3개의 계곡을 넘어야 수소경제시대가 개막 돼

요즈음 태양광발전, 풍력발전, 바이오매스, 조력, 지열 등 많은 재생에너지들이 대체 에너지로 부각되고 있다. 그러나 이들은 대체에너지로써 역할을 담당하기에는 역부족이다. 즉 재생에너지는 태양광이나 풍력 등 자연력를 이용하기 때문에 고갈될 염려는 없다. 그렇지만 날씨에 따라서 변동 폭이 크고 각 지역별로 소량, 분산 생산체제로 이뤄져 대규모 화석연료를 대신하기에는 아직도 많은 인프라가 구축되어야 한다.

이 때문에 수소에너지의 우수성을 발견하게 되고 청정에너지로써 수소에너지가 대체에너지로써 충분한 역할을 담당할 수 있다는 확실한 믿음을 갖게 만든다. 이에 세계 각국에서는 중앙정부가 지속적으로 뒷받침해 주면서 수소경제를 선도할 수 있는 기틀이 마련해 나가기에 안간힘을 쓰고 있다.

수소는 지구상에 흔하고 가볍고 폭발한다는 특성을 지니고 있다. 그리고 연료 중 가장 열효율이 높아 관리하기 어렵다는 문제점도 안고 있다. 따라서 이런 장애 요인을 극복할 수 있는 기술개발이 이뤄지기 전에는 사실상 대체에너지로서 역할을 담당할 수 없다는 한계성을 안고 있다.

그렇지만 수소는 우주 전체에 존재하는 가장 풍부한 물을 구성하는 원소로서 질량 기준으로 우주 전체의 약 75%를 차지하고 있다. 그런데 독립된 수소의 형태로 존재하지는 않아 수소를 사용하려면 다른 물질에서 추출해내야 된다는 문제점을 안고 있다. 그리고 이를 상품화해서 일반 소비자들이 손쉽게 활용하기 위해서는 유용성, 경제성, 사회 수용성이라는 3개의 죽음의 계곡을 넘어서야 가능한 일이란다.

오늘날 전 세계에서 생산되는 수소량 약 600조L인데 이중 98%가 화석연료인 LNG의 개질 수소이다. 수소 생산에는 물, 화석연료, 바이오 매스 등으로부터 추출하여 내는 방식이 있으나 대부분 추출과정에서 전력을 사용하기 때문에 전력을 사용하여 전력을 생산해야 하는 이중의 비용을 부담해야 된다.

그리고 석유화학 제조공정이나 제철과정에서 부산물로 발생하는 부생 가스가 가장 저렴하게 얻을 수 있는 수소라지민 생산과정에서 부수적으로 발생하는 가스이기 때문에 이를 대체에너지로 삼을 수 없는 노릇이다. 그 다음으로 경제적인 방식인 LNG 가스를 분해하는 LNG가스 개질방식으로 얻어지는 것인데 요즈음 필요한 수소는 대부분 이 방식을 활용하고 있다.

LNG가스의 화학식은 CH4로 탄소 고리 하나에 수소가 4개 결합되어 있어 틴소만 제거한다면 다른 화합물보다도 손쉽게 많은 수소를 저렴하게 얻어낼 수 있다. 결국 탄소 포집 저장 활용(CCUS)기술을 활용하면 탄소배출문제도 해결될 수 있다.

최근 EU 국가들은 재생에너지 생산 비중이 전체 에[너지의 40%이상을 차지하면서 쓰고 남은 제생 에너지를 송배전할 수 있는 방식이 마땅치 않아 고심하던 차에 이를 수소로 생산하여 저장하는 방식이 널리 활용되고 있다. 그렇지만 아직까지도 화석연료를 직접 사용하는 생산비용에 접근하지 못하고 있어 사실상 수소 활용이 일반화되지 못하고 있는 실정이다. 그래서 수소경제시대를 개막시키기에는 좀 더 많은 수소생태계 조성과 함께 보다 값싼 수소를 대량으로 생산할 수 있는 기술이 뒷받침되어야 한다.

세계 각국들은 수소경제시대를 선도해 나가기 위해서 값싼 수소를 대량으로 생산하는 기술개발에 매진하고 있다. 따라서 앞으로 세계 경제를 선도해 나가려면 값싼 수소를 대량으로 생산하는 기술개발에 앞장서야 세계경제를 리드해 나갈 수 있는 입지가 확보될 수 있게 된다.

수소생산기술개발에는 물, 유기성 폐수 및 폐기물을 미생물을 동원하는 생물학적 방식, 광합성 미생물을 이용한 수소 생산기술, 열화학 사이클에 의한 수소제조기술 등 여러가지 방면에서 수소생산기술개발에 노력하고 있다. 머지않아 보다 값싸고 대량으로 수소를 생산할 수 있는 기술개발을 이뤄져 흔한 물에서 수소가 값싸게 대량으로 생산돼 에너지 비용이 크게 절감되는 수소경제시대가 개막될 것이다.

