에너지는 현대 사회에서 없어서는 안될 필수재이다. 하지만 에너지 시설은 배출물질을 과도하게 내뿜는다는 선입견으로 지역주민들로부터, 심지어는 국가로부터도 기피되고 있다. 이러한 선입견은 에너지의 실제에 대한 여러 오해에서 비롯된 것이 많다. 에·바·다는 '에너지를 바로 보니 다르네'라는 뜻으로, 이 코너를 통해 독자들에게 에너지의 실제에 대해 설명드리도록 하겠다. 문재인 정부는 탄소중립을 실현할 에너지로 수소를 지목하고 수소경제 실현에 많은 지원을 아끼지 않았다. 하지만 3년이 지난 현재 수소경제 현황은 처참할 뿐이다. 문제는 기존 수소경제 방식이 경제성이 너무 없다는 것이다. 기존 수소 생산방식은 그린수소와 블루수소이다. 그린수소는 재생에너지 발전 전력으로 물을 분해해 수소를 생산하는 것이고, 블루수소는 천연가스 같은 화석연료를 분해해 수소를 채취하고 발생한 이산화탄소는 포집해 다른 용도로 활용하거나 지하에 매립하는 것이다. 두 방식 다 경제성이 부족하고 현실성마저 떨어져 상업화에 이르지 못하고 있다. 이렇게 수소경제가 끝나가는구나 싶었던 찰나, SK가스와 포스코홀딩스가 새롭고 현실적인 수소 생산방식으로 청록수소 카드를 꺼내들었다. 청록수소는 무엇이고, 과연 경제성을 가질 수 있을까? 문재인 정부는 2021년 수립한 '제1차 수소경제 이행 기본 계획'에 따라 향후 청정수소 자급률 목표를 2020년 수소 공급량 22만톤 중 0%에서 2030년까지 390만톤 중 34%, 2050년까지 2790만톤 중 60%로 세웠다. 특히 2030년까지 블루수소 연 75만톤, 2050년까지 그린수소 연 200만톤 공급체제를 확보한다는 계획이다. 또한 같은 기간 동안 수소차는 1만여대에서 88만대, 526만대로 보급하고, 수소충전소는 70기에서 660기, 2000기 이상으로 보급한다는 계획을 세웠다. 하지만 현실은 목표에 턱없이 부족하다. 25일 기준 수소차는 3만9140대, 상업용 수소충전기는 416기에 불과하며, 아직 블루수소 체제는 구축되지 않았고 그린수소만 실증단계에서 소량 수준으로 생산되고 있다. 이렇게 수소경제가 성장하지 못한 이유는 기존 방식이 너무 경제성, 현실성이 떨어지기 때문이다. 블루수소는 포집한 이산화탄소를 대규모 지하동공에 매립해야 하는데 이 동공을 확보하기가 쉽지 않고, 또한 해외에 매립하려 해도 지역 원주민들과 환경단체의 반대로 쉽지 않다. 그린수소는 재생에너지 설비 자체가 비싼데다 여기에서 생산된 전력으로 수소를 만들어 이를 국내로 수입하고 이를 다시 도심까지 공급해야 하기 인프라 구축때문에 현재로선 도저히 수익성이 나지 않는 상태다. 그러나 우리가 탄소중립 달성을 목표로 하는 이상 수소경제는 반드시 필요하다. 우선 가장 많은 이산화탄소가 배출되는 차량의 친환경화를 위해서는 소형차에는 배터리 방식이 유리하지만 대형차에는 배터리 대량 탑재가 어렵기 때문에 수소 방식이 유리하다. 또한 대형발전 및 건물의 친환경화에도 수소 공급이 필요하다. 이밖에 철강, 화학 등 산업에서도 수소가 대규모로 사용되기 때문에 청정수소 공급은 필요하다. 최근 SK가스와 포스코홀딩스가 새로운 수소 생산방식인 청록수소를 꺼내들었다. 