수소경제

수소경제 - 2050 탄소배출제로, 수소가 답이다
이민환.윤용진.이원영 지음 / 맥스미디어 / 2022년 2월

지난 대선 토론에서 이슈가 된 용어가 있습니다. 바로 'RE100'입니다. 탄소에너지원이 아닌 완전히 재생에너지를 사용해서 제품을 생산하자는 의미인데, 이름만 대면 누구나 아는, 300여개가 넘는 다국적기업들이 현재 참여하고 있습니다. EU에서는 온실가스를 감축하고자 탄소세를 부과합니다. 그리고 이와 관련해서 앞으로 더욱 규제를 강화할 예정이기도 합니다. 따라서 수많은 기업들이 생산과정에서 환경을 보호하는 동시에 기업 경쟁력을 유지하기 위해서라도 참여할 수 밖에 없는 거대한 흐름이 만들어 졌습니다. 많은 친환경적인 재생에너지와 재생에너지 생산 방법이 현재 상용화되고 있지만 수소 역시 빼놓을 수 없습니다. 원유와 같은 에너지원을 외국에서 전량 수입하는 우리나라는 앞으로 수소 경제를 통해서 에너지 주권을 확보하고 여러가지 산업의 활성화를 일으켜야 합니다. 수소 경제는 탄소 중립을 실현하는 방법이자 국가적인 운명이 달린 중요한 과제로 떠오르고 있습니다.

친환경 에너지 발전으로 떠오르는 태양광이나 풍력 발전은 에너지 생산과정에서 이산화탄소를 배출하지 않습니다. 그런데 자연에서 얻는 에너지이다보니 기상상황이나 입지조건 등에 따라 에너지 수급이 일정하지 않다는 문제점이 있습니다. 이 외에도 다양한 문제점이 존재하지만 이것이 가장 큰 문제점으로 꼽히고 있습니다. 남는 에너지를 저장했다가 필요할 때 사용하면 좋지만 남는 에너지를 저장할 배터리의 가격과 에너지 저장 효율이 좋지 못하다보니 이 역시 실현 불가능합니다.

사람들이 사용하는 에너지는 일정하게 공급되어야 합니다. 날씨가 흐리거나 악천후에 따라 에너지 수급에 문제가 생긴다면 제대로 된 에너지 공급원으로서의 역할을 하지 못하죠. 친환경적인 에너지 생산 방법이라고 해서 마냥 장미빛 미래를 꿈꿀순 없습니다. 그런데 만약 태양광과 같은 친환경적인 에너지 발전을 통해서 당장 필요한 에너지를 생산하고 남는 에너지는 즉각적으로 수소를 생산하는데 사용할 수 있다면 어떨까요? 에너지의 과부하를 막을 수 있어서 생산 시설을 제대로 관리할 수 있습니다. 그리고 남는 에너지를 수소로 만들면 저장도 가능해지죠. 수소를 저장해두었다가 필요한 곳에 수소를 공급하기만 하면 됩니다. 그리고 원유처럼 다른 나라에 팔 수 있는 상품이 될 수도 있습니다. 어차피 버려져야할 에너지를 통해서 추가적인 수익도 거둘 수 있습니다.

사실 수소는 우주 질량의 75%를 차지하는 원소입니다. 풍부하죠. 다만 지구상에서 H2(g) 형태로 존재하는 건 극소량입니다. 과학실험 시간에 한번씩 경험해보셨겠지만 수소기체는 반응성이 큽니다. 폭발하기 쉽고 기체 형태라서 부피도 큽니다. 따라서 혼자 독립적으로 존재하기 보다 다른 원자와 화합물을 형성해서 존재하려는 경향이 있습니다. 이를테면 메탄, 에탄과 같은 형태로 탄소(C)와 결합하여 존재합니다. 그러면 화학적으로 에너지 준위가 낮아져서 상대적으로 안정된 형태로 존재할 수 있습니다. 그래서 자연 상태에서 순수한 수소를 얻으려면 다른 화합물에 에너지를 가하여 화학결합을 깨트리고 수소를 모아야 합니다. 예를 들면 메탄 가스를 섭씨 700도의 고온에서 물과 반응시켜서 수소를 분리해내는 방법이 있습니다. 현재 대량 생산되는 수소의 대부분이 이런 방식, '수증기 개질'을 통해 만들어 집니다. 그리고 CO2가 발생하게 되죠. 메탄 1kg당 5.5kg의 이산화탄소가 부산물로 생산된다고 하네요. 다른 방법으로는 석유화학이나 제철 공정 중 부수적으로 발생하는 가스를 정제해서 '부생 수소'를 얻을 수 있습니다. 현재는 이렇게 전체 수소 생산 중 96%가 이산화탄소를 배출하면서 생산됩니다. 이런 방식으로 생산된 것을 그레이 수소라고 합니다. 그러나 궁극적인 목적은 이산화탄소의 저감입니다. 따라서 이때 발생하는 이산화탄소를 포집하여 땅 속에 저장하는 CCS기술이나, 포집된 이산화탄소를 비료 생산이나 용접 등에 재활용하는 CCUS방식이 제시됩니다. 이렇게 생산되는 수소를 '블루 수소'라고 합니다. 그리고 미래에 기술이 더 발전하여 경제적인 면에서도 우위가 확보된다면 지구 상에 풍부한 물을 전기분해해서 얻을 수 있는 '그린 수소'를 만들어 사용할 수 있습니다. 이산화탄소의 배출은 없이 순수한 수소와 산소를 얻을 수 있는 방법이지만 현재는 생산단가가 높아서 경제성이 없습니다. 20년 기준 그레이수소의 생산 원가는 약1~2달러, 블루수소는 1.5~2.5달러, 그린수소는 4~6달러가 든다고 하네요. 30년 경이 되면 그린수소도 경쟁력을 가지지 않을까 예상됩니다. 그리고 메탄 열분해를 통해서 생산하는 청록수소도 존재합니다. 결과물로서 수소 그리고 이산화탄소가 아닌 탄소가 만들어지는데 이 탄소를 다른 산업에 사용할 수 있어서 경제적입니다. 그러나 이 방법 역시 아직은 초기 단계에 머무르고 있습니다. 우리가 앞으로 해결해야할 과제들입니다.

이 책에는 수소와 수소 경제에 관한 다양한 내용들이 잘 정리되어 있습니다. 문과출신이라도 이해할 수 있게 수소 경제에 얽힌 다양한 이야기들을 소개합니다. 왜 친환경 에너지 산업으로 갈 수 밖에 없는지, 실제 산업에서 수소가 어디에 쓰일지, 수소 경제가 돌아가기 위해서 어떤 인프라가 구축되어야할지, 앞으로 해결해가야할 과제는 무엇인지, 다른 산업과 연계하여 발전해 나갈 분야는 어딘지 한눈에 그려볼 수 있도록 친철하게 설명합니다. 뉴스와 신문에 등장하는 시사 상식과 앞으로의 미래 먹거리 산업에 관심이 많은 분이라면 이 책을 권합니다. 이 한권으로도 수소 경제에 대한 윤곽과 필요한 지식을 충분히 얻을 수 있을 것입니다.

- 출판사에서 책을 제공받아 작성한 서평입니다-

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