청정에너지로 주목받는 '블루수소'가 환경을 악화시킬 우려

청정에너지로 주목받는 '블루수소'가 환경을 악화시킬 우려

화석연료는 이산화탄소를 배출하여 기후변화의 원인이 된다고 하여 최근에는 수소를 연료로 이용하는 '수소발전'이 주목을 받고 있습니다. 특히 '블루수소'라고 하는 것은 미국 정부·영국 정부가 기후 목표를 달성하는 수단으로서 촉진하고 있지만, 새로운 연구에 의하면 블루수소는 석탄의 사용보다 20% 더 많은 온실 효과 가스를 배출하는 것으로 나타났습니다.

The government’s plan to replace fossil gas with “blue” hydrogen to help meet its climate targets could backfire after US academics found that it may lead to more emissions than using gas.
In some cases blue hydrogen, which is made from fossil gas, could be up to 20% worse for the climate than using gas in homes and heavy industry, owing to the emissions that escape when gas is extracted from the ground and split to produce hydrogen.

◆ 수소연료는 무엇?
수소연료는 석탄·석유·천연가스로 대표되는 화석연료를 대신해 '수소'를 에너지원으로 이용하는 것입니다. 수소를 에너지원으로 하기 위해서는 어떠한 방법으로 수소를 추출할 필요가 있지만, 현재 세계에서 생성되는 수소 중 96%는 화석연료의 접촉 개질에 의해 생성되고 있습니다. 접촉 개질에서는 화석연료가 증기와 접촉해 약 800도까지 온도가 상승한 결과 이산화탄소와 수소가 생기는 것입니다. 

이후 이산화탄소와 수소는 분리되고 결국 이산화탄소는 대기로 방출되지만 추출된 수소는 자동차 엔진에서 보일러까지 여러 가지를 움직이는 에너지로 이용 가능합니다.

수소연료로 이용되는 수소에는 그레이수소·브라운수소·블랙수소·블루수소·그린수소 등의 종류가 있습니다. 수소의 '색' 차이는 생성 과정에서 유래하며, 일반적으로 수소 연료로 이용되는 그레이수소는 천연가스로 만들어집니다. 또한 브라운 수소는 갈탄에서, 블랙 수소는 석탄에서 나옵니다. 

이러한 수소연료는 모두 '이산화탄소와 수소를 분리시킨다'는 방법을 취합니다. 말하자면, 어느 방법이든 정도는 다르지만 이산화탄소 배출을 수반하기 때문에 수소 연료를 가지고 이산화탄소 배출을 제로로 만들 수는 없습니다.

한편, 그린수소는 풍력 터빈이나 태양 전지판을 사용한 재생가능 에너지를 이용해 물을 수소와 산소로 분리함으로써 생성됩니다. 생성 과정에서 이산화탄소가 발생하지 않는다는 이점을 가진 것이 특징인 그린수소이지만 비용이 비싸다는 것이 문제이고, 그리고 적어도 2030년까지 비용은 여전히 높을 것으로 추측하고 있습니다.

◆ 블루수소와 그 문제점
화석연료의 접촉 개질로 생성되는 그레이수소 등 중 생성과정에서 생기는 이산화탄소를 포착해 땅속에 묻은 것은 '블루수소'라고 합니다. 이산화탄소를 포착하고 메우는 도구는 아직도 비싸고, 화석연료 가격이 급등하고 있는 것이 문제점으로 꼽히지만, 블루수소는 그린수소보다 저렴한 비용으로 미국 정부·영국 정부의 기대를 모으고 있습니다.

그러나, 현 시점에서 가장 고도의 기구로도, 발생한 온실 효과 가스의 전부를 포집할 수 없고, 일부가 대기에 방출되고 만다는 것입니다. 또한 화석연료로 만들어내던 열을 수소연료로 충당할 경우 필요한 블루수소의 생성으로 많은 화석연료가 필요합니다. 이를 바탕으로 코넬대와 스탠퍼드대 연구팀이 '온실가스의 놓침'에 대해 조사한 결과 실제로는 천연가스를 연소하는 것보다 더 많은 온실가스를 생산할 가능성이 나타났습니다.

구체적으로 블루수소의 생성과정에서 생기는 이산화탄소의 총배출량은 그레이수소보다 9~12% 적지만 놓치는 메탄배출량이 그레이수소보다 커진다는 것입니다. 온실가스의 발자취는 천연가스나 석탄을 연소시키는 것보다 20% 크고 디젤을 연소시키는 것보다 60% 커진다고도 발표하고 있습니다. 또 연구팀은 "우리의 분석은 포집된 이산화탄소가 무기한 저장될 수 있다는 낙관적인 미증명의 예상에 근거하고 있습니다"라고도 논문에 기술했습니다.

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How green is blue hydrogen? - - Howarth - - Energy Science & Engineering - Wiley Online Library
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ese3.956

UK plan to replace fossil gas with blue hydrogen ‘may backfire’ | | Green politics | The Guardian
https://www.theguardian.com/environment/2021/aug/12/uk-replace-fossil-gas-blue-hydrogen-backfire-emissions

Blue hydrogen – what is it, and should it replace natural gas?
https://theconversation.com/blue-hydrogen-what-is-it-and-should-it-replace-natural-gas-166053

Blue hydrogen – what is it, and should it replace natural gas?