그린 수소의 의미와 나아갈방향

 제주도의 "그린 수소"생태계를 구축하기 위해 현대자동차와 산업통상지원부, 제주특별자치도, 한국 남부발전 등이 함께 한다는 기사를  9월 말에 보았습니다. 현대차는 2030년까지 제주도에 수소 청소차 200대, 수소버스 300대, 수소 승용차(넥쏘) 1200대를 보급한다. 여기에 제주도에 이동형 수소충전소(승용차량 전용)도 도입할 계획이라는 신문을 읽었는데  2022년 10월 19일 기사에서는 수소 지게차에 대해 전 세계가 집중하고 있다는 신문글을 보면서 좀더 알고 싶어졌습니다.  그린 수소란 어떤 것인지, 우리나라는 어떻게 대처하고 있는지 그린 수소의 앞으로 나아갈 방향은 무엇인지 알아보겠습니다.

 

 

그린 수소의 개요

그린 수소(영어: Green Hydrogen)란 원자력 에너지 및 신재생에너지가 물과 만나 전기 분해하여 얻어지는 수소를 말한다.  수전해 생산방식으로 수소를 추출한다. 즉 풍력, 태양광 등의 신재생에너지와 원자력 에너지를 통해 나오는 전력을 이용하여 물에 전기에너지를 더해 수소를 생산한다.  이 수소는 브라운 수소, 그레이 수소, 블루수소, 그린 수소로 구분한다.  브라운 수소는 화석연료를 통해 생산되고, 그레이 수소는 브라운 수소를 재처리하여 탄소화합물을 절반 이상 줄인 것을 말한다. 그린 수소는 탄소화합물 배출이 없는 수소를 말하며 가장 친환경적인 생산방식을 거쳐 생산되어 이산화탄소 배출이 전혀 없다. 즉 가장 친환경적은 것이다.  화석연료를 통해 생산되는 브라운 수소와 그레이 수소, 블루 수소의 경우에는 생산과정에서 이산화탄소를 배출하게 된다. 이산화탄소의 배출량에 따라 수소를 구분한다.

<수소 생산 방식>
수소는 생산 방식에 따라 그린, 그레이, 브라운, 블루 수소 이렇게  4가지로 분류되고 있습니다. 수소라고 다 같은 수소가 아닌 것입니다. 2016년부터 ‘수소 원산지 보증제도’를 통해 색깔로 수소를 분류해온 유럽연합(EU)은 수소의 친환경성을 인증하여 구분하고 있습니다. 
그린 수소(Green Hydrogen)
태양광·풍력 등 재생에너지에서 나오는 전기를 이용하여 물을 전기분해(수전해)하여 생산하는 방식입니다. 이  생산 과정에선  이산화탄소를 전혀 배출하지 않아서 이상적인 수소에너지로 분류되고 있느냐  생산 단가가 높아 상용화까지 시간이 걸릴 것 같습니다.
그레이 수소(Gray Hydrogen)
고온·고압 수증기와  천연가스를 반응시켜 물에서 수소를 추출하는 개질 방식입니다. 석유화학이나 철강 공정 등에서 부산물로 발생하는 부생수소도 여기에 포함된다. 수소 생산을 위해 추가 설비 등이 없이 수소를 생산하는 것에 경제성이 높습니다. 하지만 수소를 만드는 과정에서 이산화탄소가 발생할 수 있습니다. 
블루 수소(Blue Hydrogen)
그레이 수소를 만드는 과정에서 발생한 이산화탄소를 저장해 탄소배출을 줄인 수소를 말한다. 그린 수소와 비교하여 환경친화성은 떨어지나 경제성이 뛰어난 게 장점이다.  
브라운 수소(Brown Hydrogen)
석탄이나 갈탄을 고온·고압에서 가스화해 수소를 추출하는 방식이다. 수소 생산 과정에서 이산화탄소가 가장 많이 발생해 친환경 에너지로서 의미는 없다. 탄소중립을 위해서는 지양해야 되는 방식의 수소 추출방식입니다.

