블루수소

앞서 '왜 수소인가?'라는 제목으로 전기와 비교하여 경제성 측면에서 수소가 유용한가를 정리한 적이 있다. 이번에는 수소 자체에 대해 좀 더 깊숙하게 살펴보도록 하겠다. 최근 뉴스 등을 통해 수소에 색을 넣어 구분하는 것을 많이들 들어 보셨을 것이다. 우주의 75%를 차지하는 가장 흔한 원소인 수소는 천연가스처럼 지층에서 천연상태로 발견되기도 하나 대부분 수소 기체 그대로 존재하는 경우가 드물어 여러 제조 방식 즉, 무엇으로 어떤 에너지원을 사용하여 만드느냐에 따라 색깔로 구분하게 된다. 

천연 그대로 발견되는 수소를 백색(White) 수소라 하고, 나머지는 구분은 우측의 정리된 테이블을 보기 바란다. 

 

그레이수소

현재 비료 및 철강 등 산업용으로 사용되는 대부분의 수소는 천연가스에서 추출하게 되며 수소 1kg을 생산할 때 10kg의 이산화탄소를 배출하게 되어 우리가 알고 있는 친환경 연료로서의 수소 이미지와는 사뭇 다르다. 일본이 실증용 액화수소운반선까지 개발하여 수입하고자 했던 호주의 브라운 수소 역시 생산과정에서의 막대한 에너지 소비 및 이산화탄소 배출로 여론의 뭇매를 맞았었다. 

 

블루수소

그레이수소의 단점인 이산화탄소 배출 문제를 기술적으로 극복하여 생산하는 것이 블루수소이다. 즉 생산과정에서 배출되는 이산화탄소를 포집하고 포집된 이산화탄소는 메탄올을 만들거나 다른 탄소 제품 생산에 이용 혹은 석유나 가스 생산을 촉진하거나 혹은 빈 유정에 저장하는데 사용하여 실제 대기에 배출되는 이산화탄소량을 최소화한 것이다.  

아람코 홈페이지에서 가져옴.

블루수소는 천연가스(메탄가스)가 증기를 통해 개질되며 이 과정에서 이산화탄소와 수소로 분리되게 되고 포집된 이산화탄소는 재사용 및 재활용되며 순환 탄소 경제를 구성하게 된다. 

이렇게 생산된 블루수소에 있어 또 하나의 풀어야할 문제는 모든 에너지 자원이 그렇듯이 생산되는 곳과 소비되는 곳이 다르기에 경제적인 운송 수단을 찾아야 한다는 것이다. 앞서 또 '왜 수소인가?' 편에서 살펴보았듯이 수소 운반성이 가장 좋은 것은 암모니아였다. 물론 그 이전 '제주, 탄소 없는 섬' 편에서 살펴본 액화수소 운반선이 있긴 하지만 LNG의 저장온도인 -163℃ 보다 낮은 -254℃ 까지 낮춰 운반하려다 보니 이는 경제성을 논할 대상에서 일단 제외키로 하자. 다시 천연가스 개질로 생산한 블루수소는 공기 중의 질소와 반응하여 쉽게 블루 암모니아를 얻을 수 있게 되고 암모니아는 기존 LPG 운반선을 통해 운송을 할 수 있다. 2020년 사우디의 아람코와 SABIC 그리고 일본 에너지 경제연구소가 이러한 공급망 시연을 완료하게 된다.  

아람코 홈페이지에서 가져옴.

 

블루암모니아

이렇게 블루수소의 운반체로서 많은 연구가 되던 암모니아가 다시 수소를 분리하여 질소로 남아지는 운반체로서만이 아닌 이젠 그 자체로 연료화 하게 되면 변환과정 하나가 축소되게 된다. 이러한 과정의 축소는 전반적인 에너지 효율을 더 높여주게 되기에 많은 연구가 있고 발전소에서 암모니아의 혼소, 내연기관에서의 혼소를 넘어 최근 바르찔라 등 대형 엔진 제조사들이 암모니아 전용 엔진을 만드는 데 성공하였고, 우리의 대형조선소 모두가 암모니아를 추진연료로 하는 친환경 선박 개발을 완료하고 시장이 활성화되길 기다리고 있는 상태이다. 

 

이런 기술 변동 상황을 보게되면 항상 일본이 앞서 이런저런 시도를 하게 되고 막상 시장이 형성될 시기에는 한국의 기업들이 급격한 가속으로 시장을 선점하게 되는 모습들을 많이 보게 된다. 물론 이어 중국이 가성비를 내세워 빠르게 뒤따라 오게 되고, 여하간 일본이 보기엔 좀 배 아프더라도 우리 기업들 시장 환경의 변화에 앞서 충분히 즐길 수 있으면 좋겠다.