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수소경제

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수소란?

수소는 색과 냄새와 맛이 없는 기체 원소이다. 원자 중에서 가장 간단한 구조로 되어 있는 수소 원자는 1개의 양성자와 1개의 전자로 이루어져 있다. 따라서 수소는 모든 물질 가운데에서 가장 가볍다. 수소는 같은 부피의 공기 무게의 약 14분의 1 정도이다. 또 수소는 작은 불꽃만 대어 주어도 폭발할 정도로 불이 잘 붙는다. 원소 기호는 H이고, 원자 번호는 1이며, 원자량은 1.008이다. 물에는 거의 녹지 않으며, 공기 중에서 연소시키면 푸른 불꽃을 내며 타서 물이 된다.

물을 비롯하여 여러 화합물의 성분을 이루며 수소가 탈 때 산소와 결합하여 물이 된다. 수소는 1766년에 영국의 캐번디시에 의하여 처음으로 물질로 확인되었다. 프랑스의 라브와지에는 수소를 얻는 데 성공하였으며, 수소를 연소시키면 물이 생긴다는 사실을 밝혔다. 수소는 아연 · 철 · 알루미늄 등의 금속에 묽은 염산이나 황산을 넣거나, 물을 전기 분해하여 만든다.

수소경제의미래

1971년에 14GT(Giga Ton)이었던 전 세계의 온실가스 배출량이 IEA(International Energy Agency)는 2050년경에는 온실가스 배출량이 55GT에 달해, 지구 평균기온이 약 6℃ 정도 상승할 것으로 예상한다.

유엔 산하 IPCC(Inter-governmental Panel on Climate Change) 또한 금세기말의 기온이 20세기 말(1986~2005)에 비해 최대 4.8 ℃ 오르고 해수면은 63cm 상승할 것으로 예측하고 있다. 기후 온난화가 가속화되자, 2015년 12월에 열린 파리 21차 유엔 기후변화협약 당사국총회(COP21)에서는 195개 당사국이 산업화 이전 수준 대비 지구 평균온도가 2℃ 이상 상승하지 않도록 하는 것을 넘어, 1.5℃까지 억제하자는 선언에 이르게 되었다. 또한 모든 당사국에 2050년까지 탄소 사용을 줄일 계획을 작성하여, 「2050년 장기저탄소 발전전략」을 2020년까지 제출하도록 요청했다. 그로 인해 많은 국가가 2050 탄소중립 선언을 하게 되었다.

한편 2021년 6월에는 수소경제 구현을 위한 국가 간 협력과 실행 방안을 마련하기 위해 국제수소연료전지파트너십(IPHE) 총회가 개최하여 우리나라를 포함해 미국, 일본, 중국, 독일, 프랑스, 영국, 호주, 러시아, 스위스 등 전 세계 22개국이 참여하였는데, 본 회의에서 탄소중립을 달성하기 위한 핵심 수단으로 수소경제 정책을 집중적으로 논의하게 되었다.

우리나라의 경우는 ‘수소경제 육성 및 수소 안전 관리에 관한 법률’(수소법)과 같이 정부의 제도적 기반을 구축하고, 2050년 탄소중립 실현을 위한 청정수소 인증제와 청정수소발전의무화제도(CHPS) 도입으로 탄소중립에 대한 의지를 표명하였고 2050 탄소중립을 위한 5대 기본방향에서도 재생에너지와 연계된 그린수소의 활용 확대, 에너지 효율향상을 위한 수소 연료전지 도입, 철강산업 등에서 수소 적용에 의한 탈탄소화와 폐플라스틱 등 순환 자원으로부터 수소 생산 등의 방법으로 수소에너지가 탄소중립의 중심에서 자리매김할 수 있도록 하고 있다.

탄소중립을 위해 탄소에너지에서 수소에너지로의 전환에 힘쓰는 데에는 수소가 지속가능한 에너지인 동시에, 유해물질을 발생시키지 않으면서도 높은 효율을 낸다는 점이다.

수소에너지는 물을 분해하여 생산하고 연료전지를 통해 이를 이용한 후 다시 물로 순환하는 탄소중립의 무공해 경제를 이루는 지속가능한 에너지이다.

온실가스에 더해 미세먼지와 같은 유해 물질을 발생시키지 않으면서 화석연료 대비 효율이 높다는 특징을 지닌다는 점에서 수소에너지가 주목을 받고 있는 것이다.

생산방식에 의한 수소의 종류

  • 그린 수소 (Green Hydrogen)
    H2
    재생에너지 전력으로 수전해(1)하여 생산한 수소
    재생에너지 발전 전력을 이용하기 때문에 온실가스 배출이 없음
  • 그레이 수소 (Grey Hydrogen)
    H2
    천연가스를 개질하여 생산하는 '개질(2) 수소'
    정유공정의 나프타 분해 과정에서 부산물로 생산되는 '부생수소' 등을 의미함
    그레이 수소 1톤을 생산하기 위해 10톤의 CO2가 배출되는 것으로 알려짐
  • 블루 수소 (Blue Hydrogen)
    H2
    그레이 수소 생산 과정에서 나오는 CO2를 포집 및 저장해 온실가스 배출을 줄인 수소

* (1)수전해 : 전기에너지를 이용해 물을 분해, 수소와 산소를 생산하는 방식

* (2)개질 : 열이나 촉매의 작용에 의하여 탄화수소의 구조를 변화시켜 가솔린의 품질을 높이는 조작

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