그린 수소의 현황

유럽은 2016년에  수소의 친환경성을 인증하기 위해 수소 원산지 보증제도(CertifHy Guarantee of Origin)를 구축하였다.
대한민국
 2020년 10월에 우리나라는 청정수소발전의무화제도(CHPS) 도입 계획을 알렸다. 이 계획은  제2회 수소경제위원회는 HPS (-수소발전 의무화 제도) 도입 계획에 앞서 청정 수소 활용을 강조한 것이다.   2021년 3월에는 청정 수소 인증제 도입 계획을 의결했다.  제3회 수소경제위원회에서는 청정 수소에 대한 인센티브 및 의무를  부여하게 된 것이다.  2021년 6월에는 원자력 활용과 그린 수소 생산과 기술개발을 위한 상호 업무협약을 체결했다. 이 체결은 현대엔지니어링과 포스코, 경상북도, 울진군, 포항공대, 포항산업과학연구원, 한국 원자력연구원이 참여하게 되었다. 이로 인해 고온 수전해 요소 기술 개발, 고온 수소 생산기술 개발, 원자력을 활용하여 고온 수전해 기술개발 및 사업화 , 기타 원자력 이용 수소생산 등 협력을 통해 초소형 모듈형 원자로(MMR) 기술의 경쟁력 확보와 수소경제 활성화에 기여할 것이다.

그린 수소에 나아갈 방향

가격이 높은 신재생 에너지 전력의 생산 단가부분과 낮은 수전해 설비 전력에 따른  생산 효율성을 들 수 있다.  그린 수소의 경우 생산단가가 너무 높지만 환경에 대한 투자와 앞으로의 전망을 위해서는 필요한 투자이다.
탄소중립에서 가장 중요한 것은 대체에너지이다. 이중 그린 수소가 차지하는 비중은 점점 늘어나야 될 것이다.

 

 우리가 사용하는 전기의 70~80%는 석유와 석탄 같은 화석연료에서 얻고 있다. 차량, 전기 사용, 난방 등 에너지 절감을 통해 탄소 배출량을 줄이려는 노력이 일상에서 일어나지만, 이것만으로는 턱없이 부족하다.  에너지 전환의 방안은 크게 두 가지이다. 자연( 태양광, 풍력 등)의 힘을 이용해 전기를 생산하는 재생에너지와 수소에 화학반응에서 전기를 생산하는 수소에너지를 활용하는 것이다.  우리나라는 지난해 12월 ‘2050년 탄소중립 추진전략’을 발표에서  탄소중립의 핵심으로 ‘수소 에너지원’을 꼽고 저렴하고 안정적인 공급체계를 구축하겠다고 밝혔다. 재생에너지 보급 확대와 함께 수소 생태계 구축이 탄소중립 사회로 가는 목표임을 분명히 한 셈이다.

 수소는 우주 질량의 75%나 차지할 정도로 가장 흔한 원소이다. 지구 표면의 70%를 차지하는 물에도 수소가 들어 있다.

화석연료와 달리 고갈될 우려나 지역 편중이 없고  액체나 고압 기체로 저장이 가능하고, 운송이 쉽다는 이점도 있다.

자연환경 조건에 따라 전기 생산량이 달라지는 재생에너지의 단점을 보완해줄 수 있는 것도 수소의 장점이다. 수소생산 구축을 위해서는 생산 과정에서 온실가스 발생이 없어야 한다는 것과  경제성도 갖춰야 한다는 것이다. 수소는 지구상에 존재하는 가장 가벼운 원소다. 문제는 순수한 상태로 존재하는 경우는 없다. 수소 화합물에 에너지를 가해 분리하는 과정에서 수소를 얻기 위해서는 이 과정이 꼭 필요하다.  지구상에서 존재하는 수소를 사용하기 위해서는 많은 비용과 노력을 투입해야만 생산할 수 있는 것이다
세계 주요 국가들이 생산 과정에서 온실가스 배출이 없는 ‘그린 수소’ 생산에 주목하고 있는 것은 이 때문이다. 우리나라도 앞으로 그린 수소를 만들기 위해 좀 더 많은 노력과 비용을 들여야 할 때이다.