2050년 청정수소 시대, 가능할까?

[이넷뉴스] 청정수소를 통한 ‘넷제로’ 목표 달성 여부를 두고 의견이 분분하다. 아직은 수소경제 초기 단계로 섣부른 판단은 지양해야 한다. 하지만 정부 주요 정책으로 적극 추진되는 만큼, 실현 가능성에 대해서도 짚어볼 필요가 있다.

정부가 발표한 계획에 따르면 2050년까지 수소를 국내 최대 에너지원으로 만들고, 연간 2,790만 톤의 수소는 모두 청정수소로만 공급된다. 수소는 생산방식에 따라 그린수소, 블루수소, 그레이수소로 나뉘는데, 현재 생산되는 수소의 대부분은 화석연료로부터 수소를 생산하는 그레이수소다. 1kg당 이산화탄소 10kg이 배출돼 탄소중립이 어렵다. 때문에 청정수소 범주에는 신재생 전력 기반의 그린수소와 천연가스에서 수소를 추출하고 발생하는 이산화탄소를 포집하는 블루수소만 포함시키고 있다.

정부는 국내 연간 수소 수요가 2030년 390만 톤에서 2050년 2700만 톤으로 급증할 것으로 전망하고 있다. 이 중 청정수소의 비중을 2030년에는 50%, 2050년에는 100%로 늘릴 계획이다. 그린수소는 2050년까지 연간 300만 톤 생산하고, 블루수소도 동일한 시점에 연간 200만 톤을 생산한다. 이를 위해 정부는 또 국내 자본과 기술을 투입해 해외에서 안정적으로 수소를 생산할 수 있도록 2050년까지 40개의 해외 수소 공급망을 구축할 예정이다. 국내 수소 생산량과 해외에서의 수소 생산량을 합쳐 청정수소 자급률을 높이기 위해서다.

◇ 블루수소는 청정수소가 아니다? 여전한 논란

재생에너지를 이용해 생산되는 전기로 물을 분해해 생산되는 그린수소는 가장 이상적인 수소이며, 궁극적인 탄소중립 해결책으로 제시되고 있다. 정부는 대규모 그린수소 생산 기반을 구축하고 수소 수요 확대를 위해 1㎏당 2,500원까지 생산단가도 낮출 계획이라고 밝혔다. 하지만 업계는 상용화까지 상당 시간이 소요될 것으로 내다보고 있다.

블루수소는 그레인수소에서 그린수소로 넘어가야 하는 현재의 과도기 단계에서 이산화탄소 문제를 줄이면서도 수소경제 사회 인프라 건설에 필요한 합리적 비용의 수소를 생산할 수 있어 대안이 되고 있다.

블루수소의 경우 포집 및 저장 과정에서 5~15%의 이산화탄소가 배출돼 청정성을 둘러싼 논쟁이 계속되고 있다. 하지만 100만 줄(J)의 에너지 생산을 위해 블루수소 연소 시 발생하는 이산화탄소가 10~20g 수준인 데 반해 천연가스는 직접 연소 시에는 63g의 이산화탄소가 발생된다. 때문에 천연가스 직접 연소에 비해 상대적으로 더 깨끗한 것으로 평가되고 있다.

업계 관계자는 "일각에서는 그린수소만 청정수소로 정의해야 한다는 주장이 있지만 이는 현재 수소산업에 대한 기술력 등 현실을 반영치 못하고 있는 것"이라고 말했다. 덧붙여 “우리나라는 아직 재생에너지 발전 비중이 낮고 간헐성 문제가 있기 때문에 그린수소만으로는 수소경제 생태계 구축이 어려울 수 있다”고 설명했다.

◇ 청정수소 자급률↑ 해외 청정수소 도입 & CCUS 기술 확보에 노력

업계에서는 국내 수소 생산 여건 등을 고려할 때 그린수소 목표 달성을 위해서 해외 청정 수소 도입이 필수적이라고 보고 있다. 실제 정부도 H2 STAR 프로젝트(청정 수소 밸류체인 프로젝트)를 통해 글로벌 수소 공급망 확보에 공을 들이고 있다.

또한 정부는 CCUS 기술을 확보해 기술의 자립화를 이룬다는 계획이다. CCUS(Carbon Capture Utilization and Storage) 기술은 이산화탄소를 포집·저장하는 CCS 기술과 포집해 활용까지 수행하는 CCU 기술을 모두 포함하는 개념이다. 이 기술은 대량의 이산화탄소가 배출되는 발전소, 제철소, 시멘트, 석유화학 사업장 등에서 이산화탄소만 선택적으로 포집한 후 액화 수송해 지중에 저장하는 기술로, 탄소 중립 달성을 위해 핵심적으로 사용되고 있다. CCUS는 블루수소 생산을 위한 핵심 기술이지만 아직 우리나라는 관련 기술이 없어 해외 기술에 의존하는 실정이다.

