전체기사 최신뉴스 GAM 라씨로
KYD 디데이
산업 자동차

속보

더보기

[Tech 스토리] 그린뉴딜 & 수소사회 향한 목표 '그린수소'가 대체 뭐길래

기사입력 : 2021년02월28일 08:31

최종수정 : 2021년03월10일 08:40

무한에 가까운 물이 수소의 에너지원
부생수소→추출수소→그린수소→?
수소차로 유명세...친환경 수소 생산법이 관건

[편집자] 기업들의 신기술 개발은 지속가능한 경영의 핵심입니다. 이 순간에도 수많은 기업들은 신기술 개발에 여념이 없습니다. 기술 진화는 결국 인간 삶을 바꿀 혁신적인 제품 탄생을 의미합니다. 기술을 알면 우리 일상의 미래를 점쳐볼 수 있습니다. 각종 미디어에 등장하지만 독자들에게 아직은 낯선 기술 용어들. 그래서 뉴스핌에서는 'Tech 스토리'라는 고정 꼭지를 만들었습니다. 산업부 기자들이 매주 일요일마다 기업들의 '힙(hip)' 한 기술 이야기를 술술~ 풀어 독자들에게 전달합니다.

 

[서울=뉴스핌] 김기락 기자 = 친환경 에너지 수소(Hydrogen)의 '끝판왕'으로 불리는 그린수소(Green H2)는 수소 생산 과정에서 이산화탄소를 전혀 배출하지 않는 점이 특징입니다. 수소와 산소만 생산되는 만큼 오염 물질이 전혀 없습니다.

이 같은 이유로 수소를 친환경적인 방법으로 많이 만들어 산업 현장 뿐만 아니라, 일상 생활 등 지구촌 곳곳에서 경제적 효과를 극대화하는 게 가장 중요하다고 할 수 있습니다.

전 세계가 '탄소중립(Carbon Neutral)'을 향하는 가운데 SK, 현대자동차, 효성, 한화, 포스코, 두산 등 우리 대기업들도 수소 관련 사업에 공을 들이고 있습니다. 그린뉴딜과 수소사회의 목표인 그린수소에 대해 다가가보겠습니다.

[서울=뉴스핌] 김기락 기자 = 생산 방식에 따른 수소 종류 [사진=포스코] 2021.02.26 peoplekim@newspim.com

 ◆ 지구의 3/4 차지하는 물...무한에 가까운 에너지원

그린수소를 알기 위해서는 수소부터 알아야 합니다. '물을 만든다'라는 어원을 가진 수소 원자 2개와 산소 원자 1개가 결합된 물(H2O)은 지구의 3/4을 차지합니다. 원소주기율표 1번인 수소는 약 140억년 전 빅뱅 시 처음으로 생성된 원소입니다.

우주 질량의 75%, 원소 개수로는 90%를 차지할 만큼 풍부합니다. 물은 전기화학적 반응을 통해 수소(H)와 산소(O)간 분해·결합이 가능합니다. 무한에 가까운 에너지원이라고 할 수 있는 이유죠.

수소는 생산 방식에 따라 종류가 달라집니다. 수소의 다양한 이름도 그래서 붙는 것입니다. 우선 제철·석유화학·정유와 같이 기존 산업 현장에서 부산물로 생기는 부생가스로부터 수소를 정제해 사용하는 '부생수소'가 있습니다.

부생수소는 다른 방식과 비교하면 제조원가가 저렴하지만, 순도는 높지 않습니다. 때문에 수소전기차에 사용되는 순도 99.999%의 수소를 생산하려면 많은 정제 비용이 추가로 소요됩니다. 고순도라는 뜻에서 '파이브나인(Five 9)'으로 불리기로 하는데요. 현대제철은 이 같은 무결점 수소를 생산하고 있습니다.

이와 함께 현재 생산되는 수소의 90% 이상을 차지하는 '추출수소'가 있습니다. 보통 추출수소를 그레이수소(Grey H2)라고 부르는데요. 추출수소에는 천연가스의 주요 성분인 메탄(CH4)을 이용해 고온의 반응기에서 수소를 추출하는 수증기 개질법(CH4 + 2H2O → CO2 + 4H2)이 대표적입니다. 여기서 눈치채신 분도 계시겠지만, 생산 과정에서 필연적으로 이산화탄소(CO2)가 발생합니다. 친환경 제조 방법은 아니죠.

탄소중립은 온실가스 등 이산화탄소를 줄이는 게 포인트인데, 수소를 생산해 오히려 CO2가 증가하기 때문에 새로운 대안이 필요하게 된거죠. 이를 위한 기술이 CO2를 포집·압축·수송해 지하에 저장하는 CCS(Carbon Capture & Storage) 기술입니다. 추출수소 중 석탄·갈탄이 원료인 수소는 브라운수소(Brown H2), CCS기술이 적용된 추출수소는 블루수소(Blue H2)라고 부릅니다.

