EU(유럽연합)는 7월 14일 세계 최초로 탄소 국경세(CBAM) 도입을 공식화했습니다.

탄소 국경세는 탄소배출량이 많은 나라에서 만든 상품을 수입할 때 추가 세금을 내도록 하는 것입니다. 일종의 ‘징벌적 관세’ 성격을 띠고 있습니다.

기후변화를 걱정하면서도 미온적으로 대응했던 국내 산업계가 탄소국경세 도입에 화들짝 놀라는 분위기입니다.

철강, 자동차, 화학 등 탄소를 많이 배출하는 수출기업은 당장 탄소저감 대책을 마련하지 않으면 어마어마한 적자를 감내해야 합니다.

‘넥스트 그린 레볼루션'(조원경)은 탄소와 관련된 국내외 정보를 담고 있습니다. 특히 태양광, 풍력 등 재생에너지망과 연결된 그린 수소관련 최근 동향을 잘 담고 있습니다.

10줄 요약_제2장 수소경제는 이미 우리 곁에 와 있다.

1.수소경제

GM의 한 임원은 2000년 5월 전미석유화학정유협회 연차총회에서 “우리의 장기적 비전은 수소경제”라고 발표했다. 수소의 염원은 과거를 거쳐 현재까지 상당한 속도로 항해한다.

수소경제란 수소를 중요한 에너지원으로 사용해 국가 경제와 사회 전반, 국민생활에 근본적인 변화를 만들고, 경제 성장과 친환경 에너지의 원천이 되는 경제 시스템을 말한다.

제러미 리프킨(Jeremy Rifkin)의 저서 『수소 혁명(The Hydrogen Economy)』을 처음 접했을 때 고개를 갸우뚱하던 사람들이 이제는 고개를 끄덕이기 시작했다.

2.기후변화/탄소세, 수소의 가치

MZ세대는 기후재앙이라는 대가를 혹독한 영수증으로 냉철하게 받아들였고, 이를 극복하기 위한 주역으로서 수소에 방점을 찍고 있다. 그 결과 수소는 산업, 운송, 전력 부문에서 다양하게 응용이 가능한 탈산소 해결책으로 부각되고 있다.

3.에너지원으로서 수소

1950년대에는 수소와 산소를 결합해 전기와 물을 생산하는 연료전지가 우주에서의 수소 사용을 위해 개발되었다. 1960년대에, 몇몇 과학자들은 물을 수소와 산소로 나누기 위해 태양 에너지를 사용할 것을 제안했는데, 이는 훗날 연료전지로 탄생하게 된다

수소 양산 체제에서 경제성 확보가 중요하다. 비용측면에서 경제성과 편의성이 날로 좋아지면서 수소 활용이 각광을 받고 있다. 각국 정부가 필요한 인프라를 구축하고 민간 투자가 활발해지면서 수소 경제는 거스를 수 없는 대세가 되고 있다.

4.수소의 특성

수소는 지구 표면에 산소와 규소에 이어 세번째로 많은 원소다. 또 우주에서 가장 흔한 것 중의 하나로 영원히 고갈되지 않는다.

아쉽게도 수소는 가장 가벼운 원소여서 가스로 존재하는 경우는 드물고, 지구 대기권에 극소량이 존재한다. 지각권에서는 대부분 물 분자나 석유, 가스 같은 탄화수소, 생명체의 구성 물질과 같은 유기화합물 상태로 존재한다.

태양광으로 전기를 만들고 그 전기로 수소를 만들고, 그 수소를 수소 연료 전지에 담아 두고 필요할 때 전기를 만들어 사용할 수 있다. 수소에너지는 물에서 얻을 수 있어 자원의 제한이 없고, 연료로 사용된 후에는 물로 돌아가 생태학적으로 안정적이다.

5.수소연료전지 원리

한 번 사용하면 다시 쓸 수 없는 1차 전지나 전기차에 사용되면서 충전식으로 사용할 수 있는 2차 전지와 구별해서 연료 공급을 하면 전기를 지속적으로 생성하는 3차 전지가 수소연료전지다.

수소를 전기 생산에 활용하는 방법은 크게 두 가지로 나뉜다. 먼저 ‘인공태양’이라고 불리는 핵융합 발전은 두 수소 원자핵을 합쳐 헬륨 원자핵으로 바꿀 때 생기는 에너지를 얻는 방법이다.

