수소경제를 실현하기 위해서는 온실가스인 이산화탄소와 미세먼지 원인물질을 전혀 발생시키지 않는 '그린수소'가 필요하다.

현재 생산되는 수소는 배출 물질에 따라 그레이수소, 블루수소, 그린수소 등 3가지로 나뉜다. 이 중 물과 재생에너지를 활용해 생산되고 온실가스나 미세먼지 원인물질을 배출하지 않는 그린수소가 '수소경제 미래'로 여겨진다.

그레이수소는 화석연료를 사용하고, 이산화탄소를 배출한다는 문제가 있다. 블루수소는 이산화탄소를 포집해 재사용하지만 화석연료를 기반으로 생산된다는 단점이 있다. 결국 그레이수소와 블루수소는 직간접적으로 온실가스를 배출해 진정한 의미의 '친환경 수소'는 아니다.

그린수소 생산의 핵심은 '물'이다. 물 분자는 수소 원자 둘과 산소 원자 하나로 구성돼 있다. 전기를 사용해 이 물 분자를 수소와 산소로 분해하는 '수전해' 과정을 거치면 수소를 얻을 수 있다. 수전해 방식으로 수소를 얻으면 부산물로는 산소밖에 나오지 않는다.

또 그린수소로 인정받기 위해선 사용되는 전기를 풍력발전이나 태양광발전 등 재생에너지를 통해 얻어야 한다. 수소 생산에 필요한 전기를 화석연료로 생산하면 결국 온실가스 배출이 수반되기 때문이다.

장기적으로는 재생 에너지원에서 생산된 잉여 전력으로 물을 전기분해해 만들어진 그린수소가 각광받을 전망이다. 미국 캘리포니아주나 독일 등 재생에너지 비중이 높은 지역에선 재생에너지가 만든 전력이 넘쳐 출력 제한이 걸리거나 전기가격이 마이너스를 기록하기도 한다. 이런 남는 전력을 이용해 수전해 방식으로 수소를 만들면 수소 가격을 크게 절감할 수 있다. 수소와 재생에너지 간 시너지는 재생에너지 비중이 커질수록 더욱 크게 창출될 것으로 보인다. 하지만 한국의 경우 재생에너지 생산이 적합치 않아 해외에서 수소를 수입할 가능성도 있다. 이때 수소 운송 기술이 중요해진다.

하지만 진정한 의미의 친환경 수소인 그린수소는 생산비용이 아직 비싸기 때문에 잘 사용되지 않고 있다. 반면에 저렴한 그레이수소는 현새 세계 수소 생산량의 95%를 차지할 만큼 많이 사용되고 있다.

한국가스공사에 따르면 그레이수소 가격은 1㎏당 1.5~2달러 수준으로, 유럽 기준 1㎏당 2.1달러 수준인 블루수소나 1㎏당 6달러 수준인 그린수소에 비해 가성비가 좋다. 하지만 그레이수소는 이산화탄소를 다량으로 배출한다는 단점이 있다. 천연가스를 고온·고압의 수증기에 반응시켜 주성분인 메탄을 수소와 이산화탄소로 분해해 수소를 생산하기 때문이다.

[이종화 기자]

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