최근 진행된 한국가스공사 국정감사에서 더불어민주당 김성환 의원은 천연가스에서 수소를 추출할 경우 CO₂가 배출돼 이를 해결해야 한다고 지적했다. 추출 과정에서 수소양의 약 8~10배가 되는 CO₂를 배출한다는 주장이었다.

이는 수소산업계에서 가장 중요한 해결과제이면서도 현재까지 대책이 마련되지 않은 난제로 남아있다. 더욱이 김성환 의원이 주장한 재생에너지로부터 그린수소의 비중을 높여야 한다는 제안에 있어, 궁극적으로 지향해야 하지만 현재 재생에너지 보급량이 선진국에 비해 낮고, 국내의 수소생산 초기단계에서는 그레이수소와 그린수소가 병행해야 한다고 판단된다.

에너지 전환에서 기존 에너지 사용을 중단하고 새로운 에너지로 전환한다는 것은 매우 힘들고 사회적 이해충돌이 너무 크게 일어난다. 그래서 화석에너지에서 수소에너지로 대체보다는 친환경적 전환이 올바른 방향인데, 일본이 호주에서 갈탄을 이용해 수소를 추출하고 이 과정에서 생기는 CO₂는 지하층에 바로 저장하는 것이 하나의 사례이다.

최근 강릉 수소저장탱크 폭발사고로 안전성 문제가 크게 대두돼, 정부와 관련 산업계와 한국가스안전공사 등은 안전성에 대한 기술개발과 가이드라인 마련 등 다양한 대책을 수립하고 있는 중이다.

그러나 정부의 수소경제 로드맵에 따라 초기 추출수소로 생산·공급을 위해선 안전성과 함께 CO₂를 해결할 수 있는 기술개발과 기존에 확보한 포집기술 등을 상용화 시켜야 한다.

산업부는 지난 5월 서울 강서와 창원, 강원도 삼척에 수소생산기지를 건설한다고 밝혔다. 추출기 설치를 통해 수소를 생산하고 공급한다는 계획인데, 안전성도 중요하지만 무엇보다 이번 사업의 핵심은 CO₂배출 저감이라고 할 수 있다. 주민 근린시설과 인접한 곳에 건설할 수소생산기지는 이산화탄소 배출에 대한 근본적인 해결책 제시 없이는 사업추진이 어려울 수밖에 없다.

실제로 10월 30일 정부는 서울 강서지역에 구축키로 한 수소생산기지에 대한 지역주민과의 갈등과 사업 시행사의 사업포기 의사표명으로 재공모에 나섰다. 앞으로 정부가 이 같은 님비현상을 해소시키기 위해선 관련 사업에 CO₂제거 또는 포집할 수 있는 방안도 함께 마련해야 한다고 강조하고 싶다.

지역주민들 입장에서는 주거지역에 수소가 안전하다고 하더라도 CO₂ 등이 발생된다고 하면 기피시설로 오인될 수 있기 때문이다. 또 정부 입장에서도 단순히 수소를 생산할 때 CO₂가 발생하지만, 이를 해결하기 위한 설비 등이 설치되어 있다고 한다면 보다 지역주민과의 소통이 원활할 것으로 보인다.

아울러 하루 수 톤 이하의 소규모의 수소생산기지를 건설한다는 것은 그만큼 관리의 어려움과 반대 민원을 극복해야 하므로 지양해야 할 것이다. 대신 수소충전소 위치와 우리나라의 높은 주거 밀도를 고려할 때 하루 수십~수백톤 규모의 대규모 수소생산기지를 전국 거점단위로 구축하는 것이 바람직하며, 수소생산단가 인하와 관리효율을 향상시키는 방향으로 가야하며 동시에 이산화탄소를 생산기지 내에서 없애거나 활용하는 시설을 동시에 갖추도록 의무화해야 할 필요성도 있다.

참고로 이산화탄소는 지구온난화의 주범일 뿐만 아니라 그 유해성도 높아 관리가 필요한데 농도가 3%일 때 호흡장애, 4%일 때 두통, 혈압상승, 실신, 구토가 일어나며, 8∼10%는 의식불명, 30%일 때는 치사량이 될 수도 있으므로 배출을 하더라도 환기에 매우 신경을 써야 한다.

이처럼 유해한 이산화탄소가 배출되는 수소생산기지를 근린시설로 건설하기 위한 하나의 해법으로 이산화탄소 저감기술인 저온 플라즈마 건식 개질기를 통해 이산화탄소를 직접 제거하는 방법이 해결책이라 하겠다.

원리는 다음과 같이 이산화탄소와 메탄가스를 수소와 일산화탄소의 합성가스로 전환하는 것이다. CO₂+ CH4 = Plasma = 2H₂ + 2CO

그리고 생산한 H₂와 CO 합성가스는 DME(Demethyl Ether)와 같은 친환경 자동차 연료를 함께 생산하여 수소와 DME 연료를 동시에 생산하는 다중 연료 생산기지를 생각할 수도 있다.

한국가스공사가 메탄을 이용해 DME를 직접 생산하는 플랜트 구축을 실증완료 후 비록 DME 시장을 여는 데는 실패하였으나 DME가 매우 친환경적인 자동차 연료로서 화물차나 건설기계 등에서 디젤을 대체할 수 있다는 것은 입증한 바 있다. DME를 생산하는 것은 CO₂를 직접 제거하면서 만든 합성가스 활용의 하나의 사례이며, 합성가스를 활용하는 수많은 화학제품 생산 공정을 보면 플라즈마 개질장치의 활용도는 무궁무진하다 할 것이다.

또한 플라즈마 건식개질장치를 이용한 파일럿 규모의 합성가스 생산시설을 지난해 11월경 대구 상리동 음식물쓰레기 처리장에 구축하여 실증을 완료하였으며, 현재 충남 당진 화력발전소에 상용화 규모의 플랜트 구축 실증작업을 진행 중이다.

현대자동차가 넥쏘를 통해 수소차 시대를 열었고 수소트럭, 수소버스 등의 출시를 통해 수소경제 사회를 이끌고 있듯이 플라즈마를 이용한 이산화탄소 저감 및 합성가스 생산기술 실증을 통한 탄소자원화 산업 기회선점이 ‘제2의 수소산업’으로 각광 받을 날을 기대해 본다.