IEA(국제에너지기구)는 글로벌 수소 생산의 60% 가량이 재생에너지를 통한 수전해 설비로 생산(그린수소)되고 나머지 40%가량은 CCUS 기술을 적용해 생산(블루수소)될 것이라고 예상했다. 수소 생산 기술 발달에 따라 생산능력이 향상되면서 수소 생산비용이 급속도로 떨어질 것으로 내다봤다. IEA 예측에 따르면 CCUS 기술을 적용해 수소를 대량 생산할 경우 수소 생산 비용은 2050년 기준 kg당 1~2달러 정도 소요되고, 수전해 기술을 적용한 그린수소는 현재 kg당 3.5~7.5달러에서 2050년까지 1~2.5달러로 낮아진다.

◇ 정책 목표 달성을 위해 세부적인 추진 방안으로 면밀하게 준비해야

우리 정부는 ‘수소경제 육성 및 수소 안전관리에 관한 법’을 제정, 시행 중이고 지난 달에는 ‘제1차 수소경제이행 기본계획’을 수립하며 수소경제 활성화에 속도를 내고 있다.

탄소중립이 전 세계적인 과제인 만큼, 2050년까지 ‘넷제로’ 목표를 달성하겠다는 정부의 방안 제시는 큰 의미가 있다.

다만, 2050년까지 수소 수요처에 그린수소와 블루수소 등 이른바 ‘청정수소’만 100% 공급하겠다는 목표를 달성할 수 있을지는 미지수란 관측이 나온다. IEA가 2050년까지 최종 에너지 소비의 7%를 수소가 충족할 것이라고 전망했던 것과 비교해 정부가 제시한 목표가 가격 경쟁력과 실효성 등을 고려할 때 터무니없이 높다는 지적이 나온다.

청정수소 개발과 발전·산업 분야에서의 수소 활용 로드맵에 대한 현실성이 부족하고, CCUS 기술은 여전히 개발 단계에 있어 활용 가능 여부가 불투명하다는 문제도 제기되고 있다. 업계 전문가들은 수소생산과 공급에 대한 실행 방안이 앞으로 좀 더 구체적으로 제시돼야 하고 저장, 운송 등과 관련한 사항에 대해서도 추가적 정책이 이뤄져야 실효성을 높일 수 있을 것으로 보고 있다.

미국, 유럽, 일본은 이미 그린수소 생산 상용화에 접어들었다. 한국과학기술기획평가원의 ‘수소생산 기술 동향’에 따르면 전 세계에서 진행 중인 그린수소 생산 프로젝트는 94개다. 독일이 64건으로 선두에 있고, 덴마크(13건), 영국(10건), 프랑스(8건)가 뒤를 잇는다. 옆 나라 일본도 20MW 태양광 발전을 연계한 그린수소 생산 프로젝트를 추진 중이나 우리나라의 경우 지리적인 여건 상 그린수소 개발이 쉽지 않다. 국가적 상황에 맞는 청정수소 계획이 수립돼야 하며, 이를 토대로 한 접근이 필요하다는 게 업계의 중론이다.

청정수소 생산 대중화의 걸림돌은 높은 수소 생산 단가와 충분치 못한 신재생에너지 공급이다. 더 강력한 정책과 높아진 기후 목표는 재생에너지를 새로운 기록으로 이끌고 있지만 정부가 제시한 청정수소 100%에 도달하려면 모든 주요 부문에 걸쳐 더 빠르고 체계적인 정책수립과 실행방안이 요구된다.

에너지업계의 한 관계자는 “아직까지 우리나라 그린수소 생산기술 자체가 미흡하고 특히 태양열과 풍력을 사용할 수 있는 자연 여건 또한 상당히 불리하다. 때문에 향후에도 그린수소를 생산하는데 어려움이 따를 수 밖에 없다. 그린수소 상용화 단계에 들어선 국가들을 참고하고 우리나라 상황을 고려해 그에 대한 대응책을 선제적으로 마련할 필요가 있다”라고 말했다.

정부가 수립한 계획에 대해 실효성을 높이기 위한, 즉 수소경제의 궁극적인 목표 달성을 위해서는 좀 더 세부적인 추진 방안을 마련해 면밀하게 준비해야 할 필요가 있을 것으로 보인다.

[이넷뉴스=김그내 기자] snowcat74@enetnews.co.kr