우리나라에서는 현재 7천만원 하는 수소전기차‘넥쏘’에 정부 및 지방정부에서 절반가량의 보조금을 지원해 3,500만원에 판매되고 있다. 그리고 30억원의 시설비가 요구되는 수소충전소에 15억 정도의 정부 지원이 이뤄져 절반가량에 수소충전소를 설치할 수 있다.

이같이 수소경제의 생태계를 조성해 나가기 위해서 화석연료와의 가격경쟁력을 확보하기 이전까지 넘어야 되는 ‘죽음의 계곡’을 무사히 넘어설 수 있도록 정부의 공공부담으로 이를 지원해 주고 있다.

결국 수소경제는 이런 죽음의 계곡을 넘어서야 화석연료와의 가격경쟁력을 확보하고 이를 대체시켜 나갈 수 있는 동력이 생겨나 수소경제가 개막될 수 있는 기틀이 마련되는 것이다.

2023년 1월, 국토교통부에 등록된 수소차는 2만 9,689대로 2013년, 수소전기차 ‘투싼X’가 출시된 지 10년만에 3만대 시대를 열어나가게 되었다. ‘투싼X’의 처음 출시할 때 판매가격은 1억 5천만원으로 10년에 이의 절반 가격인 7천만월까지 가격 인하가 이뤄졌고 정부의 보조금으로 겨우 명맥을 유지해 나가고 있는 실정이다.

헌데 현재 수소 가격은 1kg당 25.8원, 여기에서 32%만 낮춘다면 전기차와의 연료 경쟁에 접근할 수 있다고 한다. 이는 결국 값싼 수소를 대량으로 생산할 수 있는 기술이 뒷받침될 때 가능한 일이라고 할 수 있다.

최근 불룸버그 통신은 “수소는 글로벌 에너지 산업 지형의 패러다임 자체를 바꿀 수 있는 폭발적인 잠재력을 갖고 있다”라는 기사를 보도하였다. 즉 수소를 생산하고, 저장하고, 운송하는 수소 생태계에 대한 각종 기술이 개발되어 성장잠재력이 높아 수소경제시대를 앞당겨질 것이라는 전망을 하고 있다. 즉 수소산업의 상용화까지 달성하기 위해서는 “유용성, 경제성, 사회 수용성이라는 3가지 계곡을 극복해야만 비로서 새로운 수소경제시대가 열리게 되는 것이다.

첫째, ‘유용성의 계곡’ 단계에서는 향후 불확실성을 극복하기 위해서 정부, 대학, 연구기관 등이 각종 수소 관련 R&D 투자를 활성화시켜 나가는 노력이 전제되어야 한다.

둘째, ‘경제성의 계곡’단계에서는 수소 이용 가격 절감, 투명한 안전 규제의 수립 및 홍보, 상용화 기술 실증, 이해관계자 조정 등 시장 수용성을 높여 나가야 한다.

마지막으로 사회수용성 계곡에서는 수소산업이 틈새시장에 머물러 있지 않고 규모의 경제를 달성하여 대규모 수소 인프라를 구축하여 글로벌화해 나가야 한다고 했다.

이같이 수소경제시대를 열어나가기 위해서는 유용성, 경제성, 사회 수용성의 계곡이라는 죽음의 계곡을 넘어서야 화석연료와의 경쟁력이 생겨나게 되는 것이다. 그렇지만 아직까지 초보단계에 머물러 있어 지구를 되살려 나가기 위해서 수소 경제의 필요성이 절박한 요즈음 이를 앞당겨 실현시켜 나갈 수 있는 계기가 마련되길 기대할 수밖에 없다. 이를 위해서 수소경제를 앞당길 수 있도록 손실을 감안 한 공공투자가 선행되어야 하고 수소경제를 완성시켜 나가기 위해서 수소 인프라 구축과 가격경쟁력을 갖춰 나가야 한다.

우리나라는 에너지를 해외에서 97%나 수입하여 생활하고 있어 수입액의 4분의 1이나 차지하는 에너지 부족국이다. 앞으로 수소경제시대가 개막된다면 우리가 개발된 기술력으로 직접 수소를 생산하여 활용할 수 있기 때문에 에너지 생산국이 되는 것이다. 그리고 앞으로 세계경제는 수소에 의해서 운영되기 때문에 결국 세계경제를 리드해 나갈 수 있는 입지를 확보할 수 있어 수소생산 기술개발에 매진해야 할 것이다.