그 연료는 수소입니다.
국제 에너지 기구(IEA)의 최신 수소 프로젝트 데이터 세트(HPD)에 따르면, 2022년에 6억 7,600만 달러 규모였던 녹색 수소 시장은 2027년에 73억 달러에 도달하여 폭발적으로 성장할 것으로 예측되며, 2022년부터 2027년까지 연평균 성장률은 61.0%입니다.
수소가 미래의 '붐' 연료인 이유는 무엇일까?
우리는 적어도 17세기부터 수소를 사용해 왔습니다. 그 당시에는 누구도 수소가 무엇인지 정확히 알지 못했습니다. 영국의 자연학자 헨리 캐번디시(1731-1810)는 수소를 별개의 원소로 처음 인식하고 1766년에 명명했습니다.
IEA에 따르면 친환경 수소 시장은 2027년까지 폭발적으로 성장해 73억 달러에 이를 것으로 예상된다. 사진: 인터넷
수소는 우주에서 가장 풍부한 원소로, 우리 주변에 널리 존재하며, 주로 물(H₂O)과 화석 연료(탄화수소라고도 함)의 형태로 존재합니다. 하지만 자연에서 순수한 수소를 기체 상태로 발견하는 것은 매우 드뭅니다.
IEA에 따르면, 수소는 다양한 핵심 에너지 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있는 다재다능한 에너지 운반체이며, 세계 에너지 전환에 핵심적인 역할을 할 것입니다.
과학과 기술이 발달함에 따라 태양 에너지, 전기 분해, 심지어 생물학을 이용한 공정을 통해 수소를 생산하는 경우가 점차 늘어나고 있습니다.
수소를 활용하는 방법은 여러 가지가 있습니다. 열을 발생시키고, 빛을 만들고, 식물에 비료를 주고, 심지어 우주 여행에도 수소를 사용합니다.
화학, 정제, 금속 산업에서 수소는 에너지 운반체(예: 야금에서 열이나 전기를 제공) 또는 공급 원료(예: 암모니아 생산)로 사용됩니다.
경제학자들 에 따르면, 미래에 수소는 CO2를 배출하지 않기 때문에 재생 에너지의 중요한 원천이 될 수 있다. 수소는 산소와 반응할 때 전기, 물, 열만 생산한다.
수소는 다양한 산업에서 사용됩니다. 사진: 인터넷
동시에 수소는 산업계에서 화석 연료를 대체하는 데 중요한 역할을 합니다. IEA는 수소를 "산업 탈탄소화의 핵심 축"이라고 설명합니다.
녹색 수소는 유엔 기후 변화 협약(COP26)에서 중공업, 장거리 운송, 해운, 항공 분야의 탈탄소화 수단으로 여러 배출 감소 공약에 포함되었습니다.
녹색 기술 경쟁에서 중국의 야망
중국은 수소를 전략적 "선구적 기술"로 보고 이를 통해 글로벌 리더가 되는 것을 목표로 합니다.
옥스포드 에너지 연구소(영국)에 따르면 중국은 연간 3,300만 톤의 수소를 생산하는 세계 최대의 수소 생산국으로, 전 세계 수요의 3분의 1 이상을 차지합니다.
중국은 세계 최대 수소 소비국이기도 합니다. 2050년까지 수소는 중국 에너지 소비량의 10~12%, 전 세계적으로는 최대 22%를 차지할 것으로 추산됩니다.
중국은 탄소 중립을 달성하고 보다 지속 가능한 경제를 구축하기 위한 에너지 전환의 핵심 요소로 수소, 특히 녹색 수소(GH2)를 보고 있습니다.
IEA는 수소를 "산업 탈탄소화의 핵심 축"으로 설명합니다. 사진: 인터넷
그 이유는 중국이 주로 석탄이나 가스(각각 생산량의 60%와 20%)를 이용해 갈색수소와 회색수소를 생산하는데, 이 때 CO2 배출량이 높기 때문입니다.
중국연구소의 분석에 따르면, 2030년까지 탄소 배출량을 정점에 도달하고 2060년까지 탄소 중립을 달성하려면 현재 생산량의 약 1%를 차지하는 녹색 수소가 가능한 한 빨리 회색 수소를 대체해야 합니다.
중국의 "수소산업 중장기 발전 계획(2021~2035)"에서는 녹색 수소의 전략적 역할이 강조되었습니다.
중국의 탄소 중립 목표에 따라 화학, 철강, 중공업은 탄소 제로 전환을 실현하기 위해 대량의 녹색 수소가 필요할 것입니다.
RMI연구소(미국)에 따르면 2060년까지 미국의 연간 수소 수요는 1억~1억 3천만 톤으로 늘어날 것으로 예상되며, 이 중 녹색수소는 8천만~1억 톤에 달할 것으로 전망됩니다.
"중국의 새로운 친환경 수소 시대를 열다"라는 제목의 보고서는 중국이 2025년까지 연간 10만~20만 톤의 친환경 수소를 생산한다는 목표를 달성하기 위한 로드맵을 자세히 설명합니다.
RMI 분석에 따르면, 재생 에너지 자원이 풍부하고 기존 석탄 화력 산업의 탈탄소화 필요성으로 인해 중국 북서부가 녹색 수소의 최대 생산지가 될 것으로 예상됩니다.
내몽골(중국 북부)은 풍부한 태양광 및 풍력 에너지 자원을 보유하고 있어 친환경 수소 생산에 이상적인 지역입니다. 2025년 내몽골의 생산 목표는 50만 톤으로, 국가 목표치를 크게 웃돌고 있습니다.
수소에는 어떤 색깔이 있나요?
세계경제포럼(WEF)에 따르면, 수소 기술을 설명할 때 "갈색", "회색", "파란색", "녹색"이라는 용어를 접하게 될 수 있습니다. 이는 수소가 어떻게 생산되는지에 따라 달라집니다.
수소는 연소될 때만 물을 배출하지만, 생산 과정에서 탄소 집약적인 현상이 발생할 수 있습니다. 생산 방식에 따라 수소는 회색, 갈색, 파란색 또는 녹색을 띠며, 때로는 분홍색, 노란색 또는 청록색을 띠기도 합니다.
그러나 녹색 수소는 기후 중립적인 방식으로 생산되는 유일한 수소로, 2050년까지 탄소 중립을 달성하는 것이 중요합니다.
수소는 생산 방식에 따라 회색, 파란색 또는 녹색을 띠며, 때로는 분홍색, 노란색 또는 청록색을 띠기도 합니다. 사진: 국제재생에너지기구
국제 재생 에너지 기구(IRENA)의 전력 부문 전환 전략 책임자인 에마누엘레 타이비 박사는 "녹색 수소는 재생 가능 전기를 사용하여 물을 수소와 산소로 분해하여 생산된 수소로 정의됩니다."라고 말했습니다.
전통적으로 회색 수소는 메탄(CH4)에서 생산되는데, 이는 증기와 함께 CO2(기후 변화의 주범)와 H2(수소)로 분해됩니다.
회색 수소는 석탄에서 점점 더 많이 생산되고 있으며, 생산된 수소 단위당 CO2 배출량이 훨씬 높아서 회색 수소보다는 갈색 수소 또는 검은 수소라고 불리는 경우가 많습니다.
파란색 수소는 회색 수소와 같은 과정을 따릅니다.
원천: WEF, IEA, Oxfordenergy, RMI, Mercator Institute for China Studies
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