수소에 대한 논의가 뜨겁다. 수소차인가 전기차인가? 수소트램, 수소드론, 수소 연료전지, 수소충전소 추가설치 등 많은 논의와 의견들이 난무하고 있다. 그런데 필자가 보기에는 수소가 무엇인지, 왜 수소인지에 대한 명확한 이해없이 피상적으로 논의가 진행되고 있는 느낌이다.
수소는 만드는 방법에 따라 다양한 명칭으로 불리고 있다. 현재 주로 수소가 생산되는 방식은 석유를 정제하는 과정에서 만들어지는 것이었다(부생수소). 그리고 석탄이나 LNG에 고온의 수증기를 가해서 수소와 탄소를 분리해 만들 수도 있다(개질수소). 이 부생수소와 개질수소는 원칙적으로 화석연료인 석탄, 석유, LNG를 기반으로 하고, 그 생산 과정에서 이산화탄소가 배출되는데 이를 합해 그레이수소라고 한다(따로 석탄을 개질하는 경우는 브라운수소라고 하기도 한다). 지구온난화를 걱정하는 최근에는 온실가스인 이산화탄소를 배출하지 않는 방식을 찾아야 하고, 그것이 그레이수소 생산과정에서 이산화탄소를 포집(블루수소)하거나 물을 전기분해하는 방식이다(재생에너지를 이용하면 그린수소, 원자력을 이용하면 핑크수소). 이 외에도 LNG를 고온의 열분해로 수소와 탄소로 분리하는 방법도 시도되고 있고(청록수소), 지하에 매장되어 있는 수소의 채굴(화이트수소)도 최근 들어 알려지고 있다.
이러한 수소는 기존에도 수소냉각, 수소용접 등 산업계에서 많이 사용되어 왔다. 그러나 최근에 지구온난화 문제가 대두되면서 화석연료를 수소로 대체할 수 있다는 점에서 각광받게 되었다. 휘발유차, 경유차 대신 전기차로의 전환이 논의되면서 수소차 도입도 시도되고 있다. 그리고 무엇보다 기존의 화석연료 이용 전기생산 방식에서는 막대한 양의 이산화탄소가 배출되므로 이를 방지하기 위해 수소발전이 도입되고 있는 것이다. 수소를 이용한 연료전지 발전은 이미 상용화되어 있지만 수소터빈 발전, 수소엔진 발전 등의 기술이 이미 개발되어 상용화를 앞두고 있다.
사실 화석연료 발전의 문제를 해결하기 위해서는 재생에너지 발전으로 전환하면 된다. 태양광, 풍력 그리고 수력 발전 등이 그것이다. 그런데 이러한 재생에너지 발전은 연료없이 무한히 제공되는 자연을 이용할 수 있다는 장점이 있지만 햇빛이나 바람이 없을 때는 발전하지 못한다. 이것을 간헐성 또는 변동성이라 하는데, 이러한 간헐성을 극복하고 안정적으로 전기를 공급하기 위해서는 배터리가 필요하다.
그런데 배터리는 너무 비싸고 대용량화에 문제가 있다. 남는 전기로 낮은 곳의 물을 끌어올려 저장했다가 필요할 때 물을 흘려보내 발전하는 양수발전소도 있으나 역시 설치하는 데에 장소적 한계가 있다. 그래서 수소가 대안으로 떠오른 것이다. 남는 전기를 이용해 지구상에 풍부한 물을 전기분해해 수소를 만들고, 이 수소를 저장하였다가 필요할 때 수소터빈이나 연료전지 등으로 전기를 생산해 공급하는 것이다. 그래서 필자는 수소를 배터리라고 하는 것이고, 이것이 오히려 현재 논의되고 있는 수소의 본질이라고 본다. 물론 청록수소나 화이트 수소가 활성화된다면 즉 그린수소가 아니라면 수소를 배터리라고 할 수는 없겠지만 아직 확실히 그러한 방향으로 진행될지는 미지수라고 봐야 한다.
그런데 그린수소는 매우 비효율적이라는 문제가 있다. 전기로 물을 분해해 수소를 생산하고, 이 수소로 다시 전기를 만드는 과정에서 약 50% 정도의 에너지가 낭비된다. 이 비효율성을 조금이라도 낮추어야 하고, 나아가 폭발위험성에서의 안정성 확보, 보관이나 이송 시 효율성 문제 등 여러 가지 기술개발이 더 진행되어야 할 부분이 많다. 다만 안정성 문제와 관련해서는 이제까지 부생수소를 많이 사용해 왔다는 점, 수소는 가벼워 바로 공기중으로 바로 확산하므로 밀폐된 공간이 아니면 폭발의 문제가 크지 않다는 점 등을 생각하면 그 부분은 그리 중요한 문제는 아닐 수도 있다.
수소는 현재 탄소중립 사회로 나아가기 위해서는 반드시 필요한 수단이다. 울산은 현재 국내 수소생산 1위, 수소배관망 구축 1위 등 수소와 관련한 인프라가 잘 갖추어져 있다. 이를 잘 활용해 수소경제에서 더욱 도약하는 울산이 되기를 기대해 본다.
김영문 한국동서발전 사장
