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Aug 17. 2021
세상을 읽는 기본 상식, 수소 경제
[ 글을 시작하기 전에 ]
친환경에 대한 관심이 그 어느 때보다 높은 요즘이라고 생각이 든다. 바이든 행정부가 들어서면서 더 강하게 논의가 되고 있고 국제적인 제도 마련과 동시에 기술 발전도 가시적인 성과가 나타나고 있는 분야가 친환경 분야이다.
< 수소 경제 이미지 > (출처 : 구글이미지)태양열 에너지, 친환경 전기차, 풍력발전소 등이 있는데 이 중에서 가장 큰 에너지 패러다임의 변화 중에 하나가 탄소에너지에서 수소에너지로의 변화이다. 그리고 수소를 기반으로 운영되는 경제 체제를 의미하는 것을 수소 경제라 부르고 1970년대 등장 이후 꾸준히 미래사회를 이끌어갈 이상적인 에너지 패러다임으로 손꼽혀 왔다.
그런 수소 경제에 대해서 간략하게라도 알아둔다면 미래에 어떤 산업이 성장의 기회를 가지게 될 것인지에 대한 인사이트를 찾을 수 있을 것이라는 생각이 들었다. 그럼 수소 경제가 무엇인고 어떤 식으로 발전해 나갈 것인지에 대해서 알아보도록 하자.
Ⅰ. 수소 경제란?
수소경제는 수소를 주요 에너지원으로 사용하는 경제산업구조를 말한다. 화석연료 중심의 현재 에너지 시스템에서 벗어나 수소를 에너지원으로 활용하는 것을 말한다. 더 큰 개념으로 보게 되면 탄소 경제에서 수소 경제로 전환이 되는 것을 말한다고 생각하면 된다.
수소 경제가 도입이 될 산업으로는 자동차, 선박, 열차 같은 이동 수단에서부터 전기발전까지도 포함할 만큼 광범위하다.
< 녹색 수소 경제 흐름 > (출처 : 조선 비즈)수소 경제의 개념은 태양력 풍력에서 얻은 에너지를 기반으로 물을 전기 분해한다. 물에서 산소를 배출하고 수소를 생산해 내고 수소를 별도의 저장장치에 저장하고 이를 운송한다. 그리고 다시 수소를 공기 중의 산소와 결합시키면서 에너지를 발생시켜서 기계를 동작시키는 것을 말한다.
요약해 보면 수소 경제의 핵심은 물에서 수소를 분해시키고 수소를 저장한 뒤에 산소와 수소를 다시 결합시키면서 에너지를 발생시키는 것이라 생각하면 된다.
Ⅱ. 수소 경제가 주목받는 이유
수소 경제가 각광을 받는 이유는 지구 온난화 문제를 해결하기 위한 가장 좋은 에너지원으로 평가받기 때문이다. 수소 경제의 순환을 보게 되면 물에서부터 시작해 수소를 추출해 냈다가 수소를 다시 산소와 결합시켜 물로 다시 되돌린다. 이 때문에 쉽게 얻을 수 있는 에너지원임과 동시에 에너지를 소모하는 과정과 소모한 이후에도 환경오염을 최소화시켜 준다는 점에서 미래 에너지로 각광받게 된 것이다.
또한 물과 결합하지 않아도 수소는 이미 풍부하다. 수소의 경우 우주 질량의 75%를 차지하는 에너지원으로 지역적으로 편중이 없는 보편적인 에너지원으로 사용이 가능하다. 그리고 기체나 액체 형태로 저장이 가능하고 다른 화합물로도 변환하여 저장할 수 있기 때문에 저장 및 운송이 가능하다.
그런데 이런 좋은 에너지원이 지금까지도 상용화되지 못했다. 그 이유가 분명히 있을 것이다. 좋은 것을 알지만 상용화되지 못한 점은 크게 두 가지가 있다.
첫 번째는 기술적인 난이도와 비용 문제였다. 수소 경제를 사용하기 위해서는 수소를 사용해야 하는데 수소가 단독으로 존재하지 않는다는 것이다.
