에콩이 상식사전  2022.07.26

#4. 수소 컬러 편

에콩이의
퍼스널 ‘수소’ 컬러는?
수소, 깔별로 알아보자!

물로 만드는 청정에너지원, 수소!
하지만 이산화탄소를 뿜뿜하는 나쁜 ‘색깔’의 수소도 있다?
무색무취 수소의 색깔 이야기 속으로!

‘물’로 만드는 청정에너지, 수소!

탄소중립을 위한 에너지 전환에서 가장 떠오르는 슈퍼스타는 단연 ‘수소’다. 우선, 수소 에너지의 원료가 되는 것을 ‘물’이다. 물(H2O)에서 분리한 수소(H2)를 연소시켜 전기 에너지를 생산한 것인데, 이 과정에서 환경오염 물질은 전혀 배출되지 않고, 극소량의 질소와 물만 부산물로 남게 된다. 그야말로 시작부터 끝까지 이상적인 ‘청정한 에너지’인 셈.

하지만 이처럼 친환경적인 ‘수소 에너지’와 달리, ‘수소’ 자체를 생산하는 과정에서는 이산화탄소 배출 등의 환경오염을 발생시킬 수 있다. 다시 말해 수소도 생산 방식에 따라 친환경에 부합하는 정도의 차이를 보인다는 것. 무색 무취의 기체 수소에게 ‘색깔’을 붙여 구분하는 이유가 바로 이것이다.

깔별로 다른 생산방식과 이산화탄소 배출량

핑크, 보라, 노랑 등 생산과정에서의 친환경 정도에 따라 수소 앞에 붙는 색깔은 굉장히 다양하다. 그중 가장 많이 언급되는 색은 그레이, 블루, 청록, 그린 이렇게 4가지로, 뒤로 갈수록 생산과정에서의 이산화탄소 발생량이 적고, 친환경에 가깝다.

어둡고 탁한 이미지로 유추할 수 있듯, 생산과정에서 많은 이산화탄소를 발생시키는 그레이수소. 전 세계 수소 생산의 96%를 차지하는 그레이수소는(국제에너지기구, 2015), 천연가스와 고온의 수증기를 원료로 만들어진다. 천연가스의 주성분인 메탄(CH4)과 물(H2O)를 화학반응시켜 수소(H2)를 만드는데, 문제는 수소보다 이산화탄소(CO2)를 더 많이 만든다는 것. 그레이수소를 1kg 만드는 데 발생하는 이산화탄소는 10kg, 10배에 달한다.

이에 대한 대안책으로 등장한 것이 바로 블루수소다. 그레이수소의 생산과정에서 발생하는 이산화탄소를 포집∙저장(Carbon Capture and Storage, CCS)함으로써 대기중으로 방출되는 것을 막는 것인데, 물론 완벽하게 이산화탄소 방출을 막을 수는 없지만 현재로서는 가장 현실적이고 경제적인 방법이라 할 수 있다.

청록수소는 크게 보면 블루수소의 일종이지만, 훨씬 진일보된 생산방식을 가졌다. 블루수소가 기체상태의 이산화탄소를 포집하는 반면, 청록수소는 이산화탄소를 고체상태로 분리해내는 것. 때문에 블루수소의 문제들, 즉 대기 중으로 상당량의 이산화탄소가 빠져나가고 저장이 쉽지 않았던 단점을 극복하는 것은 물론, 타이어나 이차전지 음극재 등으로 고체 이산화탄소를 활용할 수도 있어 최근 많은 주목을 받고 있다.

에콩이가 Pick한 그린수소는 진정한 의미의 친환경 수소다. 태양광, 풍력 등의 신재생에너지 발전을 통해 생산된 전기로 물(H2O)을 전기분해(수전해)해 수소(H2)와 산소(O2)만을 만들어 낸다. 이 과정에서 이산화탄소 발생은 물론 제로(Zero). 탄소중립 시대의 가장 적합한 에너지원이라 할 수 있다.

수소 생산 방법 및 색상 코드(자료 출처: Hydrogen Colours codes, https://www.h2bulletin.com/knowledge/hydrogen-colours-codes/)

그린수소, 너에게 벽이 느껴져, 완벽!

그런데 여기서 의문 하나가 든다. ‘이미 태양광 풍력으로 전기를 만들었는데, 왜 또 굳이 이걸로 수소를 만들고, 다시 전기를 만드는 번거로운 과정을 거쳐야 하는 것일까?’

그 이유는 재생 에너지의 단점이라 할 수 있는 ‘이동의 제약’과 ‘간헐성’을 그린수소가 극복할 수 있기 때문이다. 재생에너지는 설치 및 에너지를 사용할 수 있는 지역이 한정적이고, 기후나 날씨, 시간대에 따라 전기 생산량의 편차가 크다. 그런데 이런 신재생에너지를 가지고 수소를 만든다면? 수소에너지 발전장치(연료전지)가 있는 곳이라면 어디로든 수소를 이동시켜 전기를 생산할 수 있는 것은 물론, 필요할 때마다 안정적으로 꺼내(?)쓸 수 있게 되는 것이다.

그린수소 생산과 활용 과정

친환경적인 생산방식, 거기에 신재생에너지의 단점까지 보완한 그린수소. 아직까지는 전력 사용량 대비 낮은 수소 생산 효율 등의 기술적, 경제적 한계로 상용화까지는 시간이 필요하지만, 2050년에는 그레이수소보다 낮은 발전단가를 달성할 것으로 전망될 만큼(그레이수소 1.5~2.4달러, 그린수소 0.7~0.9달러로 전망/국제에너지기구, 2019), 그린수소의 기술과 경쟁력은 하루가 다르게 높아지고 있다. 그린수소가 만들 진정한 친환경 에너지 시대를 기대해 보자.