 다른분자와 결합된 화합물로 존재한다. 화합물을 분해하여 수소를 생산하는 것이 기술이다. 현재 많이 사용되는 수소생산 방법이 도시가스 즉 메탄에서 수소를 생산하는 방법이 사용된다. 메탄에서 수소를 생산할 경우 지구 온난화 물질인 이산화탄소가 발생한다. 이산화탄소 발생이 없는 수소생산 방법이 물의 전기분해방법이다. 수전해방법이라고도 하며 생성물은 수소와 산소이다.

수소시장 기술개발 위해 정부 지원 시급

수소는 저장하여 사용하고 산소는 공기 중에 배출하여 공기 정화에도 도움을 준다. 그래서 우리는 친환경 에너지 수소를 사용하여야 한다. 수소는 가연성가스이다. 가연성 가스 중 폭발범위가 제일 넓다. 하지만 폭발범위만 넓을 뿐이다. 수소는 가장 가벼운 기체이다. 누출될 경우 빠르게 확산한다. 폭발 위험성 연구결과에 따르면 수소는 도시가스보다 폭발위험성이 낮다는 보고가 있다. 수소도시에서 사용하는 수소와 수소폭탄의 수소는 다른 얘기다. 수소폭탄에 사용하는 수소는 중수소와 삼중수소로 자연에서 만들어질수 없는 수소이다. 수소는 가연성가스로 폭발위험이 있는건 사실이다. 수소의 특징이 색이 없고 냄새가 없으며 연소할 경우 불꽃이 보이지 않는다. 즉 수소가 누출되더라도 우리는 알 수 없다는 것이다. 그래서 우리는 수소검지기를 설치하고 화염감지기를 설치한다. 우리가 현재 사용하는 도시가스도 원래는 무색무취이다. 도시가스가 누출될 경우 가스냄새가 난다고 하는건 도시가스가 누출될 경우 이를 냄새로 감지할 수 있도록 부취제를 넣어서 공급하기 때문이다. 우리가 알고 있는 도시가스 냄새는 부취제 냄새이다. 수소는 부취제를 넣어 공급할 수 없다. 그래서 수소가 누출될 경우 감지할 수 있도록 수소누출검지기를 설치하여야 한다. 수소의 화학적 특성을 고려하여 배관 재질을 선정하고 유지관리 되어야 하며 안전한 수소도시를 위해 안전관리에 전문인력을 배치하여야 한다.

우리는 탄소중립이 실현되어야 한다는 사실은 알고 있다. 지구 온난화는 멈추어야 하고 우리는 이를 위한 노력이 필요하다. 탄소경제에서 수소경제로 이어지는 시점에 있으며 다른 여러 국가들이 앞다투어 수소기술개발에 힘쓰고 있는 상황에서 우리 또한 그에 뒤처지지 않도록 기술개발에 앞장서야 한다. 정부의 지원이 없는 한 현재 수소시장에서의 기술개발은 어려운 상황이다.

수소도시와 같은 수소활용 방안이 제시되어 정부의 지원아래 기술개발이 이루어지고 안전한 수소의 사용과 생산을 위해 가스기술사의 업무영역과 기술력 향상이 바탕이 된다면 얼마 지나지 않아 우리가 생각하는 친환경적인 수소를 생산하고 이를 사용하는 우리 자신을 발견할 수 있을 것이다.

출처 : 가스신문(https://www.gasnews.com)