세상을 바꿀 미래에너지 수소 / 다 같은 수소가 아니다!! (ft. 그린수소, 그레이수소, 탄소중립)

물만 넣으면 달리는 자동차가 있을까요? 햇빛과 바람의 에너지를 저장해 뒀다 필요할때 꺼내쓰는게 가능할까요?

이 모든 것을 현실로 만들수 있는 기술이 있습니다.

향후 30년간, 혹은 그이상, 대한민국을 먹여살릴 신흥 에너지 산업의 세계로 여러분을 안내합니다.

헨리 캐번디시

1766년 영국의 화학자 헨리 캐번디시는 공기에서 질소와 산소를 분리하는 실험을 하던 중 "불타는 공기" 라고 이름 지은 새로운 기체를 발견하게 됩니다.

이 기체는 일정한 온도 이상에서 공기와 접촉하면 열을 내며 불타거나 폭발하는 성질을 가지고 있었습니다.

캐번디시는 이 발견에 대해 학술지에 논문을 발표했지만, 그의 발견은 1783년까지 인정받지 못했습니다.

안토니 라부아지에

1783년 프랑스의 화학자 안토니 라부아지에가 이 기체를 발견하고 "hydrogen(하이드로젠)" 이라고 이름 붙입니다.
"물"을 뜻하는 "hydro" 와 "만들어 낸다"는 뜻을 가진 "gen" 의 합성어. 우리가 알고 있는 "수소" 입니다.

라부아지에는 수소를 "물의 원소"라고 불렀습니다.
라부아지에는 수소와 산소를 반응시켜 물을 만들고, 이 실험을 통해 수소가 물의 원소임을 증명했습니다.

또한, 수소는 우주에서 가장 가벼운 기체로서 대형 비행선을 띄우는 충전제로 사용됩니다.

1937년 독일에서 뉴저지로 비행하던 비행선 Hindenburg(힌덴버그) 호는 수소로 채워져 있었고, 착륙하려고 할 때 불이 붙어 폭발했습니다.
폭발로 인해 승객과 승무원 36명이 사망했습니다.

수소가 폭발성이 있다는 건 알았지만 상온에서 폭발하는 경우가 거의 없었기에 사람들은 수소의 위험성을 잘 모르고 있었습니다.
이 폭발은 수소의 위험성을 전 세계에 보여주는 계기가 되었으며, 이후 수소는 대형 비행선에 사용되지 않았습니다.

수소는 산소와 만나 반응하면 폭발하는 성질을 가지고 있으며 그 과정에서 열을 발생시키죠. 발생한 열을 이용해서 전기를 만들수 있습니다.

전기뿐만 아니라 전기를 만드는 과정에서 발생한 열 자체를 에너지로 이용할수도 있죠.
발전소 나 소각장 옆에 수영장이 있는 경우가 있습니다.
발전소나 소각장에서 발생하는 열을, 낭비하지 않고 물을 데워 공급하기 위해서 그곳에 수영장을 짓는 것입니다.

수소의 장점은 전기를 만드는 과정에서 물 이외의 다른 부산물이 발생하지 않는다는 겁니다.

기존에 화석연료를 사용하던 발전 은 석탄이나 석유를 연료로 사용합니다.
발전과정에서 질소산화물, 황산화물 등의 미세먼지 가 발생하며 이산화탄소, 메탄 등의 온실가스 역시 발생하게 됩니다.

미세먼지 는 호흡기 질환, 심장병, 뇌졸중 등 다양한 질병의 원인이 되며, 온실가스는 지구의 환경에 극심한 영향을 미칩니다.

온실가스의 영향으로 지구의 온도가 1도 오르면 지구의 육상 생물 10% 가 멸종할수 있다고 하니, 그 영향이 어마어마 하죠.

지구 온난화와 오염을 막기위해서 수소의 사용과 발전은 선택이 아닌 필수가 되었다고 볼수 있습니다.

그런데 수소를 만들때 전기가 필요한데 그 전기를 만들때 오염물질이 발생하면 이게 또 의미가 없는 것이 됩니다.

수소를 전기분해 하는데 쓸 전기를 만드는 과정에서도 오염물질이 발생하지 않아야 의미가 있는게 되겠죠.

그래서 태양광 이나 풍력 등 오염물질이 발생하지 않는 전기 발전 방식을 이용하여 전기를 만들고 그 전기로 수소를 만드는 것입니다.

태양열이나 바람을 이용하면 매연이나 온실가스가 발생하지 않으면서 전기를 얻을수 있습니다.

이러한 무공해 방식으로 만들어진 수소를 '그린수소' 라고 부릅니다. 말 그대로 청정수소 인 셈이죠.

물은 수소와 산소로 분해할수 있으며 수소를 사용해서 전기를 만들어 차량이 움직일수 있다면 물을 연료로 넣고 달리는 자동차는 꿈같은 일이 아닙니다.

핵심은 에너지 효율입니다.
최소한 물을 전기분해 할때 필요한 전기량 보다 수소를 만들어 발생시킬수 있는 전기량이 많아야 하는데 이게 쉽지 않은 기술입니다.
이러한 효율이 맞지 않는다면 물 자동차는 상용화 할수가 없습니다.

