수소 경제는 기후위기 대응을 위한 미래 에너지 산업으로 주목받고 있습니다. 즉, 탄소 배출이 없는 에너지를 사용하여 온실가스 배출을 줄이는 목적이며, 수소경제 로드맵은 구체적이지만 현재는 해결해야 할 경제적, 사회적 문제들도 남아 있습니다.
미래의 수소 경제 역할
수소(H)는 우주에서 가장 많은 원소로 약 70% 정도로 추산되고 있습니다. 색깔이 없고 냄새도 없으며, 맛도 나지 않는 특징이 있죠. 대기압 조건에서 가장 가볍다고 알려져 있으며, 가연성도 매우 높아 관리를 잘하지 못하면 쉽게 날아가거나 폭발에 위험도 있습니다.
또한 다른 원소와 쉽게 결합할 수 있는 특징이 있어서 다양한 화합물을 만들 수 있습니다. H란 원소기호는 물(H2O)에도 있고 메탄(CH4)에도 있고 암모니아(NH3) 등 다른 원소들과 쉽게 친해질 수 있는 특징이 있죠.
기후위기에 따른 온실가스 감축이 세계적 이슈가 되면서 수소의 친환경적이면서 지속가능성이 주목받아 수소를 미래의 에너지로 사용하기 위해 많은 연구개발과 상용화 기술들이 개발되고 있습니다. 즉, 미래 에너지로써 역할을 하게 되면 이산화탄소 배출이 없어 지속 가능하며, 수소공급이 지정학적으로 한쪽에 편중되지 않아 에너지 안보에도 기여를 하게 되며, 에너지 밀도가 높아 다양한 분야에 활용이 가능하다고 알려져 있습니다.
에너지는 인류 문명을 진화시키는 대표적인 역할을 하고 있습니다. 즉, 에너지 소비를 늘려 인류 문명을 발전시키고 있죠. 영국의 산업혁명을 일으켰던 석탄이 있었고, 1950년대 석유 사용을 늘려 자동차 산업, 전력 생산 등이 활성화 됨으로써 각 나라의 경제 성장에 근간이 되었습니다. 즉, 쉽게 저장하고 쉽게 사용할 수 있는 에너지 소비를 늘렸기 때문이며, 이러한 에너지는 단지 자본이 선택하여 사용하게 되었죠.
이제는 탄소배출 감축이란 세계적인 목표를 향해 미래의 에너지를 현재까지는 수소가 선택되고 있으며 각 나라들은 수소를 공급하고 사용하기 위해 구체적인 로드맵과 정책들을 꾸준히 발표하고 있습니다.
수소경제 긍정론, 성공할 수 있을까?
수소 경제를 이해하기 위해서는 기후변화, 기후위기를 이해해야 합니다. 궁극적인 목적은 탄소배출을 하지 않는 에너지를 찾는 것입니다. 그중 수소가 대안이 될 것으로 주장하는 전문가들은 아래와 같은 주장을 하고 있습니다.
미래 에너지, 지속 가능한 에너지 전환
가장 대표적인 특징은 기후변화 문제 해결에 일부 역할을 할 것으로 기대할 수 있습니다. 현재 나타나고 있는 기후변화는 지구 온난화로 인해 지구의 온실효과가 극단적으로 강력해지는 현상이며, 가장 큰 원인은 화석연료가 연소될 때 나오는 이산화탄소, 온실가스 입니다.
하지만 수소는 연소를 하던, 직접 사용을 하던 이산화탄소가 나오지 않는 에너지인 거죠. 만약 태양광과 풍력 등 재생 에너지로부터 전기를 얻어 수전해를 통해 수소를 생산할 수 있다면 모든 공정이 이산화탄소가 전혀 없는 완벽한 친환경 수소를 얻을 수 있습니다.
수소는 신재생 에너지로부터 추출하거나 생산할 수 있는 특징이 있으며, 연소 시 이산화탄소 배출이 없어 친환경적으로 지속 가능한 에너지원으로 주목받고 있습니다. 이러한 가장 큰 특징으로 기후변화 대응을 위한 대안 에너지로 대표되고 있습니다.
