최근 TV 광고에 ‘수소는 우주에 가장 많은 원소’라는 말이 나왔다. 우주뿐만이 아니라 지구에도 수소는 거의 무한정으로 존재한다. 우리가 마시는 물이나 바닷물은 모두 산소원자 1개에 수소원자 2개가 결합해 있다. 물에서 나온 수소를 사용하여 전기를 만들 수 있고, 수소를 사용하면 다시 물이 되기 때문에 에너지의 순환 면에서 공해 요소가 적은 환경친화적인 사회를 만들 수 있다.

고체 화석연료인 석탄을 사용해 에너지 사용량을 획기적으로 증가시킴으로서 대량생산이 가능한 산업혁명이 시작됐다. 1940년대부터는 수송과 사용이 편리한 액체인 석유를 사용했고, 최근에는 셰일가스 혁명으로 우리가 도시가스로 사용하고 있는 메탄이 에너지원으로 급부상하고 있다. 화석연료 사용량 증가로 인하여 지구 역사상 처음으로 대기 중 이산화탄소의 농도가 400ppm을 넘어 증가하고 있어 지구온난화가 가속화되고 있으며, 기상이변도 빈번하게 발생하고 있다.

역사적으로 고체 석탄, 액체 석유, 가스 메탄으로 이어지는 에너지원의 변화는 탄소가 줄고 수소의 비율이 높아지는 추세로 궁극적으로는 무공해인 수소의 사용이 증가할 것으로 예측되고 있다.

수소도 전기와 같은 에너지 운반체의 역할을 담당할 수 있으므로 2차 에너지원이라 할 수 있다. 향후에는 청정에너지인 수소가 석유화학 공단의 영역에서 벗어나 일반인도 손쉽게 구입하고 사용하는 소위 ‘수소경제시대’가 도래할 것으로 기대하고 있다. 수소경제시대에는 에너지의 주요한 공급원이 수소가 되어 사용량은 급격하게 증가할 것이며, 이를 뒷받침할 수 있는 패러다임의 변화는 다음과 같은 것이 있다.

현재 가장 경제적으로 사용되고 있는 수소는 물과 탄화수소 기반의 제조수소와 부생수소가 있다. 석유화학공단에서 나프타 개질이나 가성소다, 프로필렌 등을 만드는 공정의 부산물로 부생수소가 나오고 있으며, 제조 수소는 메탄, 프로판이나 부탄과 같은 탄화수소와 물을 반응시켜 수소를 만들고 있다. 수소는 에너지 전주기 해석기법을 사용한 검토에서도 미세먼지와 황산화물, 질소산화물 등과 같은 공해 요인을 1/10∼1/100로 대폭 감소시킬 수 있다는 장점으로 대도시 공기 질을 획기적으로 개선시킬 수 있을 것이다.

두 번째로는 에너지 저장 매체로서 이다. 우리나라는 ‘신재생에너지 3020’ 계획을 진행하고 있다. 하지만 청정에너지인 태양광·풍력발전은 전기 생산량의 변동 폭이 심하다는 단점이 있고, 일정량 이상이 전력 그리드에 연계될 경우에 계통상에 심각한 문제가 발생될 수 있다. 대규모 태양광·풍력을 설치한 중국은 생산된 전기의 약 20%를 버리고 있고, 독일 등 신재생에너지 비중이 높은 나라는 배터리로 에너지 저장 문제를 보완코자 수소를 사용한 에너지 저장에 대한 연구가 진행 중이다.

세 번째는 에너지가 풍부한 지역에서 수소를 생산해 가져오는 것이다. 일사량 조건이 좋은 사막 지역에 대규모 태양광 발전단지를 조성하고, 전기를 화학에너지인 수소로 변환하는 것이다. 수소의 수송은 MCH(Methyl Cyclohexane)나 암모니아와 같은 화합물로 시작할 수 있을 것이다. 또 수소를 액화하는 방법에 대한 검토도 이루어져야 할 것이다.

태양광, 풍력, 수소, 연료전지 등의 신재생에너지원을 개발하고 보급하는 과정에서 예상하지 못한 문제들이 나오고 있다. 에너지는 우리의 생활을 편하게 할 수 있는 기초 체력에 해당하므로 장기적인 관점에서 에너지원별 협력을 통하여 시너지 효과를 극대화할 수 있기를 기대한다.

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