두 회사는 지난 21일 서울 강남 포스코센터에서 '지속가능한 경제적 청록수소의 국내 생태계 구축'을 주제로 포럼을 개최하고 생태계 구축에 노력하기로 했다. 포스코경영연구소는 지난 5월 '전환기를 맞은 수소경제, 청록수소를 주목해야 하는 5가지 이유' 자료를 통해 청록수소 중요성을 설명했다. 청록수소란 천연가스의 주성분인 메탄(CH4)을 열분해(Pyrolysis) 하면서 생산된다. 부산물로 고체탄소(C)가 발생해 CO2의 직접 배출이 없는 무탄소 수소에 해당한다. 청록(Torquoise)은 청색(Blue)과 녹색(Green)을 혼합할 때 만들어지는 색으로, 청록수소는 블루수소와 같이 천연가스를 원료로 사용하지만 그린수소와 같이 무탄소 수소의 성격을 가지고 있음을 뜻한다. 부산물로 생산되는 고체탄소는 CO2보다 산업적 제어가 쉽고 고부가가치 소재로 전환돼 자원화도 가능하므로, 수소생산의 경제성뿐만 아니라 산업적 파급효과도 우수하다. 고체탄소는 순수한 단일원소의 고체 상태이기 때문에 산소와 결합되고, 기체상태인 CO2보다 부피 제어가 용이하다. 이를 통해 가탄제 및 카본블랙은 물론 그래핀이나 탄소나노튜브 등과 같은 고부가가치 산업 소재로 활용이 가능하다. 블루수소는 CO2의 매립지 확보가 중요한 반면, 청록수소는 고체탄소의 국내 육상 매립이 상대적으로 쉽고, 또한 그린수소보다는 에너지 효율이 좋고 전력 및 수자원의 소모가 적기 때문에 경제성이 우수하며 현실적인 국내 생산 모델이다. 청록수소의 에너지 소비(10~35kWh/kg-H2)는 그린수소의 20~60% 수준이고, 물을 원료로 사용하지 않기 때문에 용수 확보 부담도 적다. 현재 기술 수준으로 청록수소는 생산과정에서 CO2가 직접 배출되지는 않지만, 천연가스의 추출과 이송, 열분해 과정에서 간접적으로 배출되는 CO2로 인해 청정수소 인증기준인 '수소 1kg당 이산화탄소 4kg 이상'을 초과한다. 청정수소 인증제도는 원료 채굴부터 수소 생산까지(Well-to-Gate) 배출되는 CO2가 산정 범위이다. 청록수소는 열분해 과정에서 직접 배출되는 CO2(Scope 1)는 없지만 열분해에 사용되는 전력에 포함된 CO2(Scope 2)와 천연가스 추출, 액화 과정에서 발생하는 CO2(Scope 3)까지 포함하면 청정수소 인증기준을 초과한다. 블루수소는 천연가스(CH4 등)를 수증기(H2O)로 개질하는 과정의 천연가스 외에 수증기에서도 수소를 배출한다. 반면, 청록수소는 천연가스만을 원료로 사용하기 때문에 동일한 양의 수소를 생산하려면 블루수소보다 2배 많은 천연가스가 필요하다. 특히 우리나라는 천연가스를 수입하기 위해 액화하는 과정이 필요한데, 이 과정에서 이산화탄소 약 2kg이 발생한다. 하지만 2030년까지 저에너지 촉매 기술이 개발되고 국가 전력믹스에 무탄소 전원 확대가 예상되기 때문에 청정수소 인증 확보가 가능할 것으로 예측된다. 2030년까지 국내 전력망 온실가스 배출계수가 kWh당 0.2kgCO2까지 떨어지면, 청록수소의 CO2 배출량은 청정수소 인증 기준까지 감소한다. 11차 전력 수급기본계획에 따르면 무탄소 발전 비중은 2030년까지 53%까지 확대되는데 이때 배출계수는 약 0.24까지 하락하고, 2038년에는 0.2 이하로 하락하기 때문에 Scope 2 CO2는 수소 1kg당 2.0kg까지 하락하게 된다. 