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"수소 연료 사용, 화석 연료에 의존해서는 기후위기 해결 어려워"
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"수소 연료 사용, 화석 연료에 의존해서는 기후위기 해결 어려워"
  • 심성필 기자
  • 승인 2021.05.10 09:35
  • 댓글 0
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가정용 보일러·자동차 수소 기반 연료 사용은 화석 연료에 의존
"항공과 화학생산의 원료, 철강 생산 등 필수 응용 분야에 더 우선해야"
전기차 충전 /사진=픽사베이

기후위기 대응과 지속가능한 삶을 위한 탈탄소 사회로의 에너지 전환은 전세계가 주목하는 가장 중요한 화두다. 이러한 방안 중 하나로 수소에 화학반응을 일으켜 전기를 생산하는 수소에너지 활용이 각광받고 있다.

수소에서 생산된 연료는 석유, 가스의 직접적인 대체물로 사용될 수 있으며 재생 가능한 전기를 사용해 '전기 연료'를 생산하는 경우 저탄소가 될 수 있다. 그러나 수소 기반 연료가 향후 10년 동안 고비용과 자원부족으로 오히려 기후 위기를 해결하지 못할 위험이 있다는 분석이 나왔다.

6일 네이처 기후변화(nature climate change) 저널에 게시된 연구 '기후 변화 완화에서 수소 기반 전기 연료의 잠재력과 위험(Potential and risks of hydrogen-based e-fuels in climate change mitigation)'에 따르면 자동차와 가정 난방에 수소 기반 연료를 사용하면 화석 연료에 의존하게 되고 기후 위기를 해결하지 못할 수 있다는 분석이다.

'기후 변화 완화에서 수소 기반 전기 연료의 잠재력과 위험(Potential and risks of hydrogen-based e-fuels in climate change mitigation)' /네이처 기후변화(nature climate change) 갈무리

수소 사용이 가능한 보일러와 같은 장비가 결국 화석 가스에 의존하고 탄소 배출을 지속 생성할 수 있다는 것이다.

재생 가능 전기 생산은 비용이 감소함에 따라 빠르게 증가하고 있지만 여전히 사용되는 모든 에너지의 작은 부분이며 대부분은 석탄과 석유, 가스에 의해 제공된다. 전기를 직접 사용하는 것은 효율적이지만 새로운 유형의 자동차 및 난방 시스템에 대한 투자가 필요하다.

결론적으로 이 연구는 전기를 사용해 물에서 수소를 만들고 이산화탄소를 사용해 다른 연료를 만드는 것이 화석 연료의 대체물을 생산할 수 있지만 이것이 기후 비상사태를 제때 해결할 수 있을 만큼 충분히 큰 규모로 작용할 수 없다는 것이다. 항공과 해운, 철강, 일부 화학물질 부문은 대규모의 전기를 공급하기가 매우 어려운 실정이다.

이 연구를 이끈 독일 포츠담 기후영향연구소 팔코 우에커트는 "수소를 이용한 연료는 훌륭한 청정 에너지 운반체가 될 수 있지만 그 비용과 관련한 위험 또한 크다"고 말했다. 연구원들은 세계가 순 배출량 제로에 도달해야 하는 2050년까지 수소 기반 연료가 필요할 것이며, 이를 달성하기 위해 기술에 대한 과감한 투자와 신속한 탄소세 증가가 필요할 것이라고 말한다.

이 연구에서는 가정용 가스 보일러에서 수소 기반 연료를 생산하고 연소하는데 동일한 온기를 제공하는 열 펌프보다 6~14배 더 많은 전기가 필요하다고 계산했으며 자동차의 경우 전기 연료를 사용하려면 배터리 구동 자동차보다 5배 더 많은 전기가 필요하다는 것이다.

따라서 항공과 화학생산의 원료, 철강 생산과 같이 필수적인 응용 분야에 대해 귀중한 수소 기반 연료의 우선순위를 지정해야 한다고 주장했다.

현재는 100% 재생 가능한 전기가 아니며, 수소 기반 연료는 화석연료를 사용하는 온실 가스 배출량을 감소시키지 않고 증가시킬 것이다. 2030년의 녹색 수소 생산을 위한 유럽연합의 목표가 현재 생산 수준보다 천 배 더 높고, 지난 10년 동안의 급속한 태양 에너지 출시보다 훨씬 더 빨리 규모 확대가 진행되어야 한다고 이 연구는 제안했다.

문재인 대통령이 6일 오후 울산광역시 남구 3D프린팅 지식산업센터에서 열린 ‘울산 부유식 해상풍력 전략 보고’에 참석해 발언하고 있다. /사진=뉴시스
문재인 대통령이 6일 오후 울산 마구 수소연료전지 실증화센터를 찾아 수소 무인 운반차에 대해 설명을 듣고 있다. /사진=뉴시스

국내 실정은 어떨까?

한국석유공사에 따르면 한국은 2018년 기준으로 제조업 44%, 운송 23%, 주거 16%, 상업 15% 순으로 에너지가 사용되고 있다. 이 중에 운송 분야를 제외하면 대부분 전기에너지를 사용하는 것이 가능하며 사용되는 에너지의 약 40%가 전기의 형태로 사용되고 있다.

전기차에 사용되는 전기는 여전히 60% 이상이 화석연료로부터 나오고 있고 또한 수소전지차에 필요한 수소는 94% 이상이 천연가스, 석유, 석탄과 같은 화석연료로부터 생산되고 있다. 생산되는 수소의 90% 이상은 화학 및 정유 분야에서 사용되고 있어 본격적인 수소 시대가 오더라도 수소를 대량 생산하는 친환경 방법이 중요할 수밖에 없다.

수소 생산 방법에 따른 수소의 색깔 /이미지=GS칼텍스 갈무리

수소에너지는 사용 시 이산화탄소 방출이 없지만 현재 수소를 대량 생산하기 위해서는 화석연료를 사용하기 때문에 이산화탄소가 방출될 수 밖에 없다. 수전해 방법은 생산되는 수소에너지보다 생산을 위해 주입되는 전기에너지가 많이 필요한 한계가 있으며, 생산된 가스 상태의 수소의 저장과 운반 또한 비용이 많이 든다. 

한편 6일 문재인 대통령은 울산 남구 테크노산업단지에서 열린 '울산 부유식 해상풍력 전략 보고' 행사에 참석해 해상풍력은 탄소 없는 21세기의 석유자원과 같다며 한국이 해상풍력 강국이 될 수 있다고 밝혔다.

울산시는 2030년까지 약 36조원을 투자해 6GW급 대규모 발전단지를 조성하고 해상풍력에서 생산되는 전력 20%를 그린수소 생산에 사용할 예정이다. 울산 부유식 해상풍력단지는 영남권 전체 규모인 약 580만 가구가 사용할 수 있는 전력을 생산할 수 있으며, 연간 930만 톤의 이산화탄소를 감축하고 그린수소 8만4000 톤을 생산할 수 있을 것으로 전망되고 있다.


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