두번째 수소 연료전지 방법이다. 수소와 산소가 결합하기 위해서 수소는 자신의 전자를 버리고 양(+)이온이, 산소는 이 전자를 얻어서 음(-)이온이 돼야 한다. 그래야 서로 반대되는 전극을 가져 끌어당길 수 있다. 이렇게 전자가 이동하는 과정에서 전기가 발생하는 것이다.

6.수소의 등급, 그린 수소가 핵심

색깔로 수소를 구분하는 이유는 생성 과정에서 이산화탄소가 얼마나 많이 발생하느냐를 구분하기 위해서다.

가장 많이 이산화탄소를 발생시키는 ‘브라운 수소’와 ‘그레이 수소’는 각각 화석연료인 석탄이나 천연가스로 만드는 수소다. 이런 수소를 생산하려면 온실가스 배출은 불가피하다.

그린 수소는 재생에너지로 생산한 수소를 지칭한다. 재생에너지 발전 전력을 이용하기 때문에 온실가스 배출이 없다.

7.그린 수소 EU 현황

유럽위원회는 2020년 7월 유럽 기후중립을 위한 수소 전략을 발표했다. 주요 내용은 2030년까지 수소생성과 수전해장치에 420억 유로, 이 장치와 태양광 풍력발전 연결망을 구축하는데 3400억유로를 투입한다는 것이다. 이 전략의 중심은 그린 수소다.

적기에 사용이 어려운 재생에너지 전기로 그린 수소를 대량 생산해 이를 에너지망에 연결해 유럽 산업을 번성하겠다는 계획이다.

2020년 6월 10일 발표된 독일의 ‘국가 수소 전략’은 글로벌 수소경제 확산에 불을 지폈다. 독일은 수소경제 이행의 명분부터 실행까지 구체적인 계획을 쏟아냈다.

8.일본, 중동 지역 그린 수소 전략

일본은 세계 최대 규모의 그린 수소 생산 시설인 후쿠시마 수소 에너지 연구단지(FH2R)를 완공했다. 태양광 발전 시설에서 만든 전기를 이용해 물을 전기분해하는 방식으로 매 시간 1,200Nm3 사용 가능한 수소를 생산한다. 이는 하루에 수소자동차 약 560대가 사용할 수 있는 규모다.

사우디아라비아는 580조원을 들여 첨단 도시 네옴(NEOM)을 100% 태양광 풍력 등 재생 에너지 도시로 구축하기로 했다. 이를 위해 세계 최대 수소 생산 기지를 세우기로 했다.

9.수소연료전지의 장애물

연료전지가 화석연료를 완전히 대체하기 위해서는 넘어야 할 산이 많다. 수소는 가연성이 있고 기체 상태에서는 저장이 어려워 저장 기술이 개선돼야 하고, 연료전지에 사용되는 촉매의 가격이 매우 비싸 가격 경쟁력을 확보하기 어렵다.

이러한 한계점을 돌파하기 위해 많은 연구자들이 활발한 연구를 진행하고 있다

10.태양광 풍력 에너지원이 적은 한국의 수소 경제 선택

“우리나라는 풍력이나 태양광에적합한 국가가 아니다. 재생에너지에서 정제된 그린 수소 생산을 고려하고 있지만 그 규모가 충분하지 않을 것이다. 나머지는 재생에너지를 생산하는 국가에서 수입으로 충당해야 하는데 한국과 일본은 호주에서 충당할 수 있다.”(현대자동차 수소차 연구 임원)

그에 의하면 미래에는 결국 신재생 자원을 보유한 국가와 우수한 기술을 가진 국가가 협업하는 형태가 될 것이다. 신재생에너지는 호주처럼 생산 여건이 좋은 국가에서 저렴하게 구매하고, 우리나라는 연료전지 시스템 기술을 개발해서 이것을 해외에 수출하면 된다.

<울산 수소도시 미래상>

대한민국 수소경제의 메카 울산시는 바람과 파도의 힘으로 생산한 에너지의 잉여 전력으로 수소를 만들어 지역 산업에 전기를 공급하고 수소 마을에 난방을 공급할 계획이다. 수소트램이 시민들의 발이 되고, 울산항을 오가는 선박을 수소연료전지로 운항하는 도시의 꿈은 현실이 된다.

울산은 수소를 생산·보관·수송·활용하는 기술이 발전하면서 수소로 필요한 에너지를 마련하는 세계적인 ‘수소 도시’로 부상할 것이다.

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