그린수소, 전기분해수소란

탈탄소화의 키, 그린수소

지구를 탈탄소화하는 것은 전 세계 국가들이 2050년을 위해 설정한 목표 중 하나입니다.
이를 달성하기 위해 녹색 수소를 생성하는 수소와 같은 원소의 생산을 탈탄소화하는 것을 추진하고 있습니다. 지금과 같은 삶의 방식을 유지하려면 점점 더 많은 양의 에너지가 필요합니다. 
우크라이나 전쟁은 화석연료 부족으로 인해 전 세계적으로 에너지 위기를 초래했습니다. 
이로 인해 천연가스와 석탄 가격이 유례 없이 상승하게 되었고, 유럽은 평소보다 훨씬 더 많은 액화천연가스를 수입하게 되었으며, 이에 따른 기후변화 악화라는 문제도 발생했습니다.

수소

 

1. 그린수소란 무엇일까

 
이 기술은 전기분해라고 알려진 화학 공정을 통해 범용적이고 가볍고 반응성이 높은 연료인 수소를 생성하는 데 기반을 두고 있습니다. 이 방법은 전류를 사용하여 물 속의 산소로부터 수소를 분리합니다. 따라서 이 전기를 재생 가능한 자원에서 얻는다면 우리는 대기 중으로 이산화탄소를 배출하지 않고 에너지를 생산할 것입니다.
IEA가 지적한 것처럼, 그린수소를 얻는 방법은 화석연료를 사용해 가스를 생산할 때 연간 배출되는 CO2 8억3천만톤을 절약할 수 있습니다. 마찬가지로, 세계의 모든 그레이수소를 대체하려면 신재생에너지를 통해 연간 3,000TWh가 필요합니다. 이는 현재 유럽의 수요와 맞먹습니다. 또한 그린수소는 생산단가가 높기 때문에 실효성에 의문이 제기됩니다
 
그린수소의 장점은 다음과 같습니다.

• 100% 지속 가능: 녹색 수소는 연소 또는 생산 중에 오염 가스를 배출하지 않습니다.
• 저장 가능: 수소는 저장하기 쉽기 때문에 생산 직후가 아닌 다른 목적으로 나중에 사용할 수 있습니다.
• 다용도성: 녹색 수소는 전기나 합성 가스로 변환되어 상업용, 산업용 또는 이동성 목적으로 사용될 수 있습니다.

그러나 그린수소에는 염두에 두어야 할 부정적인 측면도 있습니다.

• 높은 비용: 전기분해를 통해 녹색 수소를 생성하는 데 핵심이 되는 재생 가능 에너지원에서 나오는 에너지는 생성 비용이 더 비싸며, 결과적으로 수소 획득 비용도 더 높아집니다.
• 높은 에너지 소비: 일반적으로 수소, 특히 그린 수소를 생산하려면 다른 연료보다 더 많은 에너지가 필요합니다.
• 안전 문제: 수소는 휘발성이 높고 가연성이 높은 원소이므로 누출 및 폭발을 방지하려면 광범위한 안전 조치가 필요합니다.

 

2. 청정에너지로서 수소

 
수소는 자연에서 가장 풍부한 화학 원소입니다. IEA가 지적한 바와 같이, 연료로 사용되는 수소의 전 세계 수요는 1975년 이후 3배 증가해 2018년 연간 7,000만 톤에 이르렀습니다. 또한, 그린수소는 수증기만 배출하고 잔류물을 남기지 않는 청정 에너지원입니다. 
수소는 산업계와 오랜 관계를 유지해 왔습니다. 이 가스는 19세기 초부터 자동차, 비행선, 우주선의 연료로 사용되었습니다. 미룰 수 없는 과정인 세계 경제의 탈탄소화는 수소의 중요성을 더욱 부각시킬 것입니다. 또한, 세계수소협의회가 예측한 대로 2030년까지 생산 비용이 50% 감소한다면 우리는 의심할 여지 없이 미래의 연료 중 하나를 보게 될 것입니다.
 

3. 그린수소 활용의 목적

 
그린수소의 주요 목적은 지구온난화를 1.5C로 제한하고, 그레이 수소를 대체하여 화석 연료 의존도를 줄이고, 경제 분야에서 광범위하게 이용되는 것입니다.  주요 응용 분야는 중공업(예: 전기와 함께 고온 공정, 철강 제조용 석탄에서 추출한 코크스의 대안으로 그린 암모니아 및 유기 화학물질 생산 을 위한 공급원료), 장거리 운송(예: 운송, 항공 및 화물차량 ) 및 에너지 저장 장치입니다. 2021년 기준으로 그린수소가 전체 수소 생산량에서 차지하는 비중은 0.04%에도 미치지 못합니다. 화석 연료에서 추출한 수소에 비해 가격이 비싸다는 점은 녹색 수소의 수요가 적은 주된 이유입니다. 예를 들어 태양광발전을 이용한 전기분해로 생산된 수소는 2018년 탄화수소에서 추출한 것보다 약 25배 더 비쌌습니다.
 

4. 그린수소 시장

 
2022년 기준 전 세계 수소 시장 가치는 1,550억 달러로 2023년부터 2030년까지 연 평균(CAGR) 9.3% 성장할 것으로 예측합니다. 이 시장 중 그린수소가 약 42억 달러(2.7%)를 차지했습니다. 생산 비용이 높기 때문에 그린수소는 시장 가치 점유율에 비해 생산된 수소의 작은 부분을 나타냅니다. 2020년에 생산된 수소의 대부분은 대부분은 화석연료에서 파생되었습니다 . 99%는 탄소 기반 소스에서 나왔습니다. 전기분해를 이용한 생산은 전체의 0.1% 미만을 차지하며, 그 중 일부만이 재생 가능한 전기로 전력을 공급받습니다.
현재 높은 생산단가가 그린수소 사용을 제한하는 주요 요인입니다. 2달러/kg의 가격은 많은 사람들에 의해 녹색수소가 그레이수소와 경쟁할 수 있는 잠재적인 전환점으로 간주됩니다
러시아의 우크라이나 침공 직전인 2022년에 관찰된 골드만삭스의 분석 에서는 그레이수소에 글로벌탄소세를 부과한다면 전 세계적으로 녹색수소가 2030년까지 회색수소와 비용 동등성을 달성할 것으로 예상했습니다.
2021년 기준으로 그린 수소 투자 파이프라인은 계획 및 개발 단계에서 136개 프로젝트에 걸쳐 121기가와트의 전해조 용량으로 추산되며 총 5000억 달러가 넘습니다.  파이프라인의 모든 프로젝트가 구축되면 2030년까지 수소 생산량의 10%를 차지할 수 있습니다 . 골드만삭스에 따르면 이 시장은 2050년까지 연간 1조 달러 이상의 가치가 있을 수 있습니다.