우리나라에서는 현재 7천만원 하는 수소전기차 생산에 정부 및 지방정부에서 절반 가량의 지원이 있다. 그리고 30억원의 시설비가 요구되는 수소충전소에 15억 정도의 정부지원이 이뤄지고 있다. 이는 화석연료와의 가격경쟁력을 확보하기 이전까지 넘어서야 되는 ‘죽음의 계곡’을 무서히 넘어설 수 있도록 정부의 공공부담이 요구되기 때문이다. 

여하튼 수소경제는 이런 죽음의 계곡을 넘어서 화석연료와의 가격경쟁력을 확보하고 이를 대체하여 나갈 때 수소경제가 완성된다고 할 것이다.

최근 불룸버그 통신은 “수소는 글로벌 에너지 산업 지형의 패러다임 자체를 바꿀 수 있는 폭발적인 잠재력을 갖고 있다”는 보도를 하였다. 즉 수소를 생산하고, 저장하고, 운송하는 수소생태계에 대한 각종 기술이 개발되어 성장잠재력이 높이 평가되고 있다는 것이다. 즉 수소산업의 상용화까지 달성하기 위해서는 “유용성, 경제성, 사회 수용성의 계곡을 어떻게 극복하느냐?”에 달려 있다고 할 수 있다.

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 틈새 시장에 머물러 있지 않고 규모의 경제를 달성하여 대규모 수소 인프라를 구축하여 글로벌화해 나가야 한다고 했다.

이와 같이 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 수소경제의 필요성이 절박한 요즈음 각종 수소 생태계 사업을 급진전시켜 나가기 위해서 손실을 감안한 공공투자가 선행되어야 한다. 즉 수소경제를 완성시켜 나가기 위해서 수소 인프라 구축과 가격경쟁력을 갖춰 나가야 하고 이를 앞당겨 실시하기 위해서 정부의 적극적인 지원이 필연적으로 요구된다고 할 것이다.

태양광 발전, 풍력발전, 바이오 매스, 조력, 지열 등 많은 신재생에너지들이 대체 에너지로 부각되고 있으나 대체 에너지로써 역할을 담당하기에는 역부족이다. 즉 신재생에너지는 태양광이나 풍력 등 자연력를 이용하기 때문에 고갈될 염려는 없다. 그렇지만 날씨에 따라서 변동폭이 크고 각 지역별로 소량, 분산 생산체제로 이뤄져 대규모 화석연료를 대신하기에는 미흡한 것이다.

여기에서 수소에너지의 우수성을 발견하게 되고 청정에너지로써 수소에너지가 대체 에너지로써 손색이 없다고 전문가들은 밝히게 되었다.

수소는 지구상에 흔하고 가볍고 폭발한다는 특성을 지니고 있다. 그리고 연료 중 가장 열효율이 높아 관리하기 어렵다는 문제점을 안고 있다. 따라서 이런 장애요인을 극복할 수 있는 기술개발이 이뤄지기 전에는 사실상 대체 에너지로서 역할을 담당할 수 없다는 한계성을 안고 있다. 즉 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 추출해 내야 된다는 장애요인을 안고 있다.

최근 수소생산방식에는 물, 화석연료, 바이오 매스 등으로부터 추출하여 내고 있으며 이를 뒷받침하는 수전해, 천연가스 수증기 개질, 탄화수소 부분 산화, 석탄가스화 및 부생가스 등의 기술이 개발되어 있다. 그렇지만 대부분 추출과정에서 전력을 사용하기 때문에 전력을 사용하여 전력을 생산하는다는 이중의 비용을 부담해야 된다는 한계성을 갖고 있다.

그래서 석유화학 제조공정이나 제철과정에서 부산물로 발생하는 부생가스가 가장 저렴한 수소생산방식이 인정되고 있다. 그 다음으로는 메탄을 주성분으로 하는 LNG가스를 분해(LNG가스개질)하여 수소를 생산하는 방식을 이용하고 있다. 즉 LNG가스의 화학식이 CH4로 탄소 고리 하나에 수소가 4개 결합되어 있어 다른 화합물보다도 많은 수소를 저렴하게 얻어낼 수 있다.

