재생에너지 활용과 더불어 수소에너지에 대한 관심이 증가하고 있습니다. 2021년 지구의 날 열린 기후 정상회담에서 약 40여 개 국 정상들이 '탄소 중립'에 대한 목표를 재확인하고, 차세대 에너지원으로 '그린 수소에' 대해 주목했습니다. 오늘은 차세대 재생에너지원으로 급부상하고 있는 수소에너지에 대해 알아보도록 하겠습니다.
2022.02.04 - [분류 전체보기] - RE 100이란?
RE 100이란?
오늘 2월 3일 자 4자 대선후보 토론에서 이재명 후보가 재생에너지에 대한 생각을 물어보면서 RE100을 언급하였는데 윤 후보가 대답을 하지 못했습니다. 오늘은 RE100이 미래의 세계경제에서 얼마
ahahappy.tistory.com
수소 에너지란?
수소에너지(Hydrogen Energey) 무한정인 물 또는 유기물질을 변환하는 등의 다양한 방법을 통해 수소를 생산하여 활용하는 기술로, 수소 생산, 저장, 응용, 안전대책 등 많은 기술개발이 필요한 분야로 에너지의 패러다임을 바꿀 수 있는 미래 수소시대에 대비한 신재생에너지 분야라 할 수 있습니다.
수소는 다양한 경제 분야에 사용되고 있습니다. 수소를 이용한 자동차, 선박 등 수송용 연료, 전기, 열 생산 등 주요한 에너지원으로 사용하고, 수소를 이용하여 친환경 경제사회를 구축하기 위한 수소 경제활동도 본격화되고 있습니다. 유럽에서 2019년 12월 ‘유럽 그린 딜’을 발표하면서 신재생에너지를 통하여 기후 변화와 환경 문제에 대응하고 자원 효율적이며 경쟁력 있는 경제 패러다임으로 변모하기 위한 성장 전략으로 삼고 있습니다. 우리나라도 2019년 1월 정부에서 ‘수소 경제 활성화 로드맵’을 발표하고 2020년 5월 ‘한국 그린 뉴딜’ 정책을 발표하면서 신재생에너지 산업에 대한 기대와 그 중심에 있는 수소 기반 에너지에 관한 관심이 높아지고 있습니다.
수소가 에너지로 사용되기 시작한 것은 1766년 수소가 처음 발견된 이후 1783년에는 기구를 띄우기 위해 수소 가스가 최초로 사용되었습니다. 그 뒤로 1972년 첫 번째 수소연료 자동차가 발표되었으나 상대적으로 저렴한 다른 에너지원에 밀려서 사용이 제한되고 그다지 에너지원으로서 각광을 받지는 못했습니다. 수소는 다른 석유나 석탄, 천연가스 같은 에너지원과 달리 자연계에 분자 결합 형태로 존재하기 때문에 순수한 수소를 얻기 위해서는 에너지를 투입하여야 하므로 채굴해서 얻을 수 있는 석유 같은 1차 에너지원이라기보다는 에너지 캐리어(Energy Carrier) 즉, 전기와 같이 에너지를 저장, 운반 이용할 수 있는 2차 에너지원이라고 할 수 있다고 합니다.
현재 우리나라 수소경제의 실현 정도를 살펴보면 수소 승용차, 수소충전소 보급속도, 발전용 연료전지 보급률이 세계 2위를 기록하고 있습니다.
수소의 종류
흔히 물 분자 속에 수소가 산소와 결합되어 있어서 수소에너지를 친환경, 청정에너지로 생각하는 경향이 있습니다. 하지만 수소는 석유나 석탄 같은 화석 연료를 사용하는 과정에서도 발생합니다. 수소를 얻는 방법은 다양합니다. 수소의 생산방식과 친환경 정도에 따라 그레이 수소, 블루 수소, 그린 수소로 구분할 수 있습니다.
그레이 수소(Grey Hydrogen)의 대표적인 예는 부생수소입니다. 부생수소는 석유화학 공정 및 제철 공정에서 부차적으로 생산되는 수소로 일찍부터 석유화학 정제용, 반도체 세정용 등 산업적으로 이용해 왔습니다. 부생수소는 석유확학 등 산업과정에서 부가적으로 생산되는 수소로 공급에 한계가 있고, 화석 연료를 사용하는 과정에서 나오는 것이므로 청정에너지라고 할 수는 없습니다. 하지만 현재 생산되는 수소의 약 96%는 그레이 수소에 의존하고 있습니다. 약 1kg의 수소를 생산하는데 이산화탄소 10kg이 배출된다고 합니다.
블루 수소(Blue Hydrogen)는 추출(*개질) 수소라고 하며 석탁이나 천연가스 등 화석연료에서 생산되는 수소이며, 그레이 수소 생산과정에서 나오는 이산화탄소를 포집하는 기술인 CCS기술을 이용하여 이산화탄소를 저장하여 온실가스 배출을 감소시킨 수소입니다. 추출 수소는 얻는 과정이 화석연료에서 얻어지므로 완전한 청정에너지는 아니지만 연료전지로 사용될 때 화석연료보다 온실가스 배출이 적어 저탄소 에너지라고 할 수 있습니다. 이산화탄소를 포집하고 저장하는 기술 또한 높은 성숙도와 경쟁력이 확보되어 있어서 가장 현실적인 대안으로 주목받고 있지만 여전히 이산화탄소를 완전히 제거하지는 못한다고 합니다.
