‘색’다른 수소, 그리고 CCUS!

GS칼텍스 -

무색, 무취, 무미의 수소. 그런데 수소에 ‘색’이 있다는 사실을 알고 계시나요? 기후 위기로부터 지구를 구할 대안으로 떠오른 ‘블루수소’와 이를 생산하기 위해 꼭 필요한 기술인 CCUS를 소개합니다.

'색'다른 수소, 그리고 CCUS! | 20230214 01 00

지구의 시계를 되돌려줄 수소 에너지

수소(H)는 현재까지 발견된 원소들 중 가장 가볍고 간단한 구조를 가지고 있습니다. 또한 산소와 결합시키면 오염 물질 없이 전기 에너지로 변환이 쉬우면서도 발전 효율이 뛰어나죠. 게다가 지구 표면의 70%를 차지하는 물(H2O)을 분해해 얻을 수 있기에, 수소는 친환경적이면서도 무한한 에너지원으로 기대를 받고 있습니다.

글로벌 컨설팅 업체 맥킨지는 “2050년 세계 수소경제 규모가 2조 5천억 달러에 이를 것”이라고 전망했습니다. 실제로 각국의 수소 소비량도 늘어나고 있는데요. 2015년 8EJ(엑사줄)*[efn_note]※ EJ: Exa Joule(엑사줄) 에너지 소비 단위로 1EJ는 10의 18제곱 줄(J), 1EJ = 수소가스 약 700만 톤 = 석유 약 1.7억 배럴[/efn_note]에 불과했던 전 세계 수소 소비량은 2050년 78EJ에 이를 것이라고 합니다. 수소 78EJ은 132억 6천만 배럴의 석유를 대체할 수 있는 에너지 수준으로, 약 60억 톤의 이산화탄소를 줄일 수 있어요.

에너지를 얻는 과정에서 유해한 부산물을 남기지 않아 청정하고, 석유나 천연가스처럼 특정 지역에 몰려 있지 않아 지역적 편재성이 없는 것이 장점인 수소. 그러나 모든 수소가 발전에 적합하고, 친환경적인 건 아닙니다.
'색'다른 수소, 그리고 CCUS!

‘색’다른 수소 – 그레이수소, 블루수소, 그린수소

생산 방식과 이산화탄소 배출량에 따라 그레이수소, 블루수소, 그린수소로 수소에 ‘색’을 붙여 구분할 수 있는데요. 각각의 특징을 살펴보면 다음과 같습니다.
그레이수소
개질수소와 부생수소를 말합니다. 개질수소는 천연가스의 주성분인 메탄과 고온의 수증기로 화학반응을 일으켜 얻습니다. 보편적이고 비용이 적게 드는 방법이죠. 부생수소는 석유화학 제품을 만드는 과정에서 발생하는 수소인데요. 석유화학 공정이 많은 우리나라에서 만들기 쉬우며, 부차적으로 얻어지기 때문에 경제성이 높습니다.

그레이수소는 현재 생산되는 수소의 약 96%를 차지하고 있습니다. 그러나 약 1kg의 수소를 생산할 때, 이산화탄소 10kg이 배출되는 단점이 있습니다.
블루수소
그레이수소와 마찬가지로 천연가스 화학반응을 이용하지만 이산화탄소를 배출하지 않고 따로 모으는 방식을 거쳐 생산하는 수소입니다. 화석연료를 사용함에도 그레이수소보다 이산화탄소 배출이 66%가량 적다는 것이 장점입니다.
그린수소
물(H2O)을 전기분해해서 얻는 수소입니다. 태양광발전, 풍력발전 등 신재생에너지를 통한 전기에너지를 이용하므로 이산화탄소가 전혀 배출되지 않아 가장 청정한 방식으로 생산되는 수소랍니다.

그린수소를 활용하는 것이 가장 친환경적이지만, 생산에 사용되는 재생에너지 비용이 높아 대량생산이 어려운 것이 현실입니다. 그래서 그레이수소 보다 이산화탄소 발생이 적고, 그린수소보다 생산 비용이 적은 블루수소가 현실적인 대안으로 주목받고 있습니다.

블루수소 생산으로 가는 디딤돌, CCUS 기술

그레이수소를 블루수소로 바꾸기 위해서는 CCUS(Carbon Capture, Utilization, Storage) 기술이 필요합니다. CCUS는 대기 중에 방출되는 이산화탄소를 모으고, 저장하고, 활용하는 기술입니다.

블루수소 생산에는 대부분 천연가스 연소 후 배출되는 이산화탄소를 흡수하여 분리하는 방법을 사용합니다. 그렇다면 배출되는 배기가스 중에서 어떻게 이산화탄소만 골라 빠르게 모을 수 있을까요? 한 번에 많은 양을 빠르게 흡수하고 재생하는 흡수제를 선택하면 가능합니다. 블루수소 생산 시 활용하는 CCUS에는 반응성이 높고, 반응 속도가 빠르며, 반응량이 큰 알카놀아민(alkanolamine)계 화합물이 사용됩니다. 그리고 이렇게 모은 이산화탄소는 석탄이나 석유를 캐내고 빈 땅속 공간에 지중 저장합니다.

CCUS 기술은 탄소중립 실현으로 나아가기 위해 반드시 필요한 디딤돌입니다. 1970년대부터 이미 미국과 유럽은 CCUS 기술을 석유나 천연가스 개발에 활용해왔는데요, 이어 중국과 한국도 블루수소 생산에 관심을 두고 CCUS 기술 개발을 추진하고 있습니다.

우리나라 정부는 2021년 11월 “2050년까지 연간 2,790만 톤의 수소를 100% 청정수소인 그린수소와 블루수소로 공급하고, 청정수소 자급률을 60% 이상 확대하겠다”라는 내용의 제1차 수소경제 이행 기본계획을 발표했습니다. 블루수소를 2030년까지 75만 톤, 2050년까지 200만 톤 생산하기 위해서 평택, 인천, 통영, 삼척, 제주 등 LNG 인수기지 근처에 블루수소 클러스터를 조성할 예정이에요.

'색'다른 수소, 그리고 CCUS!

블루수소 선순환을 그리는 GS칼텍스

국내 유수 기업에서 친환경 에너지원으로 블루수소 개발에 전력을 다하고 있는데요. GS칼텍스도 탄소 감축을 위한 저탄소 신사업을 본격화하는 그린 트랜스포메이션(Green Transformation, GX)을 추진하며 청정수소 밸류체인 확대에 힘쓰고 있습니다. 국내 각 분야의 8개 대표 기업들과 CCUS 사업 개발 및 밸류체인 확대를 위한 협업을 진행 중이며, 한국동서발전과 함께 여수산단 수소연료전지 발전소 구축을 추진하고 있습니다. 또한 한국가스공사와 CCU 기술 실증 및 상용화 사업 추진과 평택 LNG 인수기지 내 수소차 약 8만대에 공급 가능한 1만톤 규모의 액화수소 플랜트 구축을 위한 협업을 진행하고 있습니다.

블루수소를 비롯한 다양한 친환경 에너지원을 통해 탄소 저감 방안을 지속 발굴해 나가고 있는 GS칼텍스. 환경적 책임과 저탄소 순환경제 가치 실현에 주도적인 역할을 수행해 나가는 GS칼텍스의 행보를 계속 지켜봐 주세요!

함께 보면 좋은 글

GS칼텍스 뉴스레터 구독신청

에너지 산업 이슈, 석유 관련 기초 지식 등 다양한 콘텐츠를 보내드립니다!