청록수소가 우리나라 현실에 맞다고 보는 이유는 천연가스를 기반으로 한다는 점에서 기존 LNG 인프라와 연계할 수 있다는 것이다. 우리나라는 LNG를 100% 해외에서 수입해서 쓰기 때문에 안정적 수급을 위해 장기적이면서 대규모로 수입계약을 맺고 있다. 하지만 정부는 11차 전력수급기본계획을 통해 LNG발전 비중을 2030년까지 25.1%로 유지하다가 2038년에는 10.6%로 감소할 것으로 전망했다. 이에 따라 LNG 수입계약도 대폭 감소시켜야 한다. 하지만 기후위기와 지정학 갈등 시대에 당장 내년 에너지 상황을 전망하기도 힘든 데, 10년 이상의 장기 에너지 상황을 예측하기란 불가능에 가깝다. 즉, 정부의 수급계획이 틀릴 가능성이 높은 상황에서 이를 기반으로 LNG 수입계약을 한다면 에너지 수급에 중대한 차질이 발생할 수 있다. 청록수소는 LNG를 원료로 쓰기 때문에 기존 LNG 인프라를 그대로 사용할 수 있고 LNG의 장기적이면서 대용량 확보 정책을 유지할 수 있게 한다. 청록수소와 함께 배출되는 고체탄소는 고로용 가탄제, 전기로용 전극봉, DR 펠렛용 상온 브리켓 바인더, 콘크리트 산업의 보강재 또는 구조적 보조재로도 활용이 가능성하다. 또한 입자 크기를 정밀하게 조절해 카본블랙, 흑연, 탄소나노튜브(CNT) 등 고기능 소재로도 전환할 수 있는 잠재력을 보유하고 있다. SK가스는 2021년 청록수소 제조 원천기술을 보유한 그래파이틱 에너지(전 C-zero)사에 전략적 투자를 결정한 바 있으며, 상용화 추진에도 속도를 내고 있다. 포스코홀딩스는 청록수소를 수소환원제철 공정에 연계해 경제성을 향상시키기 위한 노력하고 있다. 양사는 수소경제 전환을 위한 공동 리더십을 한층 강화하며, 나아가 청록수소 생태계 구축을 통해 국내 에너지 탄소중립 실현에 기여한다는 계획이다. 윤병효 기자 chyybh@ekn.kr

에너지는 현대 사회에서 없어서는 안될 필수재이다. 하지만 배출물질을 과도하게 내뿜는다는 선입견으로 관련 공급시설은 지역주민들로부터, 심지어는 국가마저도 기피하고 있다. 이러한 선입견은 에너지의 실제에 대한 여러 오해에서 비롯된 것이 많다. 에·바·다는 '에너지를 바로 보니 다르네'라는 뜻으로, 이 코너를 통해 독자들에게 에너지의 실제에 대해 설명드리도록 하겠다. 일본의 에너지 공공기관인 조그멕(JOGMEC)이 17일 눈길을 끄는 자료를 하나 내놨다. 제목은 'LNG(액화천연가스)와 석탄의 수명주기 GHG 배출량 비교'이다. GHG는 Greenhouse Gas의 약자로, 온실가스를 말한다. 즉, LNG와 석탄의 온실가스 배출량을 생산부터 소비까지 전주기에 걸쳐 비교했다는 것이다. 결론부터 말하자면, 기존에는 석탄의 온실가스 배출량이 LNG보다 훨씬 많다고 알려졌는데, 전주기로 계산해보면 결코 그렇지 않다는 것이다. 자료에서는 총 4개의 논문 또는 보고서를 통해 LNG와 석탄의 배출량을 비교했다. 결과는 2:2이다. 2개는 LNG 배출량이 석탄보다 적다는 내용이고, 2개는 반대로 석탄 배출량이 LNG보다 적다는 것이다. 