*개질: 열이나 촉매의 작용에 이해 탄화수소의 구조를 변화시켜 가솔린의 품질을 높이는 조작을 의미함
그린수소(Green Hydrogen)는 재생에너지 전력으로 *수전해를 통해 물에서 수소를 얻는 것입니다. 물을 분해하는 과정도 재생에너지(태양열, 풍력 등)를 이용하여 전력을 사용하므로 완전한 청정에너지라고 할 수 있지만 생산단가가 너무 높아서 경제성이 떨어집니다. 생산과정에서 이산화탄소 배출이 전혀 없어서 완전한 친환경 수소라고 할 수 있습니다.
*수전해: 전기에너지를 이용하여 물을 분해하고 수소와 산소를 생산하는 기술
현재 그레이 수소로 분류되는 부생수소는 석유화학 공정 등에서 부차적으로 생산되는 만큼 생산량에 한계가 있습니다. 가장 친환경적인 그린 수소인 수전해 수소는 생산에 경제성이 떨어지므로 현재 추출 수소인 블루 수소가 가장 저렴하게 대량으로 수소를 생산하는 방법이라고 할 수 있습니다.
수소의 종류를 정리하면 수소의 생산과정에서 이산화탄소를 배출하면 그레이수소, 이 과정에서 이산화탄소를 포집하여 저장하면 블루 수소, 물을 분해하는 기술을 통해 생산된 수소는 그린 수소로 분류할 수 있습니다. 유럽연합인 EU는 2016년부터 그린 수소 인증제도(Certify Guarantee of Origin)를 통해 수소의 친환경성을 인증하고 있으며, 세계 에너지기구(IEA), 세계재생에너지기구(IRENA)에서는 화석연료 사용 수소를 블랙(석탄)/그레이(가스)/브라운(갈탄)으로 더 세분화하여 구분하고 있습니다.
에너지 캐리어로써 수소와 활용 산업
수소는 대규모 저장·운송이 용이하다는 특징이 있습니다. 수소의 이런 특징을 이용하여 재생에너지의 잉여 전력으로 수소를 생산·저장했다가 소비지에게 운송해 연료전지를 통해 발전시킬 수 효과적으로 활용할 수 있습니다. 이를 통해 재생에너지가 갖는 한계를 극복하고 보다 안정적이고 효율적으로 전력을 활용할 수 있게 해 줄 수 있습니다. 재생에너지 확대에 수소에너지의 ‘에너지 캐리어’ 역할이 필수적이라고 할 수 있는 것입니다.
수소는 기체나 액체 형태로 저장할 수 있고, 다른 화합물로도 변환해 저장할 수 있습니다. 대표적인 방식은 기체 수소를 압축해 탱크에 저장하는 것, 수소를 영하 온도(-253℃)로 냉각해 액화·저장하는 것, 암모니아(액상) 등의 형태로 변환 또는 금속 등에 저장하는 것 등이 있습니다.
수소의 활용은 차량을 중심으로 한 수송 분야를 비롯해 전기와 열 등 에너지 분야까지 매우 광범위하게 연관돼 있습니다. 수송 분야의 경우 승용차에서 상용차, 열차, 선박, 드론, 건설기계 등 모든 운송 수단에 수소가 활용돼 새로운 산업생태계가 창출될 것으로 보이며, 에너지 분야에서는 연료전지가 분산 전원의 최적 에너지 전환 기술 및 설비로 부상할 전망이라고 합니다.
세계의 주요 국가들도 수요에너지에 대한 관심이 증가하고, 단계별 수소 정책을 수립하고 있습니다. 주요 국가별 수소 정책은 다음과 같습니다.
정리
세계의 기후 위기와 더불와 탄소중립과 재생에너지 활용은 이제 바로 우리 코 앞에 당면한 문제가 되었습니다. 이는 기후 문제로만 볼 것이 아니라 RE100 또는 EU 택소노미에서처럼 경제와 뗄 수 없는 문제라는 인식이 필요합니다.
2020년 현재 수소 생산 시장은 약 1억 톤 수준으로 1차 에너지 시장의 2% 수준입니다. 하지만, 수소경제 확대로 2030년에는 4%, 2050년에는 10% 가까이 확대될 전망이라고 합니다. 이에 따라 수전해 및 연료전지 시장도 각각 2030년까지 300~400억 달러로 성장할 것으로 보이며, 장기적으로 수소 생산 생태계는 2050년까지 2조 달러의 잠재력을 가진 것으로 평가되고 있습니다. 1조 달러가 수소생산 판매(4,000억 달러) 및 수송/저장 인프라(6,000억 달러)이며, 나머지가 수소 모빌리티, 발전/난방 등 수소 활용 시장 등이라고 합니다.
2022.02.04 - [경제다정/기타] - 유럽연합 녹색분류체계, EU 텍소노미란?
유럽연합 녹색분류체계, EU 텍소노미란?
세계는 최근의 기후 위기를 완화하기 위해 탄소중립, 탈탄소 정책을 선언하고 있습니다. 이런 탄소중립 목표를 이루기 위해서는 수많은 경제활동에서 친환경 활동으로 이루어지는지 여부를 확
ahahappy.tistory.com
'경제다정 > 기타' 카테고리의 다른 글
| 에너지 캐쉬백, 이웃보다 전기 덜쓰면 현금으로 돌려 받아! (0) | 2022.02.10 |
|---|---|
| 청년희망적금 가입자격 확인하세요, (feat. 연 9.31% 이자 효과 ) (0) | 2022.02.07 |
| 스마트 공장? (0) | 2022.02.06 |
| 연말정산 '간소화자료 일괄 제공 서비스'란? (0) | 2022.01.04 |
| 알쏭달쏭 연말정산 관련 용어 정리 (0) | 2021.12.29 |