컨설팅 기업 맥킨지는 2050년에 전 세계 수소시장 규모가 2조5000억 달러에 이를 것으로 추산한다. 수소경제는 수소가 자동차 등의 수송용 연료는 물론 전기·열 생산 등에서 주요한 에너지원으로 사용되는 경제 전반을 지칭한다. 수소경제의 생태계는 생산, 저장·운송, 활용이라는 세 단계로 크게 나뉜다.
한국의 수소경제는 활용 단계를 중심에 두고 발전하고 있다. 다만 앞으로 기업들이 참여할 수 있는 분야가 생산, 저장·운송으로 크게 확장할 전망이다. 수소는 생산 방식, 이산화탄소 발생 여부 등에 따라 ‘그레이 수소’ ‘블루 수소’ ‘그린 수소’로 나뉜다. 그레이 수소는 화석연료로부터 만드는 수소다. 생산 과정에서 이산화탄소가 나온다는 단점을 안고 있다. 블루 수소는 그레이 수소를 만드는 과정에서 발생한 이산화탄소를 포집해 생산한다. 이산화탄소 배출이 적어 친환경성이 높다. 그린 수소는 태양광, 풍력 등의 신재생에너지를 통해 얻은 전기에너지로 물을 분해해 얻는다. 탄소 배출이 전혀 없어 ‘궁극적인 친환경 수소’로 일컫는다.
현재 한국에서 유통하는 대부분 수소는 석유화학 공정에서 생산되는 부생수소이거나 천연가스에 고온·고압의 수증기를 반응시키는 개질 방식으로 생산된 수소이다. 블루 그린 수소는 아직까지 생산비용이 높아 비중이 미미하다. 하지만 탄소배출 저감을 위해 장기적으로 블루 그린 수소 비중이 높아질 수밖에 없다. 생산한 수소를 저장·운송하는 과정은 기체·액체·액상·고체의 4가지 형태로 이뤄질 수 있다. 기체수소는 파이프라인이나 튜브트레일러를 통해, 액체·액상수소는 탱크로리나 선박을 통해 옮긴다.
한국에서는 부생수소를 압축한 뒤 고압 튜브트레일러를 통해 전국 수소 충전소로 보급하는 방법을 일반적으로 쓴다. 향후 대량 저장·운송이 가능한 액체 액상 방식의 저장, 탱크로리 선박을 활용한 운반이 확산할 전망이다. 효성중공업이 린데와 합작으로 액화수소 플랜트 건설을 추진하고 있다.
수소경제의 마지막은 모빌리티, 연료전지(가정·발전), 수소가스터빈 등의 에너지원으로 활용하는 단계다. 한국에서는 강점을 지니고 있는 수소차와 연료전지를 중심으로 활용 시장이 크게 성장하고 있다. 중장기적으로 선박, 철도 등으로도 범위가 넓어질 것으로 보인다. 이밖에 철강회사에서 석탄 대신 수소를 환원제로 써서 철강을 생산하거나(수소환원제철), 석유화학 산업에서 NCC(나프타 분해설비) 공정에 수소를 연료로 사용하는 식으로 산업용 수소 활용도 가능하다.
김지애 기자