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그동안 헷갈렸던 에너지 용어, 정확하게 알려드립니다!

알쓸태잡: 알아두면 쓸데있는 태양광 잡학사전

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[14] 그린 수소와 수소경제

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안녕하세요, 솔라커넥트입니다.

정부는 2020년 12월 에너지 전환 가속화와 저탄소 산업구조로의 전환 등의 목표를 담은 ‘2050년 탄소중립 추진전략’을 발표했습니다. 2050 탄소중립의 수단으로는 수소 에너지가 제시되었는데요. 수소가 차세대 에너지원으로 주목받는 이유는 무엇일까요? 그리고 수소를 에너지로 활용하는 미래의 모습은 어떠할까요?

​오늘은 수소 에너지에 대해 이야기해보도록 하겠습니다.

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세 줄 요약:

수소는 고갈 우려가 없으며 대용량 저장·운송이 용이한 에너지원이다.

수소의 종류 중 친환경 에너지는 재생에너지를 활용해 생산되는 ‘그린 수소’에 한정된다.

2050 탄소중립을 달성하기 위해서는 탄소 중심 에너지원을 그린 수소로 대체하는 수소경제 육성이 필요하다.

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주목받는 에너지원, 수소

​수소(H₂)는 우주에서 발견할 수 있는 가장 보편적인 원소입니다. 물, 화석연료, 살아있는 모든 생명체 등 지구 어디에서나 존재하기 때문에 고갈 우려가 없죠. 또한, 단위 무게당 에너지 함유량이 높아 대용량 저장·운송이 용이하다는 장점을 갖습니다. 보편성과 가벼움을 모두 갖춰 차세대 에너지원으로 주목받고 있는 것이죠.

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수소에도 색깔이 있다? 핵심은 그린 수소

​수소는 대부분 물(H₂O)처럼 다른 원소와 함께 화학적 결합 형태로 존재합니다. 즉, 에너지원으로 활용하기 위해 순수한 수소를 얻을 수 있는 공정을 거쳐야 하죠. 수소 생산 방식은 크게 3가지로 나뉘는데요. 그중 한 가지인 추출(개질) 방식에 CCS(이산화탄소 포집·저장 기술; Carbon Capture and Storage)을 적용하는 방식까지 더해 총 4가지로 구분될 수 있습니다.

​생산된 수소는 생산 방식의 친환경성에 따라 다시 3가지로 구분됩니다. 생산 과정에서의 이산화탄소 배출 여부에 따라 ‘그레이 수소’와 ‘그린 수소’로 나뉘는데요. 그 중간 단계로서 CCS를 통해 배출되는 이산화탄소를 따로 저장하는 방식으로 생산되는 수소를 ‘블루 수소’라고 부릅니다.

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수소 생산의 최종 목표는 그린 수소입니다. 그린 수소는 재생에너지를 통해 얻은 전기에너지를 물에 가하는 수전해 기술을 이용해 생산되는데, 그 과정에서의 이산화탄소 배출이 0에 수렴하기 때문에 친환경 에너지로 각광받고 있습니다. 하지만 생산 단가가 높아 상대적으로 저렴한 블루 수소를 상용화하려는 움직임이 커지고 있는데요. 문제는 그레이 수소를 블루 수소로 만들어주는 CCS 기술 수준이 낮다는 것입니다. 현재 가장 진보된 CCS 기술조차 이산화탄소의 일부를 대기로 방출하고 있죠. 1kg당 약 4.4kg의 이산화탄소를 배출하기 때문에 블루 수소 생산은 생산량보다 많은 이산화탄소를 배출하는 악순환으로 이어질 수 있습니다.

​McKinsey와 109개 기업 CEO들이 모인 수소위원회(Hydrogen Council)가 함께 발표한 「수소 인사이트 2021」은 2030년의 그린 수소 생산 단가를 1.4~2.3 $/kg으로 전망했습니다. 기술 개발과 대규모 프로젝트 진행에 의한 규모의 경제가 실현되어 가격 역전이 발생하는 시점부터 그린 수소가 폭발적으로 확대되리라 예측됩니다.

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산업의 그린(green)화, 수소경제

​수소경제는 수소로 화석연료를 대체해 관련 산업을 육성해나가고자 하는 경제를 의미합니다. 전세계적으로 기후위기를 악화시키는 탄소 중심 에너지원을 청정 에너지원으로 대체하기 위해 수소경제 로드맵을 마련하고 있죠. 한국 역시 2019년 1월 「수소경제 활성화 로드맵」을 발표해 수소경제로 나아가기 위한 국가적 목표를 수립했는데요. 그 다음해인 2020년 2월에는 세계 최초로 「수소경제 육성 및 수소 안전관리에 관한 법률」을 제정해 수소경제의 기반 조성과 육성, 그리고 수소의 안전관리 사항을 법제화하기도 했습니다.

​세계적인 미디어 그룹인 블룸버그가 한국의 현대자동차와 함께 5개 부문(▲수송 ▲에너지 ▲열 ▲공급 원료 ▲수출)으로 나누어 세계 각국의 수소 경제에 대한 평가를 실시했습니다. ‘정책과 규제’, ‘인프라와 시장 성숙도’, 그리고 ‘연구개발과 입증’을 기준으로 선정된 상위 15개 국가는 독일, 한국, 네덜란드, 프랑스, 일본, 캐나다, 영국, 노르웨이, 미국, 덴마크, 호주, 중국, 스위스, 사우디아라비아, 인도였는데요. 그중 한국은 수송, 에너지 부문에서 좋은 평가를 받아 3위를 차지했습니다.

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한국이 직면한 수소경제의 과제는 인프라 마련과 그린 수소 생산 확대입니다. 수소 연료전지차, 연료전지발전 등의 수소 활용 부문에서는 경쟁력을 확보했지만 주요국에 비해 생산·저장·운송 분야에서의 인프라가 부족한 상황이기 때문이죠. 또한, 연료 부문의 친환경성을 확보하기 위해서는 그린 수소를 생산해야 하기 때문입니다.

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이달 7일에 발표된 ‘수소경제성과 및 수소 선도국가 비전’에 따르면, 국내 수소 사용량은 2030년에 390만톤, 2050년에 2700만톤까지 확대됩니다. 그리고 그중 블루 수소와 그린 수소의 비중을 2030년에 50%, 2050년에 100%까지 상향할 것을 목표로 제시했는데요. 2020년 기준 국내 수소 총 생산량인 198만톤이 모두 그레이 수소로 충당되었음을 고려하면 앞으로 수소경제 실현을 위해 많은 노력이 필요할 것 같습니다.

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그린 수소를 대량 생산하기 위해서는 재생에너지 보급을 확대해야 합니다. 태양광은 대표적인 재생에너지 중 하나인데요. 솔라커넥트는 사업 부지 검토부터 금융 자문, 그리고 O&M까지 태양광 발전 사업의 모든 단계를 지원하고 있습니다. 더불어, 20년 장기 사업인 태양광 발전 사업의 안정적 수익 확보를 위해 태양광 발전소 통합 관리 서비스 ‘발전왕‘을 제공하고 있습니다.

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지금까지 솔라커넥트 Solar Analyst였습니다. 감사합니다.

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