세번째가 바로 수소의 최종 목표점이라고 할 수 있는 그린수소입니다. 물을 연료로 이용하는 수전해 수소로, 물을 전기분해(2H2O → 2H2 + O2)해 수소를 생산하며, CO2가 발생되지 않습니다. 다만 전기 공급량이 변하게 되면 수소와 산소가 양쪽에서 섞이면 폭발할 수 있는 이유 등으로 기술 개발이 한창입니다. 물을 전기분해하려면 애초에 전기가 필요하다는 점에서 완전한 CO2 제로화는 아닙니다.

이를 위해 국내 최대 철강사인 포스코는 수소를 활용한 철강 생산 기술인 '수소환원제철공법' 연구 등 수소 생산 핵심 기술을 강화하고 있습니다. 현대차 역시 지난해 호주 연구기관 및 기업들과 손잡고 그린수소 생산 기술을 개발 중입니다. 포스코와 현대차는 그린수소 생산 기술 개발 외에도 수소환원제철공법 등 수소 사업을 위해 협력하기로 하는 등 기업 간 움직임도 좋은 사례라고 할 수 있겠습니다.

[서울=뉴스핌] 김기락 기자 = 전 세계가 하루 동안 필요로 하는 에너지 [사진=수소위원회·현대차그룹] 2021.02.26 peoplekim@newspim.com

 ◆ 수소차로 유명세 탄 수소...그린수소가 '정답'

태양광·풍력 발전 등 신재생에너지를 활용한 수전해 수소 생산 방법이 대표적인 그린수소를 만드는 방법으로 꼽히고 있습니다. 

호주, 독일, 프랑스 등이 이 같은 방식을 도입 중인데, 특히 호주는 대륙 서쪽에 거대하게 펼쳐진 필바라 사막에 태양광 패널을 설치하고, 여기서 생산된 전기에너지를 활용하는 수전해 수소 생산 설비를 대규모로 건설하고 있습니다. 미국의 플라스틱, 폐휴지 등 자원을 재활용해 수소를 생산하는 시설은 세계 최대 규모죠. 

이처럼 바이오매스를 원료로 수소를 생산할 경우 생산 비용이 저렴하고 온실가스 배출량도 적다는 장점이 있습니다. 또 버려질 폐기물을 활용하는 만큼, 쓰레기 매립으로 발생할 수 있는 환경오염도 줄일 수 있습니다. 이미 우리나라를 비롯해 미국, 독일, 일본, 등 국가에선 미생물을 이용한 수소 생산 연구를 진행 중입니다.

전문가들은 화석연료 사용과 이산화탄소 배출을 줄이는 게 진정한 수소사회의 시작이라고 말합니다. 이를 위해 재생에너지 활용을 확산하는 것과 함께 친환경 수소 생산 기술이 연계돼야 한다는 것입니다. 현재까지는 그린수소가 정답에 가장 가깝습니다. 앞으로 더 좋은 방법이 나올 수도 있습니다. 

사실 수소가 대중에게 본격적으로 알려지기 시작한 것은 수소차 때문입니다. 수소에너지가 발전, 건물 에너지, 산업 에너지 등 다양한 분야에서 활용되지만, 친환경차인 수소 모빌리티가 가장 큰 역할을 했다고 봅니다. 수소차는 전기차와 구조가 비슷해 전기차 다음의 대안으로 꼽히고 있습니다.

수소차가 도로 위를 달리기 위해서는 수소로 전기를 생산하는 연료전지 시스템 관련 기술이 발전해야 하고, 곳곳에 수소충전소가 구축돼야 하며 수소충전소까지 수소를 옮길 운송 인프라도 필요합니다. 결국 수소차가 활성화된 국가나 도시일수록 수소 산업 인프라가 잘 갖춰져 있는 만큼 수소 사회에 더 가깝다고 볼 수 있는 것입니다.

주요 선진국들은 수소차 보급 계획을 세우고 이를 빠르게 실행하고 있습니다. 미국, 독일, 중국, 일본 등이 오는 2030년까지 수소차 90만~180만대를 보급하고 수소충전소를 1000개소 규모로 늘릴 예정입니다. 이를 위해 대부분 수소차 구매 금액을 보조하거나 세금을 줄여주는가 하면, 수소충전소 구축에도 공적자금을 투입하고 있습니다.

수소 분야 세계 최고경영자(CEO) 협의체인 수소위원회에 따르면 2050년경 전 세계 수소 소비량은 약 5억4600만 톤으로 증가한다고 합니다. 이는 132억6000만 배럴의 석유를 대체하는 규모로, 전 세계 에너지 수요의 약 18%를 수소에너지가 담당하게 된다는 것이죠. 에너지로 환산하면 약 78EJ에 달합니다. 1EJ=700만톤 규모이니 어마어마한 에너지입니다. 

