수소경제란?

수소경제란 무엇인가?

수소경제는 수소를 주요 에너지원으로 활용하여 지속 가능한 에너지 시스템을 구축하는 경제 모델을 의미한다. 이는 수소가 연료 전지, 산업 공정, 교통수단 등 다양한 분야에서 사용될 수 있어, 화석 연료 의존도를 줄이고 탄소 배출을 최소화할 수 있는 가능성을 지니고 있다. 수소는 청정 에너지원으로, 연소 시 오염물질이 발생하지 않고 물만 생성된다.

수소경제가 필요한 이유

현재 지구는 기후 변화와 환경 오염의 심각한 문제에 직면해 있다. 화석 연료의 고갈 및 탄소 배출로 인한 지구 온난화 문제를 해결하기 위해, 저탄소 및 친환경 에너지원으로의 전환이 절실히 요구된다. 수소는 이러한 요구를 충족시킬 수 있는 혁신적인 대안으로, 에너지 저장 및 운송의 효율성을 높이고, 다양한 산업 분야에서의 탄소 배출을 줄일 수 있는 잠재력을 가지고 있다.

수소 경제에 포함되는 분야

수소차

수소차는 수소 연료전지를 이용하여 전기를 생성하고, 이를 통해 차량을 구동하는 자동차이다. 수소차는 다음과 같은 특징을 가진다

• 친환경성: 연료전지에서 수소와 산소가 반응하여 전기를 생성할 때, 배출되는 것은 오직 물뿐이다. 따라서 대기오염물질과 온실가스를 발생시키지 않는다.
• 주행 거리: 수소차는 기존의 전기차에 비해 주행 거리가 길고, 연료 충전 시간이 짧아 실용성이 높다. 일반적으로 수소 충전은 3-5분 정도 소요된다.
• 기술 발전: 수소차 기술이 발전함에 따라, 많은 제조사들이 수소차 모델을 시장에 출시하고 있다.

연료전지

연료전지는 연료(주로 수소)와 산소를 화학적으로 반응시켜 전기를 생성하는 장치이다. 연료전지의 특징은 다음과 같다

• 효율성: 연료전지는 화학 에너지를 전기 에너지로 직접 변환하므로, 열기관보다 높은 효율성을 가진다.
• 다양한 응용: 연료전지는 자동차뿐만 아니라, 발전소, 가정용 전력 공급, 이동식 전원 등 다양한 분야에서 활용될 수 있다.
• 청정 에너지: 수소 연료전지의 경우, 연료로서 수소를 사용하므로 환경에 미치는 영향이 적다.

국내외 동향

국내

국내에서는 정부 주도의 수소경제 활성화 정책이 추진되고 있습니다. 2020년에는 '수소경제 활성화 로드맵'이 발표되어, 수소 생산, 저장, 운송, 활용에 대한 종합적인 계획이 수립되었습니다. 또한, 수소차와 수소 연료전지 발전소 등의 기술 개발이 활발히 이루어지고 있습니다.

해외

국외에서도 많은 국가들이 수소경제에 주목하고 있습니다. 특히 유럽연합은 '그린 딜'의 일환으로 수소를 청정 에너지의 핵심으로 보고, 대규모 수소 생산 프로젝트를 추진하고 있습니다. 일본과 호주, 미국 등도 각각의 수소 관련 정책을 통해 기술 개발과 시장 활성화를 도모하고 있습니다.

암모니아도 수소경제로 포함한다는 의견도

암모니아(NH₃)는 수소의 운송 및 저장의 용이성을 높이는 대안으로 주목받고 있다. 암모니아는 수소를 포함하고 있으며, 액체 형태로 저장할 수 있어 고압의 수소보다 안전하게 운송할 수 있다. 또한, 기존의 화학 산업 인프라를 활용해 생산할 수 있어 경제적인 측면에서도 유리하다. 수소를 암모니아 형태로 전환함으로써, 수소의 생산과 공급 체계를 보다 효율적으로 구축할 수 있다.

수소의 종류

생상 과정에서 탄소 배출 여부에 따라 분류된다.