이재명 대통령은 10대 공약에서 '2040년까지 석탄화력발전 폐쇄'를 약속했다. 이는 석탄은 온실가스 배출이 가장 많은 '더러운 에너지'라는 것을 전제로 하고 있다. 이에 대해 최승신 C2S컨설팅 대표는 “이미 독일 등 탈석탄을 선언했던 나라들이 다시 석탄을 사용하기 시작했다"며 “이재명 정부도 공약은 그렇게 했지만, 실제로는 현실성을 감안해 수정노선으로 갈 가능성이 있다"고 진단했다. 우선 2024년 9월 발표된 미국 코넬대 하워스 교수의 '미국에서 수출되는 LNG의 GHG 배출량' 논문에 따르면 미국산 LNG의 라이프사이클 배출량은 석탄의 라이프사이클 배출량보다 20년간의 온실효과로 비교할 경우는 33% 더 많다. MJ당 LNG는 160gCO2-e이고, 석탄은 120gCO2-e로 조사됐다. 논문은 100년간의 온실효과로 비교해도 LNG 배출량이 석탄을 웃도는 것으로 나타났다고 밝혔다. LNG 배출량이 석탄보다 더 많은 이유는 LNG의 메탄 누설에 있다. LNG는 메탄(CH₄)이 주 성분으로, 메탄은 이산화탄소(CO₂)보다 온실가스 효과가 80배나 높다. LNG는 천연가스를 영하 162도로 냉각시켜서 우리나라 등으로 공급되는데, 가스 생산부터 정제, 운송, 보관, 연소 과정에서 끊임없이 메탄을 누출시킨다. 이 때문에 전과정으로 보면 LNG 배출량이 석탄보다 더 많다는 것이다. 미국 독립계 싱크탱크인 RMI(Rocky Mountain Institute)의 고든 교수의 논문 '메탄 누설률에 따른 가스와 석탄의 순 라이프 사이클'에 따르면 상류부문에서 누설률이 4.7% 이상인 가스 시스템의 라이크 사이클 온실가스 배출량은 20년 온실효과로 비교했을 때 석탄과 동등한 것으로 나타났다. 미국 유가스전의 메탄 누설률은 0.65%~66.2%로 폭넓게 분포하는 것으로 알려졌다. 그린피스는 지난해 10월 발표한 '천연가스의 함정: LNG 발전이 온실가스와 환경에 미치는 영향' 자료에서 미국의 LNG 수출시설 운영으로 인한 온실가스 배출량은 연간 5억5700만톤CO2-e로, 이는 이는 1억2000만대 이상의 가솔린 자동차 또는 149개의 석탄발전소가 내뿜는 배출량에 해당한다고 지적했다. 반면 세계적 에너지 시장 분석기관인 우드맥킨지의 보고서 '석탄 대 LNG 배출량 논쟁에 대한 초점'에 따르면 미국산 LNG를 유럽에서 사용하는 경우, 라이프사이클 온실가스 배출량은 미국산 석탄의 절반(약 48%) 수준에 불과한 것으로 나타났다. 탄소강도가 가장 높은 미국산 LNG와 탄소강도가 가장 낮은 미국산 석탄으로 비교해도 LNG가 석탄보다 배출량이 23% 작다. 이 조사는 모두 20년 온실효과에서 평가한 것이다. 중국에서의 사용을 가정해 미국산 LNG와 인도네시아산 석탄의 라이프사이클 온실가스 배출량을 비교하면 LNG는 석탄의 63% 수준이다. 탄소강도가 가장 높은 미국산 LNG와 가장 낮은 인도네시아산 석탄으로 비교해도 LNG 배출량은 석탄보다 23% 작다. 이 조사는 모두 고효율의 발전소에서 사용되는 것을 전제로 했다. 국제에너지기구(IEA)의 보고서 '글로벌 메탄 추적(Global Methane Tracker) 2025'에서도 천연가스의 라이프사이클 온실가스 배출량이 석탄보다 평균 35% 작은 것으로 나타났다. 