그렇기 때문에 수소를 사용하기 위해서는 수소를 추출해 내야 한다. 순수한 수소를 생성하기 위한 추가적인 과정과 에너지가 필요하게 된다.
그리고 규모의 경제가 이루어지지 않은 수소 경제의 현재 상태로는 상용화에 막대한 비용이 들어가는 것으로 나타났다.
< 녹색 수소, 회색 수소 차이 > (출처 : 중앙일보)두 번째는 모든 수소가 친환경적은 아니라는 것이다. 인공적으로 생산된 수소를 녹색 수소(Green Hydrogen)와 회색 수소(Grey Hydroge)로 나누게 되는데 녹색 수소는 풍력이나 수력, 태양력을 이용해 물을 전기 분해한 수소를 말한다. 회색 수소는 천연가스와 같은 화석 연료에서 수소를 추출하거나 화학 공업 분야에서 화석 연료를 처리하는 과정에서 자연적으로 발생하는 수소를 포집하는 것을 말한다.
이 중에서 회색 수소가 만드는 데에 더 적은 비용이 들어가지만 이산화탄소를 대기 중으로 배출하면서 만들어지기 때문에 친환경성이 낮아지게 된다. 수소 경제가 추구하는 것과는 멀다고 보인다. 즉 회색 수소는 궁극적으로 친환경 에너지라고 보기는 힘들고 녹색 수소는 전기 분해를 위한 생산비가 비싸기 때문에 수소 생산 단가가 높아진다는 단점이 따라오게 된다.
그렇지만 최근 수소 연료를 개발하기 위한 많은 노력이 있어왔고 국가적인 노력으로 인해서 지금은 경제 플랜이 수립된 상태로 보인다.
Ⅲ. 수소 경제의 미래
수소가 탄소를 대체할 궁극의 에너지로 각광받으면서 각 국가들이 선점하기 위해서 많은 노력을 기울이고 있는데 이를 정리해보도록 하자.
< 수소충전소 구축 계획 > (출처 : 중앙일보)미국은 캘리포니아주 주도로 수소 정책을 추진 중에 있다. 캘리포니아 연방정부를 중심으로 기업과 파트너십을 결성하여 수소 에너지 정책을 추진 중에 있다. 목표는 2030년까지 수소차를 100만 대 등록하고 수소충전소는 1,000개소를 설치하겠다는 것이다. 수소 발전에 있어서도 풍력발전의 잉여 전력 및 천연가스 인프라를 활용해서 수소를 생산하고 공급하겠다는 것을 목표로 하고 있다.
중국은 차이나 수소 이니셔티브를 선언하고 2030년까지 수소차 100만 대 수소충전소 1천 개로 미국과 동일한 숫자를 기치로 내세우고 있다.
수소 에너지 활용의 방법으로는 신재생에너지 및 원자력을 이용해서 만들어내거나 풍력을 연계해서 수소 에너지를 생산하는 것을 목표로 하고 있다.
이 외에도 일본과 우리나라도 수소차 보급이나 충전소 계획을 세우고 노력하고 있고 2030년까지 공격적인 목표를 세운 상태이다. 그렇지만 쉽지 않은 목표처럼 보인다.
수소 경제로 가장 주목받는 것은 자동차 분야인데 이제 전기자동차가 보급화의 물결이 이루어지고 있는 상태여서 전기차 다음에나 가능하지 않을까 생각해 본다.
하지만 분명 수소에너지와 수소 경제 구축을 위한 노력이 지속되고 있는 만큼 미래에는 수소차가 더 대중화될 수도 있을 수 있다고 생각한다.
[ 글을 마치며 ]
1879년 에디슨이 전기 에너지를 활용한 백열전구를 발명한 지 150여 년이 지난 지금 전기 자동차를 사용하는 시대에 살고 있다.
자동차도 신기하다고 말하던 시대를 넘어 내연기관이 아닌 전기로 자동차를 사용하는 시대에 사는 것이 신기할 따름이다.
< 수소차 전기차 비교 > (출처 : 비즈니스 왓치)