탄소중립 시대 친환경적인 에너지원, 물을 전기분해하여 얻어지는 ‘그린수소’ [지식용어] 

시선뉴스=조재휘 기자ㅣ지난 2015년 파리협정 전후를 기점으로 미국, 독일, 일본 등 67개국은 21세기 중반까지 국가 단위의 탄소 배출을 순 배출 기준으로 0으로 만드는 탄소중립 선언을 한 바 있다. 2050년 탄소중립 실현이라는 세계적 흐름에 우리 기업들도 동참하며 관련 사업 발굴에 주력하고 있으며 청정 수소 대량 생산이 가능한 ‘그린수소’ 사업을 추진하고 있다.

‘그린수소’는 원자력 및 신재생 에너지를 이용해 물을 전기분해하여 얻어지는 수소를 말한다. 물 분자를 전기로 분해하기 때문에 생산 과정에서 탄소를 배출하지 않아 친환경적 방법으로 전기 에너지를 수소로 변환하여 손쉽게 저장하므로 생산량이 고르지 않은 재생에너지의 단점도 보완할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 생산 단가가 높고 전력 소모량도 상당하기에 상용화에 어려움이 많다는 단점도 있다.

물을 전기분해하여 수소를 생산하는 수전해(물전해) 기술에는 알칼리 수전해법과 고체분자형 수전해법 등이 있다. 여기서 그린수소 생산공법으로서 가장 상용화된 것은 알칼리 수전해법이다.

알칼리 수전해법은 알칼리 용액을 사용해 분해하는 방식으로 수소를 대량 생산하는데 사용되며, 생산비용이 저렴하고 설비 운영 기간이 길다는 장점이 있다. 이와 달리 고체분자형 수전해법은 알칼리 수전해에 비해 상대적으로 그린수소의 품질이 좋지만, 생산비용이 높다는 단점이 있다.

연소 과정에서 오염물질을 배출하지 않아 친환경 연료로 주목받고 있는 수소는 생산 방법의 친환경 정도에 따라서 그레이수소, 블루수소, 그린수소로 구분한다. 그린수소는 원료가 물이라는 점에서 메탄가스를 원료로 하는 그레이수소나 블루수소와 완전히 공정이 다르다. 

그레이수소는 화석연료인 천연가스를 촉매 가공하여 생산하는데, 부산물로 생성되는 이산화탄소를 그대로 대기중으로 방출하여 친환경이지 않은 수소를 말한다. 블루수소와 그린수소보다 훨씬 싸지만, 탄소 배출량이 상대적으로 많고 부생수소의 생산량이 제한적이라는 단점이 있다. 그리고 그레이수소는 생산비용 절감을 위해 발생하는 이산화탄소를 대기로 배출하여 친환경과는 가장 거리가 멀다. 

블루수소는 그레이수소와 같이 화석연료인 천연가스를 가공하여 생산하는데, 부산물로 생성되는 이산화탄소를 대부분 따로 저장하여 탄소 배출이 상대적으로 적은 공정을 통해 생산되는 수소를 말한다. 이산화탄소의 포집, 저장 비용이 그린수소보다 적게 들어 효율적이지만, 이산화탄소를 완전히 제거하지 못한다는 단점이 있다. 그러나 생산효율이 낮은 그린수소에 비해 가장 효율적이고 현실적인 대안으로 주목받고 있다.

세계적 흐름에 동참하며 국내에서도 많은 기업이 탄소 감축을 본격화하면서 ‘그린수소’ 연구개발에 열을 올리고 있는 상황. 청정 수소에너지 생산과 공급, 이를 활용한 연료전지와 모빌리티 등 관련 제품 개발, 인프라 구축 등 각 기업의 전문 분야가 어우러진 밸류체인(가치사슬) 구축에도 힘을 쏟고 있다.