빌 게이츠에 비친 수소 경제의 폭발력과 현실적인 한계

연료로서의 수소에 대한 가능성이 커지고 있지만 아직까지 대중화와는 거리가 먼 것이 현실이다.

마이크로소프트 창업자 빌 게이츠도 자신의 책, 빌 게이츠, 기후재앙을 피하는 법에서 에너지 자원으로서의 수소에 대해 말하고 있는데, 폭발적인 잠재력이 있지만 현실적으로 걸림돌이 적지 않다는데 초점을 맞추고 있다.

그에 따르면 수소는 전력 저장과 관련해 다른 모든 시도들을 의미 없게 만들 만큼, 엄청난 가능성을 갖고 있다.

  나는 전력 저장 분야의 획기적인 발전을 간절히 기다리고 있다. 하지만 동시에 새로운 혁신이 발행해 이런 모든 아이디어를 불필요한 아이디어로 만들었으면 좋겠다는 생각도 한다.  마치 개인 컴퓨터의 등장이 터지기를 쓸모 없게 만든 것처럼 말이다.

  전력 저장과 관련하여 저렴한 수소는 다른 아이디어들을 쓸모 없게 만들 수 있을 것이다.  그이유는 수소가 연료전지 배터리의 핵심 성분이기 때문이다. 연료 전지는 두 가스(보통 수소와 산소) 사이의 화학적 반응으로 에너지를 얻는다. 우리는 태양광 발전 단지나 풍력 발전 단지에서 만들어지는 전기를 사용해 수소를 만들 수 있다. 그 수소를 압축 가스나 다른 형태로 저장해 연료 전지에 넣어 필요할 때마다 사용할 수 있다. 이렇게만 된다면 우리는 청정 전기를 사용해 무탄소 연료를 만들어 몇년 동안 저장한 다음 저장된 연료를 필요할 때만 전기로 전환해 사용할 수 있다. 그리고 내가 앞에서 언급한 장소의 문제도 해결할 수 있을 것이다.  햇빛을 연료로 만든 다음 원하는 방식으로 운반할 수 있다.

문제는 지금으로선 수소를 대중화하는데 있어 현실적인 걸림돌들이 적지 않다는 것이다. 이에 대해 빌 게이츠는 이렇게 말한다.

  하지만 여기에도 문제가 있다. 탄소를 배출하지 않고 수소를 만들려면 많은 돈이 필요하다. 그리고 배터리에 전기를 직접 저장하는 것보다 효율적이지 않다. 왜냐하면 수소를 만들기 위해서는 우선 전기를 사용해야 하며 그렇게 만들어진 수소로 나중에 다시 전기를 만들어야 하기 때문이다. 이런 단계들을 밟는 과정에서 에너지 손실이 불가피하게 발생한다.

  수소는 또한 매우 가벼워서 적당한 크기의 컨테이너에 저장하기 어렵다. 가스를 압축하면 더 쉽게 저장할 수 있다. 컨테이너의 크기가 동일하다면 압축된 가스를 더 많이 저장할 수 있을 것이다. 하지만 수소 분자들은 매우 작기 때문에 압력을 받으면 움직임이 활발해져 강철을 통과하기도 한다. 마치 가스탱크를 가득 채울 가스가 천천히 누출되는 것과 같다.

  마지막으로 수소를 만드는 과정에는 전해조라고 불리는 다양한 성분들이 필요한데 이것들은 무척 비싸다. 현재 연료 전지로 달리는 자동차를 이용할 수 있는 캘리포니아에서 수소의 비용은 1갤런의 휘발유에 5달러 60센트를 지불하는 것과 같다. 2020년 2월 현재 미국에서 1갤런의 휘발유는 2달러 41센트다. 그래서 과학자들은 전해조로 사용될 수 있으면서도 더 저렴한 물질을 시험하고 있다.

독일에서 자동차 전문 교수인 페르디난트 두덴회퍼도 자신이 쓴 책 '누가 자동차의 미래를 지배하는가?'에서 수소를 활용하는 연료전지 기술에 대해 회의적인 의견을 공유한다.

  "수소는 휘발성이 강한 기체이고, 자동차에 탱크 시스템과 연료 파이프를 설치하는데에도 비용이 많이 들어간다. 자동차에 전기를 공급하기 위해 필요한 이른바 연료전지 스택은 물론 추가적인 전기 저장 장치도 있어야 한다. 한편 연료 전지는 언제나 균등한 전기를 내보내는데, 가속할 때 에너지가 더 많이 필요한 것처럼 자동차의 에너지 수요에는 변동이 있기 때문에 성능 좋은 배터리가 필수적이다. 이 모든 것이 오늘날의 배터리 구동 방식의 전기자동차보다 연료전지 자동차의 생산비를 더욱 끌어올리고 있다."