탄소중립 수소혁명 by 이순형

 

우리는 지금 에너지 패권 다툼의 현장 속에 살고 있다. 

 

중동 국가들의 원유 생산량에 따라 경제가 영향을 받고, 우크라이나/러시아 전쟁으로 많은 국가들이 영향을 받고 있다. 이런 상황과 지국 온난화로 인해 지구의 생존 여부 자체가 위협을 받으면서 우리는 태양광, 풍력, 수력 발전 등의 신재생 에너지에 많은 투자를 하고 생산 비중을 높여 나가고 있다. 

 

하지만 이런 신재생 에너지는 큰 단점을 가지고 있는데, 이는 원하는 시간을 취사선택해서 에너지를 만들 수 없다는 점이다. 날이 흐리거나, 밤이 되어 태양이 지거나, 바람이 불지 않거나 가뭄이 들면 우리는 신재생 에너지를 생산할 수 없다. 또한 '시간'적 제약 뿐만 아니라 '공간'적 제약도 크다. 지역에 따라 에너지를 얻을 수 있는 양의 편차가 너무 크다. 적도와 우리나라에서 얻을 수 있는 태양광 에너지의 양은 차이가 많이 난다. 바람이 자유롭게 부는 평야와 산간 지역의 풍력 에너지 차이도 마찬가지다. 

 

이러한 제약으로 신재생 에너지는 지역과 시간/기간에 따라 생산 비용에 차이가 나며 때로는 비효율적인 선택지가 된다. 또 다른 문제는 태양광이 강한 사막 지역이나, 바람이 강한 고지대는 사람이 살기 적합하지 않다는 점이다. 사람이 많이 사는 곳은 대체적으로 태양광, 풍력 등의 신재생 에너지를 얻기 힘들다. 이에 신재생 에너지를 많이 생산할 수 있는 곳과 많이 필요로 하는 곳 사이의 괴리가 생기는 거다. 

 

이러한 이유로 중요한 것이 에너지를 손 쉽게 저장하고 운반하는 기술의 개발이다. 이런 기술이 뒷받침 될 때 신재생 에너지의 가격경쟁력이 생기고 빠른 보급이 가능하다. 이러한 저장과 운반을 위해 주목 받고 있는 것이 수소를 활용한 기술이다. 물론 수소도 아직 기술적으로 부족한 점이 많다. 신재생 에너지를 수소로 바꿀 때 에너지 손실이 발생하고, 이를 필요한 곳에서 다시 전기로 전환할 때 손실이 생긴다. 이러한 효율성의 문제로 가격이 비싸다.

 

여기에 더해 운반 비용도 만만치 않다. 기체 수소는 부피가 크고, 액체 수소로 바꾸면(바꾸는 것도 어렵다고) 영하 235의 극한의 온도를 유지해야 한다고..이에 수소로 에너지를 저장하는 것도 에너지 손실 때문에 힘들지만, 운반을 위한 비용도 크기 때문에 아직 수소 에너지를 잘 활용하지 못한다고 한다. 

 

하지만 이러한 문제점을 해결하기 위한 연구가 활발하게 이루어지고 있다고 한다. 하나는 암모니아를 활용하여 수소 액체를 운반하기 위한 온도를 올릴 수 있다고 한다. 암모니아는 수소 3개와 질소 1개로 구성되기 때문에 수소에 질소를 추가하여 암모니아로 변환, 이를 저장 및 운송하는 것을 연구 중이다. 

 

다른 하나는 기존 화석연로를 재활용하는 것이다. 석탄은 수소 1개에 탄소 1-2개, 석유는 수소 2개에 탄소 1개, 천연가스는 수소 4개에 탄소 1개로 이뤄진다고 한다. 우리가 사용하고 있는 화석 연료에 이미 수소가 포함되어 있는데, 이에 여기서 탄소만 따로 분리해서 수소를 뽑아내어 활용하는 방안이 연구되고 있다. 우리가 이미 사용하고 있는 값 싼 석탄과 천연가스를 활용해서 친환경 수소 연료로 사용하는 것이다. 물론 기술적 어려움이 있어 아직 구현하지 못하고 있지만 기존 인프라를 그대로 사용할 수 있다는 점에서 많은 연구가 이루어 지고 있다고 한다. 

 

마지막은 수소의 현지 생산으로, 소형 추출기계를 통해 에너지가 필요한 곳에서 바로 수소를 생산하여 사용하는 법이 연구 중인다. 즉 가정이나 충전소 등 현장에서 바로 에너지를 변환 사용하는 것이다. 물론 기계를 소형화하고 여기에 안정성과 비용 효율성 등을 따질 경우 넘어야 할 장애물이 많겠지만 다양한 방법으로 수소를 활용할 수 있는 연구가 진행되고 있다고 한다. 

 

현대도 그렇고 한화도 그렇고 수소에 많은 투자를 단행했는데, 당시만 해도 왜 대세를 따르지 않는지 의아했는데 책을 보니 사실 무궁무진한 가능성을 가지고 있는 분야였다. 2개 회사의 수소 에너지 투자 정도나 기술적으로 다른 곳보다 앞서 있는지 더 알아봐야 겠다. 가능성이 있다면 5-10년 장기를 봤을 때 게임체인져가 될 수 있지 않을까? 참고로 수소 산업 ETF도 있다고 한다. HDRO라고..

 

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