[유환의 에너지 이야기]그레이, 블루, 그린, 핑크···'형형색색' 수소

[이코노믹데일리] 수소에도 색이 있다. 물리적으로 무색·무취이지만 분명한 구분 점으로 나눠진다. 미래 에너지원으로 수소가 주목 받고 있는 가운데 그레이부터 블루, 그린, 핑크까지 형형색색 수소의 탄생 과정을 살펴봤다.

수소를 얻는 방법은 크게 두 가지다. 가장 널리 쓰이는 방식은 천연가스에서 분리해 얻는 방법이다. 천연가스의 주 성분은 메탄인데 이를 고온 수증기와 반응 시키면 수소가 나온다. 천연가스 개질 또는 개질수소라고 하며 현재 생산되는 수소 90% 이상을 이 방법으로 만들고 있다.

가격이 저렴해 널리 쓰이지만 단점도 뚜렷하다. 수소 1kg을 만들 때 이산화탄소 10kg이 발생한다. 탄소 절감이 필요한 미래 에너지원에는 부적합한 방식이다. 제철 과정에서 부수적으로 나오는 '부생수소'도 있지만 마찬가지로 탄소를 내뿜는다. 이처럼 중간 과정에서 탄소를 만드는 수소를 '그레이 수소'라고 부른다.

다른 방식은 물을 전기 분해해 수소를 분리하는 방법이다. 물의 화학식은 H₂O다. 물을 전기로 분해하면 고순도 수소(H₂)를 추출할 수 있다. 이를 수전해(水電解) 기술이라고 한다. 여기서 사용하는 전력원이 태양광, 풍력 등 재생 에너지라면 '그린 수소'라 부른다. 생산 과정에서 탄소 배출이 없기 때문이다.

그린 수소가 가장 이상적이지만 현실적인 한계점도 있다. 가장 큰 것은 비용 문제다. 재생 에너지는 화력·원자력 발전 비용보다 비싸다. 더군다나 수소를 에너지원으로 사용한다면 그보다 훨씬 더 많은 재생 에너지를 투입해야 한다. 배보다 배꼽이 더 커지는 것이다.

그레이 수소에서 현실적인 타협점을 찾은 방법도 있다. 그레이 수소를 만들 때 탄소 포집 기술을 이용해 탄소 배출을 막으면 '블루 수소'다. 탄소 포집·활용·저장 기술(CCUS)를 활용해 탄소를 흡수하고 깊은 지하에 묻는다면 탄소 배출량을 줄일 수 있다. SK E&S, GS 칼텍스 등 국내 다수 기업이 선택한 대안이기도 하다.

마지막으로 '핑크 수소'는 원자력 발전에서 나온 전기로 만들어진 수소다. 탄소 배출이 거의 없는 원자력을 이용하기 때문에 탄소 감축에 효과적이다. 그러나 원자력이 친환경 발전인지에 대한 논란과 방사성 폐기물 처리 문제가 계속해서 지적 받고 있다.

일각에선 이런 수소 이름 붙이기가 일종의 말장난이라고 비판을 한다. 특히 블루 수소의 경우 기존 그레이 수소에서 탄소 배출을 줄일 수 있을 뿐 없애진 못한다. 2021년 미국 코넬·스탠퍼드 대학 연구진은 블루 수소가 그레이 수소 탄소 배출량의 88~91% 수준이라는 보고서를 내기도 했다. 수소 생태계가 궤도에 오르며 진정한 청정 수소는 무엇인지에 대해 논의가 이뤄질 것으로 보인다.