새로운 경제 성장과 일자리 창출
수소경제는 수소 생산, 저장, 운송, 사용 등 경제 산업과 수요에 걸쳐 대규모 분야에 적용할 수 있는 새로운 산업입니다. 즉, 새로운 시장을 창출할 수 있다는 뜻이기도 하죠. 주식, 경제로 보면 하나의 아이템 종목이 아닌 거대한 산업 섹션이 탄생하는 의미입니다.
따라서 수소 경제 산업은 관련 모든 분야에서 일자리 창출을 기대할 수 있습니다. 수소 저장 산업, 운송 산업, 소비분야 등이 톱니바퀴처럼 돌아가는 경제 순환이 이루어지는 산업이기 때문에 국가 기간산업으로도 성장할 수 있습니다.
따라서 미국, 유럽, 중국, 일본, 한국 등 많은 나라에서 수소 경제의 리더 자리를 차지하기 위해 보이지 않는 경쟁이 시작되고 있습니다.
국가 단위의 에너지 안보 강화
수소 경제는 자국 내에서 생산과 유통을 할 수 있기 때문에 국가 에너지 안보에 기여할 수 있습니다. 즉, 해외에서 에너지 수입을 줄일 수 있으며, 글로벌 운송망이 어려워지더라도 자국에서 해결할 수 있기 때문에 에너지 공급의 안정성을 확보할 수 있습니다.
또한 수소는 지역적 편중이 없는 에너지입니다. 즉, 석유나 석탄처럼 특정 지역에서만 생산할 수 있는 에너지가 아니라 생산시설만 있다면 에너지를 공급할 수 있는 특징이 있습니다.
만약 수소 경제를 활성화한다면 핵융합 발전, 연료전지 기술, 수소 저장 기술 등 첨단 기술 개발이 촉진되어 국가 경쟁력에 기여할 수 있습니다. 이외에도 기후변화 대응을 위해서 UN에서도 세계 경제에 일부 역할을 할 수 있을 것으로 기대하고 있기 때문에 미래 성장 잠재력도 높은 편에 속합니다.
따라서, 세계 선진국들 사이에서 수소 패권을 차지하기 위해 치열한 눈치 싸움을 하고 있습니다. 현재로서는 화석연료 대비 생산단가, 소비 경쟁력이 전혀 없기 때문에 기술개발과 정책지원을 하지 않는 것이 맞으나, 관점을 돌려 미래 에너지로 보았을 때는 미래에 수소 기술 패권이 글로벌로 중요한 역할을 할 것으로 예상되고 있기 때문에 각 나라에서 마지못해 개발하고 있는 상황인듯 합니다.
정리를 해보면,
- 기후변화 문제 해결을 위한 온실가스 배출 감소를 위한 에너지 역할
- 자국의 에너지 자립도 강화
- 신 경제 성장과 일자리 창출
- 탄소배출 없는 미래의 지속 가능한 사회 구축
- 수소를 이용한 국가 경쟁력 확보
수소경제 부정론, 실패할 것인가?
경제성이 확보된 수소 생산기술
현재는 그린수소 생산 비용이 화석연료 대비 5~10배 정도 비쌉니다. 즉, 수소 1kg당 생산 단가가 5달러 이상입니다. 다만 대표적으로 블루수소 생산 기술인 천연가스 개질을 통한 방법과 이산화탄소 포집 기술인 CCS 기술을 적용한다고 하지만 이러한 방법은 완벽한 친환경 수소 생산 방법은 아닙니다. 풍력이나 태양광을 통해 만들어지는 전기를 활용하여 수전해 방식을 통해 만드는 그린수소는 완벽한 친환경 수소이지만 이 역시 생산 단가가 여전히 문제입니다. 규모의 경제가 아직은 미흡하기 때문이죠.
결국 수소 생산기술의 효율을 높이고 생산 비용을 낮추는 목표가 이루어질 때 화석연료 대비 경쟁력을 확보할 수 있습니다. 특히 재생 에너지로부터 저비용으로 수소를 생산할 수 있는 기술 개발이 더욱 중요하며, 수소 경제의 규모를 키워 단가를 낮추는 것이 필수입니다.
현재 수소생산 방식 중 비용적으로 가장 효율적인 공정은 천연가스에서 추출하는 방법이지만 이 또한 천연가스를 개질해서 수소를 추출하게 되기 때문에 결국 화석연료를 사용해야 하는 문제가 있어 블루수소의 경우 환경시민단체의 반대 여론이 높은 편입니다.