오늘날 전 세계에서 생산되는 수소량 약 600조L 중 98%가 화석연료의 개질수소로 구성되어 있다. 따라서 현재 수소생산 방식은 부생가스와 LNG가스개질을 대부분 이용하고 있으며 이중 비용부담 때문에 물 전기분해하는 방식은 거의 사용되고 있지 않다.

한편 수소를 이용하여 손쉽게 전력을 생산할 수 있는 연료전지라는 기술이 개발되면서 청정에너지로써 높은 평가를 받게 되었다. 즉 연료전지란 수소를 공기중에 산소와 결합하면 화학적 반응에 의해서 전기가 발생한다. 이는 물을 전기분해하는 역반응을 이용하여 화석연료와 같이 온실가스나 환경오염물질을 배출시키지 않고 물만 배출하기 때문에 수소가 누구나 인정되는 청정에너지라는 입지를 확보할 수 있게 되었다. 그래서 수소는 화석연료를 대산할만큼 대규모 생산이 가능하며 지구를 되살릴 수 있는 대체에너지로써 손색이 없다고 여기게 되었다.

최근 EU국가들은 신재생에너지로 생산된 전력을 이용하여 물 전기분해를 하고 여기에서 생산된 그린 수소를 널리 활용하고 있다. 즉 신재생에너지에서 생산되는 전력이기 때문에 청정에너지로써 물을 전기분해하여 수소를 생산하고 연료전지를 이용하여 발전이나 자동차로 활용하여 청정에너지로써 입지를 넓혀 나가고 있다.

그렇지만 수소는 일반 공기보다도 14배나 가볍기 때문에 너무 부피가 커서 기체로써 저장, 운송한다는 것은 불가능하다. 그래서 액체형태로 전환시키거나 높은 기압에서 기체의 체적을 감축시켜야 저장, 운송할 수 있다. 즉 수소는 - 253°C에서 액체 상태로 바뀌게 되며 이 때 부피는 800 분의 1로 줄어들어든다.

헌데 최근 수소대신 암모니아로 이용하면 -33 ℃에서 액화 되어 저비용으로 액화될 수 있으며 체적도 수소보다 1.5배나 감축시킬 수 있어 경제적이며 효율적이라는 평가를 받고 있다. 그래서 수소운반체로서의 암모니아를 활용하면 대규모 수송생산과 저장, 운송방식을 경제적이며 효율적으로 이뤄질 수 있어 수소생산에 도움이 된다.

암모니아의 화학식은 NH3로 대기중에 풍부한 질소와 수소 3분자로 이뤄졌다. 더욱이 최근 KIST 연구진들이 암모니아를 수소와 질소로 분해하는 촉매와 저렴하게 생산할 수 있는 분리막 소재를 개발하여 고순도의 수소생산해 낼 수 있는 기술개발이 이뤄졌다.

한편 세계 각국들은 수소경제시대를 선도해 나가기 위해서 값싼 수소를 생산하는 방식을 경쟁적으로 개발하여 나가고 있다. 즉 물, 유기성 폐수 및 폐기물을 미생물을 동원하여 생물학적 방식, 광합성 미생물을 이용한 수소 생산기술, 열화학 사이클에 의한 수소제조기술 등 다방면에서 수소생산기술개발에 노력하고 있다. 머지 않은 장래에 보다 값싼 수소생산방식이 실현되어 수소경제시대를 구가하게 될 것이다.

우리나라는 그간 해외에서 수입한 화석연료로 생활하여 왔으나 이젠 직접 생산할 수 있는 수소를 에너지원으로 사용하게 되어 에너지자원 생산국이 되는 셈이다. 더욱이 수소경제시대를 선도하여 나갈 수 있는 방안이 마련된다면 자원부국으로써 지위를 확보해 나갈 수 있는 기회를 갖게 되어 앞으로 희망적인 기대를 걸어볼 수 있게 된다.