1년 200t씩 역대 최대 ‘천연수소 우물’ 발견…이제 시작일 수도

 

그레이 수소

탄소를 배출하며 만든 수소를 말한다.

• 화이트 수소 - 정유 화학 공정에서 부수적으로 나온 수소를 말한다. 직접 수소를 채굴한 것도 화이트 수소에 포함된다.
• 브라운 수소 - 석탄(갈탄)을 이용해서 만든 수소를 말한다.

블루 수소

탄소 포집을 통해 생산된 수소를 말한다.

• 터퀴즈 수소 - 탄소 포집으로 유용한 고체 탄소나 메탄올 등을 만들며 나온 수소를 말한다.
• 아쿠아 수소 - 오일 샌드에 수압파쇄법을 이용해서 이산화탄소는 지하에 둔채 수소만 지상으로 추출한 것을 말한다.

그린 수소

탄소를 배출하지 않으며 만든 수소나 재생에너지 전기로 만든 수소를 말한다.

• 옐로 수소 - 상용 전력으로 전기분해해서 만든 수소
• 핑크 수소 - 원자력으로 만든 수소
• 퍼플 수소 - 원자력의 고온과 전기로 만든 수소
• 레드 수소 - 원자력 고온 분해로 만든 수소
• 오렌지 수소 - 수소전에 이산화탄소를 밀어넣어 탄소도 매장하면서 수소를 생산한다.(탄소 생산이 0이 아니라 마이너스)

그동안 수소 경제가 외면받았던 이유

1. 고비용 문제: 수소 생산, 저장, 운송 및 활용에 필요한 기술과 인프라가 초기 투자 비용이 많이 들어 경제성이 낮았다. 특히, 그린 수소의 경우 재생 가능 에너지를 활용해야 하므로 생산 비용이 높다.
2. 기술적 한계: 수소 저장 및 운송 기술이 충분히 발전하지 않아 안전성과 효율성에 대한 우려가 있었다. 수소는 매우 가벼우며, 누출이 발생할 경우 폭발 위험이 있기 때문에 안전한 저장 및 운송 방법이 필요하다.
3. 인프라 부족: 수소 충전소와 같은 필수 인프라가 부족하여 사용자가 수소 연료전지 차량 등을 선택하는 데 어려움이 있었다. 인프라 구축에는 시간과 비용이 많이 소요된다.
4. 경쟁 에너지원: 화석 연료가 여전히 경제적이고 널리 사용되는 에너지원으로 자리 잡고 있어 수소 경제의 발전이 더디었다. 특히, 천연가스와 같은 대체 에너지원이 가격이 저렴하고 접근성이 좋아 대체 수단으로 선택되는 경우가 많았다.
5. 정책적 지원 부족: 초기에는 정부와 정책 입안자들이 수소 경제에 대한 충분한 관심과 지원을 하지 않았다. 이는 연구 및 개발 투자 부족으로 이어져 수소 기술의 발전이 지연되었다.
6. 환경 인식의 변화 부족: 과거에는 환경 문제에 대한 인식이 낮아 수소 경제의 필요성이 크게 느껴지지 않았다. 그러나 최근 기후 변화와 환경 문제에 대한 관심이 높아지면서 수소 경제가 다시 주목받고 있다.

 

최근에는 인공지능 기술 도입을 빅테크 기업들이 주도하면서 전력 소비에 대한 문제가 대두되었다. 기업이 자체적으로 전력 수급을 하기 위해서 여러 방안이 대두되었으나 본질적으로 원전은 힘들고 핵융합은 실현시기가 문제이기 때문에 신재생 에너지와 수소 외에는 선택지가 없었다.

SOFC가 대두된데에는 신재생 에너지의 한계점인 불안정한 전력 수급을 데이터 센터 인근에 대형 연료전지를 설치해서 공급한다는 아이디어가 시장의 공감을 얻었기 때문이다. 

수소 경제는 인공지능으로 새로운 국면을 맞이하였고, 화이트 수소에 대한 경제성에 대해서도 검토하고 있기 때문에 중요성는 점점 높아질 것이다.

 

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