[데일리포스트=김정은 기자] 화석 연료는 이산화탄소를 배출하고 기후 변화의 원인이 되기 때문에 최근들어 수소를 연료로 사용하는 수소 발전이 주목을 받고 있다. 특히 미국과 영국 정부는 '블루수소'를 기후 목표 달성을 위한 수단으로 내세우고 있다.
그러나 새로운 연구에 따르면 블루수소가 석탄 사용보다 20% 많은 온실가스를 배출할 수 있는 것으로 확인됐다. 논문은 국제학술지 에너지 사이언스 & 엔지니어링(Energy Science & Engineering)에 게재됐다.
◆ 수소 연료란?
수소(Hydrogen, 원소기호 H)는 주기율표의 첫 번째 자리를 차지하며, 우주 질량의 약 75%를 차지하는 가장 풍부한 원소이다. 수소를 활용한 수소 연료는 석탄·석유·천연가스로 대표되는 화석 연료를 대신해 수소를 에너지원으로 이용하는 것을 말한다.
수소 연료는 화석연료와 달리 고갈될 우려나 지역적 편중이 없고 무엇보다 친환경 무공해 연료라는 점에서 많은 주목을 받아왔다.
그러나 수소를 추출하는 과정에서 상당한 오염문제가 발생하고 있다.
세계에서 생성되는 수소 중 96%는 화석연료 '접촉 개질(catalytic reforming)' 방식으로 추출된다. 고온·고압의 수중기로 분해해 수증기를 채취하는 것이 핵심이다.
하지만 화석 연료가 증기와 접촉해 약 800도까지 온도가 상승해야 이산화탄소와 수소가 생성되고 최종적으로 이산화탄소가 대기로 방출되기 때문에, 추출 과정상의 온실가스 배출은 피할 수 없다.
수소는 생산 방식에 따라 ▲그린수소 ▲그레이수소 ▲블랙수소 ▲브라운수소 ▲블루수소 등으로 구분된다. 이러한 색의 차이는 생성과정에서 유래한 것이다. 이 중 가장 많이 이산화탄소를 발생시키는 브라운수소와 그레이수소, 블랙수소는 화석연료인 석탄·갈탄이나 천연가스(CH4)를 통해 생산한다.
가장 친환경적인 방식인 그린수소는 태양광·풍력 발전 등에서 나온 전기로 물을 전기분해해 생산한다. 이산화탄소가 발생하지 않는 장점을 가졌지만 비용이 매우 높다는 문제가 존재한다.
◆ 블루수소와 문제점
화석 연료의 접촉 개질에 의해 만들어진 브라운수소나 그레이수소 등에서 생성된 이산화탄소를 포집·압축·수송해 지하에 저장하는 'CCS(Carbon Capture & Storage)' 기술을 적용한 것이 블루수소다.
이산화탄소를 포집하는 장비가 아직 고가이고 화석 연료의 가격 상승이라는 문제가 존재하지만, 블루수소는 그린수소보다 비용이 저렴해 미국과 영국 정부도 친환경 에너지로 기대감을 보이고 있다.
그러나 현재 가장 진보된 시스템조차 온실가스 일부가 대기로 방출되는 문제가 발생한다. 또 화석 연료로 생성한 열을 수소 연료로 충당할 경우, 필요한 블루수소 생성에 더 많은 화석 연료를 사용해야 하는 악순환이 이어진다.
미국 코넬 대학과 스탠포드 대학 연구팀의 조사 결과, 천연가스 채굴 과정에서 상당한 양의 이산화탄소가 발생할 뿔만 아니라 채집 과정에서 누출되는 천연가스도 3.5%에 달한다. 특히 누출되는 천연가스의 상당 부분이 온실가스인 메탄이다.
구체적으로, 블루수소의 생성과정에서 발생하는 이산화탄소 총 배출량은 그레이수소보다 9~12% 적지만 누출되는 메탄 배출량은 그레이수소보다 크다. 특히 온실가스 배출량(Carbon footprint)은 천연가스나 석탄 연소보다 20% 많고 디젤 연소보다도 60% 큰 것으로 나타났다.
연구팀은 논문에서 "접촉 개질 방식을 이용한 수소 생산은 천연가스의 직접 연소보다 환경에 더 해로울 가능성이 있다”고 경고했다.