탄소에너지 중심의 사회가 점차 수소에너지 중심의 사회로 변하고 있습니다. 

peoplekim@newspim.com

 

CES 2025 참관단 모집

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
위례과천선 광역철도 민자적격성 통과 [서울=뉴스핌] 최현민 기자 = 경기 과천시와 서울 강남구, 송파구 일원을 연결하는 위례과천선 사업이 본궤도에 오른다.   국토교통부는 위례과천 광역철도사업이 한국개발연구원(KDI)의 민자적격성 조사를 통과했다고 7일 밝혔다. 위례과천선은 서쪽으로는 정부과천청사, 동쪽으로는 송파구 법조타운과 위례신도시를 연결하고 북쪽으로는 강남구 압구정까지 연결하는 총 연장 28.25km의 광역철도 사업으로 민간투자방식으로 지어진다.  위례과천선 노선도안 [자료=국토부] ※노선 미확정 위례과천선은 제4차 국가철도망 구축계획 반영 후 2021년 12월 '대우건설 컨소시엄'에서 국토부에 최초제안서를 제출했으며 제안서 검토 및 지자체 협의과정을 거쳐 2022년 9월 민자적격성 조사에 착수했다. 민자적격성 조사 과정에서 원자재 가격 급등, 양재첨단물류단지 개발 등 여건 변화가 발생했고 경제성을 최대한 확보하기 위한 사업계획 보완을 거쳐 올해 11월 최종적으로 사업의 타당성을 인정받았다. 특히 본 사업 영향권에 있는 9개 공공주택지구에 총 8만6000명 규모의 입주가 예정돼 있어 신규 철도노선을 통해 선제적으로 교통난을 해소해 나갈 계획이다. 입주 예정 지구는 과천주암 공공지원주택지구, 서울강남 공공주택지구 등이다. 다만 노선안은 아직 확정되지 않았다. 국토부는 세부노선 및 역사는 실시협약 체결 시 확정‧공개할 방침이다.  윤진환 국토부 철도국장은 "내년 전략환경영향평가를 마무리하고 제3자 제안 공고를 통해 우선협상대상자를 선정해 협상까지 착수하는 것을 목표로 속도감 있게 사업을 추진할 계획"이라고 말했다. min72@newspim.com 2024-11-07 17:36
사진
의왕 오전왕곡, 1.4만 가구 들어선다 [서울=뉴스핌] 최현민 기자 = 2029년 개통예정인 인덕원~동탄 복선전철 그리고 수도권광역급행철도(GTX) C노선이 연계되는 경기 의왕시 오전동, 왕곡동 일대에 약 1만4000가구가 들어선다. 5일 국토교통부에 따르면 지난 8월 발표한 '주택 공급 방안' 후속 조치로 의왕 오전왕곡지구가 신규 택지 후보지로 선정됐다. 오전왕곡지구는 경기도 의왕시 오전동, 왕곡동에 걸쳐 있고 187만㎡(57만평)에 1만4000가구가 들어선다. 의왕 오전왕곡은 경수대로·과천-봉담 간 도시 고속화 도로에 연접한 부지로 산업 기능 유치 잠재력이 높은 곳으로 난개발 방지를 위한 계획적 개발이 요구되는 곳이다. 특히 지구 내 친수 공간이 풍부해 정주 환경이 우수하고 인접한 과천지식정보타운 등과 연계한 의료·바이오 산업 유치에 유리해 자족 기능 확보를 통한 수도권 남부의 새로운 직주 근접 생활 공간 조성이 전망된다. 의왕 오전왕곡은 서울시 경계에서 약 10㎞ 남측, 의왕 IC 인근으로 인접 지역에 의왕·군포·안산 신도시, 의왕고천지구, 의왕백운밸리 등이 위치하고 있다. 과천~봉담 도시 고속화 도로, 경수대로(국도 1호선)가 인접하고 있으며 의왕시청역(가칭) (동탄~인덕원선, 2029년 개통 예정)이 700m 거리에 위치한다. 현재 도시철도 혜택을 받지 못하는 오전왕곡지구는 주변에 형성되는 3개 광역철도와의 연계에 촛점을 맞추고 있다. 국토부는 수도권광역급행철도(GTX)-C, 인덕원-동탄선과의 연계 강화를 통해 서울 도심까지 30분 내 접근이 가능하도록 교통망을 구축하겠다는 계획이다. 우선 GTX-C 노선 연계성, 인덕원~동탄선 접근성 강화 등 철도 교통 접근성을 향상시킨다. 이와 함께 대상지 북측으로 월곶~판교선이 예정돼 있는 만큼 현재 주거단지로 바뀐 백운호수 일대와 연계하는 방안도 고려될 전망이다.  현 과천-봉담 고속화 도로와 경수대로(국도 1호선)의 연결 및 주변 도로 확충을 통해 서울 등 지역 간 접근성 개선 및 교통량 분산도 추진한다. 의왕 TG 광역버스 정류장을 활용한 광역 대중교통 환승 체계 개선과 오전동과 왕곡동으로 분리된 사업 지구 간 도로 연결 체계를 구축해 지구 간 단절을 해소하고 단일 생활권으로 조성한다. min72@newspim.com 2024-11-05 15:00
안다쇼핑
Top으로 이동