수소경제] 플라스틱·폐휴지로 친환경 수소 만든다

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조선비즈

• 이재은 기자

 

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입력 2020.06.10 10:00

미국 캘리포니아주(州) 랭커스터시에는 폐휴지로 친환경 수소를 생산하는 세계 최대 규모의 수소 생산시설이 들어선다. 미 에너지업체 SGH2글로벌은 오는 2023년 운영을 시작하는 이 시설에서 재활용 종이와 플라스틱을 고온(섭씨 3870도)에 가열한 뒤 얻은 바이오가스에서 수소를 뽑아내는 작업에 돌입한다. 이렇게 생산한 ‘그린 수소’는 인근 수소충전소에 제공하고 지역 전기를 공급하는 데 사용할 예정이다.

회사 측은 "재활용 종이, 플라스틱 등 바이오매스(biomass)를 원료로 수소를 생산하는 방식은 온실가스를 적게 배출해 환경 오염이 적고 생산 비용이 낮아 가격 경쟁력이 높은 편"이라며 "물 분해 방식이나 재생에너지로 수소를 만드는 것보다 비용이 5~7배 이상 저렴하다"고 했다. 여기에 랑카스터시는 매년 4만2000톤의 재활용 폐기물을 수소 생산시설에 제공, 톤당 50~75달러 상당의 쓰레기 매립 관련 비용을 절약할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

덴마크의 풍력발전기. /김남희 기자

수소가 차세대 청정 에너지원으로 각광받으면서 주요 국가와 기업이 수소에너지 기술개발과 생산에 박차를 가하고 있다. 수소에너지는 원료로 물을 사용하기 때문에 연소 시 공해물질이 발생하지 않는다. 그러나 이론상으로 완벽해 보이는 수소에너지의 실상은 이보다 복잡하다. 수소 자체는 청정 에너지원이지만, 수소를 만드는 방식이 친환경적이지 못하기 때문이다.

현재 수소는 석유화학 공정 부산물로 나오는 부생(副生)수소와 천연가스를 개질해 만드는 수소가 90% 이상을 차지한다. 일명 ‘그레이 수소’다. 그러나 화석연료를 사용한 수소 생산 방식은 온실가스를 다량으로 배출한다는 문제점을 안고 있다.

물을 전기분해해 수소를 얻는 방법은 친환경적이나 생산비용이 비싸다는 한계가 있다. 현재 물 분해로 생산하는 그린 수소 가격은 1㎏당 10~15달러 수준인데, 이는 천연가스 등에서 추출하는 그레이 수소보다 5배 정도 비싸다. 여기에 수소 생산에 필요한 전기를 화석연료로 생산하면 결국 온실가스 배출이 불가피하다는 지적이 나온다.

이에 독일, 호주, 미국 등 선진국은 ‘그린 수소’의 생산비용을 낮추고 효율성을 높이는 방향으로 수소경제 정책을 펼치고 있다. 독일은 이달 초 코로나 대응 경기부양책을 발표하면서 그린 수소 연구개발에 90억유로(약 12조원)를 투입하기로 했다.

태양광·풍력 등 재생에너지로 만든 전력으로 물을 전기분해해 그린 수소를 만드는 방법이 대표적이다. 덴마크, 네덜란드 등은 재생에너지 기반 수전해 수소의 가격 경쟁력을 높이기 위해 대규모 해상 풍력발전소와 태양광 공원을 짓고 대형 수전해(물 전기분해) 설비에 투자하고 있다. 노르웨이 국영 재생에너지 업체 스타트크라프트는 이달 3일 철강회사 셀사그룹과 손잡고 하루 2~4톤의 수소를 생산할 수 있는 수전해 설비를 구축하기로 했다. 양사는 이렇게 만든 그린 수소를 철강 제조 공정에 적용해 친환경 철강 제품을 만드는 게 최종 목표다.

폐기물에서 나오는 바이오가스를 활용하는 등 새로운 방식으로 수소를 생산하려는 시도도 확산되는 추세다. 미 SGH2는 5500만달러를 투입해 바이오가스 기반 그린 수소 생산시설 준공 계획을 밝혔다. SGH2는 이 시설에서 연간 380만kg

 

의 그린 수소를 생산할 예정이다. 이는 일반 그린 수소 시설의 약 3배에 달하는 세계 최대 규모이며, 하루 약 2200대의 수소차에 연료를 공급할 수 있는 양이다. 호주의 수소 스타트업인 헤이저그룹은 하수처리장에서 얻는 바이오가스에서 수소를 생산하는 사업을 지난달 시작했다. 하수 처리 기술을 사용해 연간 100톤 규모의 상업용 수소를 생산한다는 계획이다.