수소경제에 대해 들어본 적 있나요? 수소에 대한 이야기는 많이 들었지만, 우리 주변에서 수소차를 보거나 수소와 관련해 체감되는 변화를 느끼는 일은 거의 없습니다. 하지만 전문가들은 수소에너지가 미래의 중요한 에너지라는 데 의견을 모으고 있습니다. 문제는 상용화 시기겠죠. 주목받는 미래 기술 관련 지문은 수능에 종종 나옵니다. 기술에 대한 설명이나 기술을 둘러싼 논란을 다루는 형태가 되죠. 이 때문에 수소에너지에 대해 공부해볼 필요가 있습니다.
수소에너지란
수소(H2)는 전기로 물을 분해해 얻는 친환경 에너지원입니다. 기존 화석에너지와 달리 수소는 온실가스를 전혀 배출하지 않죠. 수소를 통해 전기를 생산하는 장치가 수소연료전지입니다. 수소가 다시 산소와 만나 전기를 생산하고 이 과정에서 물을 배출하죠.
수소는 대부분 기체 상태로 탱크에 저장합니다. 이 전기를 배터리에 저장하는 것보다 수소로 변환해 탱크에 보관하는 게 더 효율적이기 때문이에요. 저장 용량도 크죠. 수소는 밀도가 낮기 때문에 고압으로 압축해야 많은 양을 저장할 수 있어요. 액체 상태로 만들어야 하는데, 이를 액화수소라 합니다. 영하 235도까지 낮춰야 저장이 가능해요. 이를 담기 위해 탄소섬유 등을 사용한 특수용기도 필요하죠. 수소 탱크 제작 기술은 한국 기업이 세계를 선도하고 있답니다. 이렇게 보관한 에너지를 다시 수소연료전지를 통해 전기로 전환하면, 투입한 전기 대비 효율이 50~60%가량 나옵니다. 수소를 만들 때 들어간 에너지 대비 절반 이상은 회수한다는 뜻이죠.
수소를 만들려면 전기가 필요하다고 했죠? 이때 무슨 전기를 쓰느냐에 따라 수소의 종류가 달라져요. 대표적으로는 그레이수소, 블루수소, 그린수소 등이 있습니다. 그레이수소는 가장 덜 친환경적인 방식입니다. 천연가스의 주성분인 메탄과 고온의 수증기를 통해 수소와 이산화탄소를 만들어냅니다. 블루수소는 그레이수소와 같은 방식이지만 생산 과정에서 발생하는 이산화탄소를 포집하고 저장해요. 좀 더 친환경적이죠. 그린수소는 신재생에너지를 이용한 수소 생산 방식입니다. 궁극적으로 추구하는 친환경 생산 방식이죠.
상용화 늦은 이유
그린수소만 생산할 수 있다면 얼마나 좋겠어요. 문제는 신재생에너지 자체의 생산 비용입니다. 수소 생산에 신재생에너지를 활용한들, 전기를 써서 수소를 만들고, 이 수소를 에너지로 저장해 다시 사용하는 과정 자체가 아직까지 다른 에너지원에 비해 비싸다는 얘기죠.
주요 선진국에서 수소에 대한 투자를 늘리고, 수소 경제를 키우려고 하는데도 쉽게 되지 않는 이유가 이것이에요. 수소 관련 기업에 보조금을 지원하고 수소 관련 인프라를 확충하려고 해도 가격이 안 맞는 겁니다. 유가, 태양광발전 패널의 원재료 격인 폴리실리콘 가격 등에 따라 에너지 생산단가가 달라지죠. 수소의 상대적인 매력도 에너지 가격과 연계돼 변합니다. 전문가들은 현재 2.5달러 수준인 수소 1㎏당 생산비용이 1.5달러 수준까지 떨어져야 경제성이 확보될 것으로 보고 있습니다. 실제 기술 개발로 점점 낮아지는 추세죠.
수소가 바꿀 미래
수소는 미래 에너지로서의 매력을 여전히 뽐내고 있습니다. 우선 수소는 에너지를 저장하기에 유용합니다. 2차전지를 사용하는 에너지저장장치(ESS)나 배터리는 조금씩 방전됩니다. 용량도 수소 저장 탱크 대비 낮아요.
2차전지 배터리보다 더 많은 에너지를 더 오래 보관할 수 있다면 어떤 분야에 유리할까요. 우선 상용차 시장에서 수소차가 주목받고 있죠. 장거리 운송 트럭이나 버스 등입니다. 수소 탱크를 장착한 선박도 등장할 것입니다. 포크레인, 농기계 등 중장비 역시 2차전지보다 수소연료전지를 탑재할 가능성이 높은 상황이죠. 훗날 하늘을 나는 자동차로 불리는 UAM(도심항공모빌리티)이 나온다면 어떤 에너지원을 쓰게 될까요? 높은 에너지 출력을 위해서는 수소를 써야 한다는 의견도 있습니다.
다만 안전에 대한 우려는 해결 과제일 것입니다. 일반인들이 가장 우려하는 것은 수소를 탱크에 저장했을 때의 안정성입니다. 한마디로 수소 탱크가 폭발하면 어떡하느냐는 걱정이죠. 하지만 이는 이미 기술적으로 극복한 과제라는 게 전문가들의 설명입니다. 탄소섬유 등 특수소재를 사용하면서 수소 탱크가 높은 안정성을 보이고 있기 때문이죠.