하지만 많은 과학자와 기업이 물 자동차 연구에 매달리고 있으며 전 세계적으로 수소에너지를 경쟁적으로 발전시키고 있기 때문에 조만간 가시적인 성과가 나올수 있을것으로 보입니다.

태양의 빛을 태양력 발전기을 통해 전기로 만들고, 이 전기로 물을 분해하여 수소를 만들면 전기보다 훨씬 보관이 용이한 시스템이 만들어 집니다.

전기를 배터리에 저장하면 되지 않느냐고 누군가 주장할수도 있겠네요.
배터리를 만들기 위해서는 리튬, 코발트, 니켈, 망간, 알루미늄과 같은 다양한 재료가 필요합니다.
이 재료들은 광산, 정제, 가공 과정에서 오염물질을 배출하게 되죠. 다 사용한 폐배터리도 역시 오염물질을 발생 시키기 때문에 문제가 될수 있습니다.

전기를 배터리에 담는 것보다 수소로 만들어 보관하는 것이 훨씬 친환경 적이라는 거죠.

바람이나 조수 간만의 차를 이용한 친환경 발전 역시 만들어진 전기를 수소를 만드는데 사용하면 반영구적으로 에너지를 보관할수 있습니다.

수소는 공기중에 빠르게 흩어지는 성질을 가지고 있기 때문에 200bar 이상의 강한 압력으로 압축하거나 -252.87°C 이하의 낮은 온도에서 액체화 시켜 보관해야 합니다.

수소 보관기술 역시 비약적으로 발전할 것이며 친환경 발전에서 발생한 전기를 낭비없이 수소로 저장할수 있는 기술은 갈수록 효율성이 높아질 것입니다.

여기까지만 듣게되면 그린수소는 단점이 없는 완벽한 에너지원으로 느껴집니다. 하지만 그린수소에도 단점이 있습니다. 바로 높은 생산 가격 입니다.

무공해 전기를 얻기위한 태양광이나 풍력발전 은 대규모의 시설비를 필요로 합니다.
공짜가 아니라는 거죠.

그리고 수소를 만들어 내는 전기분해 장치도 가격이 비쌉니다.
전기분해 장치는 일반적으로 내구성이 뛰어나고 견고한 재료로 만들어야 하며, 이는 장치 비용에 반영됩니다.

그래서 생산하는데 돈이 많이 드는 그린수소 가 아닌 돈이 덜 드는 방식으로 만들어진 수소를 그레이수소 라고 합니다.
이름만 들어봐도 뭔가 우울 찝집하죠.

그레이수소는 천연가스 에서 수소를 분해하는 방식을 사용하며 그 과정에서 다량의 이산화탄소가 발생합니다.
그레이 수소는 현재 세계 수소 생산량의 약 95%를 차지하고 있습니다.

우리가 현재 사용하는 수소가 거의다 그레이 수소이기 때문에 사실상 수소의 현주소는 무공해 혹은 청정이라는 단어를 붙이기에 무색할 정도입니다.

그레이수소의 사용을 그린수소 사용으로 변경하는 과정은 탄소중립 사회로의 전환에 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.

탄소중립 에서 탄소는 보통 이산화탄소 를 말합니다.
이산화탄소는 우리가 호흡을 할때도 발생하고 연료를 태울때도 발생하는 가장 흔한 온실가스 로서 지구의 온도를 높이는 원인이 됩니다.

우리가 청정에너지 그린수소 를 개발하고 사용해야 하는 이유도 이산화탄소 를 줄이는것과 관련이 많습니다.

탄소중립을 이룬다고 하는것은 우리가 발생시키는 이산화탄소양과 제거하는 이산화탄소 양을 같게 만들어, 더이상 온실효과가 진행되는 것을 막기 위한 전 인류의 의지입니다.

2015년 파리에서 열린 전세계 197개국의 기후변화협약 에서 전 인류는 지구 온도 상승폭을 산업화 이전보다 1.5도 이내로 제한하자는 목표를 세웁니다.

다시 얘기하면 산업화 이전 시대에서 1.5도 이상 온도가 올라가면 인류 생존에 큰 문제가 있을 거라는 얘기죠.
전세계 80억 인류가 걱정하고 있는 인류멸망 시나리오를 막아보자는 겁니다.

아마도 인류가 멸망하면 곧 지구는 본래의 모습을 회복할지 모릅니다.
하지만 코로나에서도 살아남은 우리가 인류를 멸망을 그냥 두고 볼수가 있겠습니까?

그린수소는 생산 과정에서 온실가스가 전혀 발생하지 않기 때문에 탄소중립을 달성하는 데 필수적인 에너지원입니다.

또한, 수소차, 연료전지, 발전 등 다양한 분야에서 활용될 수 있기 때문에 탄소중립과 인류의 생존에 꼭 필요한 에너지 입니다.

다시 말하면, 전세계 모든 국가는 수소사업을 확장시키고 지원할수밖에 없습니다.
그렇지 않으면 인류가 멸종할수 있습니다.

그린수소 기술은 앞으로 더욱 발전할 것이고 인류를 멸종에서 구해낼 중요한 열쇠가 될것입니다.

우리의 삶과 세상이 더욱 멋지게 변하길 간절히 바랍니다. 더 좋은 내용으로 돌아오겠습니다.