안전성이 확보된 수소 저장, 운송 기술
수소는 에너지 밀도가 낮아서 저장 효율과 운송 효율에 어려움이 있습니다. 따라서 액체상태를 만들어 저장하고 운송하는 방법이 현재로서는 효율이 높으며, 그에 수반되는 고압환경의 안전기술들이 필요합니다.
수소를 액체상태로 유지하기 위해서는 -253도씨를 유지해야 하기 때문에 효율성 확보가 필수적입니다.
수소 인프라 구축
수소 생산, 저장, 운송 사용 등에 대한 국가단위의 인프라 구축이 필요합니다. 따라서 정부 정책의 방향이 일관되어야 하며, 국가와 민간의 투자가 전폭적으로 이루어져야 합니다. 즉, 화석연료를 대체하기 위한 에너지 전환이 제도적으로 필요합니다.
미국의 경우에는 2024년 상반기에 IRA 법의 수소 관련 정책에서 미국 내 수소 허브 지역을 선정하고 고속도로에 수소 충전소 등의 인프라를 구축하고 수소 운송 파이프를 구축하는 구체적인 미션과 수소 관련 기업들에게 인센티브를 제공하는 정책을 시작하였습니다.
또한 중국의 수소 경제 활성화를 간단히 말하면 지방정부들에게 수소 경제를 활성화하라는 미션을 부여하고, 치열하게 경쟁을 시키고 있습니다. 경쟁을 할수록 단가 경쟁력과 기술 경쟁력이 향상되면서 관련 산업들이 글로벌로 경쟁력을 갖추기 때문에 이러한 장기적인 정책을 펼침으로써 수소 경제의 리더를 차지하고자 하는 모습을 엿볼 수 있습니다. 중국이 태양광패널과 배터리 산업을 글로벌 탑으로 키운 방식과 똑같은 정책을 사용하고 있죠.
그만큼 수소 인프라 구축은 국가단위의 움직임이 있지 않는 한 쉽지 않은 산업육성 정책입니다. 인위적으로 대규모 자본과 수요를 창출해야 한다는 뜻이기도 합니다.
국가 정책과 사회적 합의
수소 경제 활성화를 위해서는 어떻게 보면 관련 정책과 사회적 합의가 가장 중요합니다. 즉, 세계 산업의 에너지 전환은 자본논리에 의해서 행해지며 지난 100여 년 동안 한 번밖에 일어나지 않았죠. 석탄에서 석유로의 전환이 대표적입니다. 이러한 과정은 자본논리에 의해 자연스럽게 이루어졌으며, 세계 모든 나라의 이해관계가 모여서 시작되었습니다.
하지만 기후위기 속에 화석연료에서 수소 에너지로의 에너지 전환은 기후위기의 일부분에 속하기 때문에 자본논리가 아닌 국가 정책들로부터 시작되고 있습니다. 기후변화 해결을 위해 수소가 역할을 해줄 것으로 기대하고 있기 때문이죠.
그러기 위해서는 국가단위의 합의, 세계적 합의, 시민들의 합의가 필요하지만, 막대한 비용이 드는 만큼 그 어느 정부도 적극적인 행보를 보이고 있지는 않습니다. 모든 나라는 당해년도의 경제 성장률이 중요하기 때문이죠.
하지만 이러한 에너지 전환은 기후변화로 인한 위기감에서 비롯되고 있는 것을 잊지 말아야합니다.
따라서 각국은 탄소 중립 목표를 달성하기 위해 연구 개발, 규제 완화, 인센티브 제공 등 수소 경제 활성화를 위해 다방면으로 지원해야 합니다. 이러한 과정이 지속될 때 수소 에너지는 기후 위기를 해결할 수 있는 본연의 역할을 할 수 있을 것이며, 자연스럽게 화석연료와 생산단가에서도 경쟁할 수 있을 것입니다.
또한 수소 경제를 활성화하기 위해서는 투자자와 시민들은 화석연료의 사용을 줄이기 위한 하나의 방법으로 수소 에너지 사용을 적극 장려해야 하며, 지속적인 투자와 사용이 이루어져야 국가단위의 정책 또한 빛을 발 할 것으로 기대하고 있습니다.