2050 탄소배출제로, 수소가 답이다_대한민국 수소경제 로드맵

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

2021년 이후로 수소차에 대한 이야기를 참 많이 들었다. 특히 정부정책과 맞물려 현대자동차의 수소차 개발 및 출시로 인해 수소에 대한 관심은 높아지고 있다. 이런 상황에서 인터넷과 유튜브에 수소에 대한 다양한 정보들이 산재하고 있다. 저자는 이런 정보들의 대부분이 너무 어렵거나 부분적으로 왜곡되어 있다는 것을 발견한다. 세계적인 수소 전문가 3명이 뭉쳐서 이 책을 집필한 이유다.

저자는 왜 수소여야 하는지, 현재의 활용 현황과 미래의 전망, 수소의 생산, 저장, 운송 등과 관련된 수소의 전 주기적 기술, 수소를 둘러싼 정치적, 사회적, 기술적인 장벽들에 관해 서술한다. 그리고 향후 시장이 어떤 방향과 속도로 나아가야 하는지에 대한 해결책을 제시한다.

2050년 탄소배출제로의 목표를 달성하기 위해서 수소경제는 필수라고 말한다. 수소 에너지가 아니라 수소경제다. 수소는 단순한 에너지가 아니라 전 세계의 경제를 바꾸고 지배할 패러다임의 변화를 가져오는 이슈다. 그래서 수소경제를 논하는 것이 맞다.

전 세계는 지구 온난화 문제를 해결하기 위해 수십 년간 고민하고 협력을 유지하고 있다. 이제는 지구가 버틸 수 있는 임계점에 다다랐다는 말도 나온다. 그래서 국가들은 회의를 통해 탄소세, 탄소 국경세 등을 도입하고, 탄소배출제로에 대한 목표를 세워 강력하게 탄소 배출을 규제하기 위해 노력하고 있다. 디젤 엔진을 사용하는 자동차 생산을 금지하는 추세나 기업들을 ESG 기준으로 평가하는 것들이 이런 기조를 반영한다.

수소 에너지는 그 동안 가장 깨끗한 에너지로 알려져 왔음에도 생산하는 과정에서 더 많은 에너지를 소비한다는 이유로 배척되어 왔다. 그러나 수소 에너지 개발 기술과 저장 기술이 발전하면서 다시 부각되고 있다. 또한 전기 에너지는 한 번 생산되면 소멸되는 특징이 있기 때문에 저장 기술이 중요한데, 일부 소실될 수 있는 에너지를 수소 에너지로 변환하는 것에 대한 연구도 다양하게 진행되고 있다.

대부분의 화학연료가 연소시 지구 온난화의 주범인 이산화탄소 등을 배출한다. 그러나 수소는 연소시 산소와 반응하여 가장 깨끗한 형태의 물을 배출한다. 환경에 이보다 더 좋은 연료는 있을 수 없다. 그러나 수소와 산소를 반응시키는 작업은 쉽지 않다.

이 작업은 성능 좋은 연료전지를 통해 이루어지고 된다. 연료전지의 성능은 전해질의 이온 전도성과 촉매의 활성도가 결정한다. 이런 연료전지는 작동 온도에 따라 사용되는 용도도 달라진다.

일론 머스크는 연료전지를 쓰레기 덩어리라고 했다. 풍력과 태양열을 통해 만든 전기를 직접 전기차로 충전해서 쓰는 시스템이 최적이라는 것이다. 반면 수소전기차는 전기 에너지를 수소로 변환해서 저장한 다음에 수소 에너지로 이용해야 하기 때문에 비효율적이라는 것이다.

그러나 저자는 일론 머스크가 풍력과 태양력으로부터 전력을 생산할 때 당장 소비되지 않는 전력은 버려진다는 사실을 간과했다고 주장한다. 전기 에너지는 생산되는 순간 소비되어야 하기에 잉여 에너지는 수소를 변환하여 저장하면 수소 에너지의 효율은 높아진다는 말이다.

수소 에너지는 인류 역사상 가장 깨끗한 연료가 될 것임은 자명하다. 하지만 가장 큰 난관은 수소 생산에 들어가는 천문학적인 비용이다. 그리고 가볍지만 부피가 너무 큰 것도 문제가 된다. 그렇다 보니 수소를 생산하는 비용뿐만 아니라 운송하고 저장하는 비용도 만만치 않다.

수소를 영하 253도로 액화시키면 저장 부피가 10분의 1로 줄어든다. 하지만 액화 과정에서의 비용 부담과 기술적인 문제가 산재하다. 또 다른 대안은 암모니아(NH3)로 변환시키는 것이다. 우리가 숨쉬는 공기의 약 78%가 질소로 이루어져 있기 때문에 질소 원자 1개당 3개의 수소 원자를 붙이면 쉽게 변환이 된다.

수소보다 저장 밀도가 높아서 같은 부피에 1.5배 가량 더 저장할 수 있다. 게다가 암모니아는 영화 33도에서 액화상태를 유지할 수 있어 기술적으로 훨씬 용이하고 비용부담도 적다. 그린 수소를 이용해서 만들어진 암모니아를 그린암모니아라고 하는데, 전문가들은 2050년에 연간 400조원 규모의 그린암모니아 시장이 형성될 것으로 전망한다.

저자는 그린 에너지로서의 수소 에너지 시대로의 전환은 선택이 아니라 필수라고 한다. 그린암모니아처럼 수소의 생산, 저장, 운송에 대한 기술이 발전하면서 수소 에너지시대는 더 빨리 다가올 수도 있다.

하지만 여전히 수소에 대한 부정적인 오해가 많다. 수소하면 나도 수소폭탄을 가장 먼저 떠올리는 것처럼 많은 사람들은 위험한 물질도 받아들이는 것 같다. 그리고 언론매체에서 비용의 비효율성 부분을 많이 강조하다보니 인식도 그다지 좋지 않은 것 같다.

2050년 탄소배출제로를 통한 탄소중립을 달성하기 위해서는 수소 에너지가 유일한 대안이 아닐까? 현재로서 수소보다 더 효율적이고, 더 지구에 긍정적인 영향을 미치는 에너지가 있을까? 뚜렷한 대안이 없는 상황에서 수소 에너지는 저자의 언급처럼 선택이 아니라 필수가 되어가고 있는 것 같다.

이미 세계는 수소 에너지의 가능성을 보았고, 관련 연구를 진행하고 있다. 전 세계가 지구의 환경보호와 지속적인 성장을 위해 수소 에너지를 선택했다면, 우리에게는 그 발전 방향에 맞춰서 속도를 선도할 수 있는 일을 해야할 것이다.

* 출판사로부터 책을 제공받아 감사하게 읽고 주관적인 의견을 적었습니다.