[세컷뉴스] 수소에도 색이 있다고? 차세대 에너지 수소의 종류

[시선뉴스 박진아] 탄소중립은 이산화탄소를 배출한 만큼 이산화탄소를 흡수하는 대책을 세워 이산화탄소의 실질적인 배출량을 ‘0’으로 만든다는 개념이다. 각 나라에서는 지구온난화의 주범인 이산화탄소의 배출량을 조절하기 위해 탄소중립 운동을 활발히 시행하고 있고, 이 용어는 2006년 <옥스퍼드 사전 New Oxford American Dictionary>이 올해의 단어로 선정하기도 했다. 그리고 많은 전문가들은 차세대 에너지원이자 친환경 에너지원으로 ‘수소’에 주목하고 있다. 그런데 이 수소에도 여러 종류가 있다고 한다. 수소의 종류를 함께 알아보자. 

첫 번째, 화석연료로부터 수소를 생산하는 ‘그레이수소’ 
현재 생산되는 수소의 약 96%는 화석연료로부터 수소를 생산하는 ‘그레이수소’다. 석유화학 공정의 부산물로 나오는 부생수소 및 천연가스를 개질해 만드는 추출수소인 그레이수소는 블루수소와 그린수소보다 훨씬 싸지만 탄소배출량이 상대적으로 많고 부생수소의 생산량이 제한적이라는 단점이 있다. 그레이수소는 천연가스의 주성분인 메탄과 고온의 수증기를 촉매 화학반응을 통해 수소와 이산화탄소를 만들어내는데, 약 1kg의 수소를 생산하는 데 이산화탄소 10kg을 배출한다.

부생수소의 경우 생산 비용이 거의 0에 가깝고, 개질 수소의 경우에도 생산 단가가 그린 수소 생산 대비 20~30%에 불과하기 때문에 계속해서 생산되고 있지만 수소를 사용하는 가장 큰 목표인 ‘친환경’ 부분이 퇴색되고 있기에 ‘그레이 수소’라고 불린다. 

두 번째, 이산화탄소 포집 및 저장 기술 활용해 친환경성 높은 ‘블루수소’ 
블루수소는 기존 그레이 수소에서 이산화탄소를 뺀 수소라고 볼 수 있다. 그레이수소와 생산 방식은 동일하지만, 생산 과정 중 발생하는 이산화탄소를 대기로 방출하지 않고 포집 및 저장 기술인 CCS 기술을 이용해 이산화탄소를 따로 저장한다. 

그레이 수소 추출 때 발생하는 탄소를 포집·저장((CCS·Carbon Capture and Storage)하거나 포집·활용·저장(CCUS) 기술을 적용해 보관함으로써 탄소배출을 최소화한 공정을 통해 생산된 수소를 말한다. 그레이수소보다는 이산화탄소 배출이 적어 친환경성이 높고, 이산화탄소 포집 및 저장 기술 또한 높은 성숙도와 경쟁력이 확보돼 가장 현실적인 대안으로 주목받고 있다. 다만, 이산화탄소를 완전히 제거하진 못해 그에 따른 한계도 존재한다.

블루 수소는 그레인 수소에서 그린 수소로 넘어가야 하는 현재의 과도기 단계에서 이산화탄소 문제를 줄이면서도 수소경제사회 인프라 건설에 필요한 합리적 비용의 수소를 생산할 수 있어 전 세계 국가들이 블루 수소 산업에 앞 다투어 뛰어드는 추세다. 

세 번째, 신재생에너지를 통해 얻은 전기로 수소를 만드는 것이 핵심인 ‘그린수소’ 
그린수소는 태양광이나 풍력 등 재생에너지에서 나온 전기로 물을 수소와 산소를 분해해 생산하는 수전해수소를 말한다. 수소에너지 중에서도 미래의 궁극적인 청정 에너지원으로 주목하고 있는 것인데, 생산과정에서 탄소배출이 전무한 수소로 탄소중립 시대에 가장 필요한 미래형 에너지 기술로 평가받는다. 그린수소는 탄소배출이 전혀 없는 반면 생산단가가 높다. 그린수소를 만드는 비용의 약 80%는 재생에너지에서의 전기 생산비용인데, 이 단가가 내려가면 그린수소 시장이 빠르게 확대된다. 2021년 5월기준 탄소배출을 동반하는 부생수소와 개질수소 글로벌생산량은 연7000만톤, 시장규모는 1500억달러에 이른다.

수소는 어떻게 친환경 에너지원으로 평가받는 것일까? 수소를 연료로 하는 수소연료전지는 수소와 산소가 화학반응을 일으켜 전기를 생산하는데, 이때 환경오염 물질은 전혀 배출되지 않고 부산물로 오직 순수한 물만 배출한다. 이런 점에서 수소는 청정 에너지원으로 주목받고 있으며, 수소와 연료전지만 있다면 전기에너지가 사용되는 모든 분야에 쉽게 적용할 수 있다는 것이 장점이다. 차세대 청정에너지로 주목받고 있는 수소에너지. 앞으로 그 발전에 주목할 필요가 있다.