결국 LNG와 석탄의 연소 과정에서의 배출량은 명확하므로, 상류와 중류 과정에서의 배출량을 어떻게 설정하고 조사하느냐에 따라 결과값이 달라진다는 것이다. 하워스 교수의 논문은 LNG의 원료가스를 미국 퍼미안분지산으로 하고, 천연가스 생산량에 대한 상류(채굴부터 액화시설까지 파이프라인 수송)부문의 메탄 누설률을 2024년 3월 셔윈 연구 등 최신 자료에 근거한 2.8%로 설정했다. 이 수치는 미국 환경보호국(EPA)이 발표한 수치보다 높고, 과잉평가라는 지적이 있다. 또한 맥킨지 보고서는 퍼미언분지의 메탄 누설률이 높다는 점을 지적했다. 미국 LNG의 원료가스에서 차지하는 퍼미안분지의 점유율은 10% 정도이다. 메탄 누설율이 1% 미만인 헤인즈빌 점유율은 48%, 누설률이 0.7%인 노스이스트는 19%를 차지하고 있다. 하지만 하워스 교수는 EPA 수치는 산업 당사자의 신고에 근거하고 있는 것에 비해, 셔윈 연구 수치는 제3자에 의해 이뤄져 보다 객관적인 수치라고 평가했다. 조그멕 보고서는 “LNG는 상중류 부문에서의 메탄 배출량이 많고, 그 양에 따라서는 배출량이 석탄을 웃도는 경우가 있다"며 “화석연료 이용에 의한 온실효과를 정밀하게 파악하기 위해서는 연소뿐만 아니라 상중류에서의 배출량 파악이 필요하다. 상중류의 메탄 측정 기술을 강화하고, 메탄 누설 대책이 요구된다"고 밝혔다. 이재명 대통령은 10대 공약 중 맨 마지막으로 '2040년까지 석탄화력발전 폐쇄'를 약속했다. 현재 우리나라에는 총 61기에 약 40GW 용량에 달하는 석탄발전이 있다. 2040년까지면 15년밖에 남지 않았는데, 단순 계산하면 1년에 4기씩 석탄발전을 없애야 한다. 1기당 650MW 규모이므로 1년에 2600MW의 발전용량을 석탄에서 다른 에너지원으로 전환해야 한다. 이 대통령이 이를 달성하려면 전국 모든 건물 옥상과 공터에 태양광 발전기를 설치하고, 산봉우리와 해안가에는 풍력 발전기를 설치해야 한다. 또한 재생에너지의 간헐성 문제를 해결하기 위해 발전기 옆에는 화재 위험이 있는 배터리 에너지저장장치(BESS)도 설치해야 한다. 가능하지 않은 일이다. 실용주의를 표방하고 있는 이 대통령도 무리하게 공약을 추진하진 않을 것이란 관측이 많다. 지난 5월 15일 전력연맹과 더불어민주당의 정책협약식에서 당시 이언주 공동선대위원장은 “(탈석탄 공약을) 강행해서 생계가 파괴되고 그런걸 강행할 사람(이재명 대통령)이 아니다. 알수 없는 여건이 발생하면 조정 또는 유연함을 발휘할 수 있다"라며 “(이재명 대통령은) 실용적인 분이어서 너무 걱정 안해도 된다"고 말했다. 최승신 C2S컨설팅 대표는 “일본은 석탄발전을 폐쇄한다면서도 호주 탄광지분을 매입하고 있고, 독일 정부는 탈석탄 정책을 폐기하는 등 세계가 에너지안보를 위해 석탄을 재평가 하기 시작했다"며 “탈석탄은 엄청난 사회적 갈등을 유발하면서도 지지율이 그리 높게 오를 사안이 아니란 점에서 이재명 정부가 탈석탄을 공약하긴 했지만 실용주의 노선으로 봤을 때 무리하게 추진하진 않을 것 같다"고 평가했다. 윤병효 기자 chyybh@ekn.kr