수소 자원 혁명: 지구를 위한 마지막 선택 수소가 바꾸는 미래

인류는 그 동안 석유, 석탄, 천연가스를 이용하여 발전을 하고 전기를 생산하여 왔다. 재생에너지를 이용한 전기를 만들고 있지만 20 퍼센트에 불과하다. 2050년까지 재생에너지 비율을 최대 50퍼센트까지는 올릴 수 있으나, 나머지 에너지에 대해서는 대안이 없는 상태이다.

지은이 ‘마르코 알베라 Marco Alvera’는 세계적인 수소 에너지 리더이자 수소기업 대표, 에너지 업계에서 20년 이상의 경험을 했고, 골드만삭스에서 인터넷, 기술 관련 스타트업 사모투자, 인수/합병 등 투자은행 업무로 경력을 시작했다.

그는 이후 세계 최대 재생 에너지 회사인 에넬, 이탈리아 최대 원유,가스 업체인 에니에서 10년 넘게 근무했고, 2016년부터 2022년까지 유럽 최대 에너지인프라그룹 ‘스남’의 대표이사를 역임했다.

지구에 살고 있는 우리는 증가하는 인구와 신흥경제국의 발전에 필요한 에너지를 제공하면서 동시에 넷제로에 도달하는 목표를 달성해야 하는 과제를 안고 있다.

18-19세기 산업혁명을 시작으로 석유, 석탄, 천연가스를 이용하여 전기를 만들고 생활용품을 생산하며 유통하는 현대 자본주의 사회에서 재생에너지의 최대 점유율은 2050년까지 부지런히 노력해도 50퍼센트 안팎으로 예상하고 있다.

기후변화 혹은 기후위기의 직접적인 요인은 이산화탄소의 증가이다. 이산화탄소 배출의 주범은 인류이고, 그 인류가 사용해 온 화석연료가 원인제공 물질이다.

첨단 과학시대라고 하지만, 대기 중에 이미 널리 존재하는 온실가스를 줄이는 획기적인 방법은 없다. 우리가 할 수 있는 일은 최대한 석유, 천연가스를 사용하지 않는 것이고, 석유 의존사회에서 벗어나는 것이다.

그렇다면, 석유와 천연가스를 대체할 만한 산업용 대체 에너지가 존재해야 가능하다. 현재의 에너지원을 대체할 수 있는 ‘차세대 에너지원‘이 무엇일까?

넷제로(Net Zero, 탄소 배출 제로) 목표

Net Zero! 넷제로에 도달한다는 것은 석탄, 석유, 천연가스를 쓰지 않고 주로 태양열, 풍력을 이용해 전기를 생산하며, 석유를 사용하지 않는 자동차를 타고, 제조 공정에 더 이상 화석 연료를 쓰지 않도록 하고, 가스 보일러 없이도 집을 따뜻하게 한다는 것을 의미한다.

지구 평균 기온 1.5도 추가 상승(2022년 지구 평균 기온은 섭씨 15도 전후이니, 16.5도를 넘지 말아야 한다고 과학자들이 주장)이라는 마지노선을 지키기 위해서는 향후 이산화탄소 총량을 440기가톤 까지만 배출해야 한다.

인류는 현재 통상적으로 연간 약 40기가톤의 이산화탄소를 대기 중에 방출 중이다. 따라서 대기권이 견딜 수 있는 한계량을 모두 소진하는 기간은 앞으로 약 11년 남았다. 더 이상 배출하게 되면 현재와 같은 폭우과 폭염 현상등이 더 자주 벌어지게 되며, 그 결과 빙하지대의 급격한 소멸, 해수면 상승에 따른 기후 악순환에 통제불가한 가속도가 붙게 된다.

모든 것이 멈추는 날 The Day Everything Stopped

2020-2022년 인류가 경험한 코로나19 사태는 우리가 모든 것을 멈춘다고 기후변화가 해결되지 않는다는 것을 고통스러울 정도로 분명하게 보여주었다. 동시에 우리의 삶을 향상시키고, 더 나은 삶을 회복할 수 있다는 가능성도 제시하였다.

근본적인 문제 Feet of Clay

지난 몇 년간 프랑스에서 벌어진 노랑 조끼 운동 ‘길르츠 자옹 Gilets Jaunes‘ 시위는 적은 액수라도 에너지 비용을 올리는 것이 얼마나 어려운 지 여실히 보여주었다.

에너지(Joules), 전기(메가와트시), 석유(배럴 혹은 환산톤), 가스(표준입방미터), 광산(석탄 당량), 기후학자(이산화탄소 당량 배출량)들이 사용하는 단위가 이처럼 모두 다르다. 에너지 분야에서 통일해서 사용할 수 있는 일종의 표준 도량형이 없는 것과 같다. 에너지 단위 간의 이런 복잡함과 혼란스러움은 어떤 에너지 경로를 선택할 지 판단하게 어렵게 만든다.

2021년 1/4분기 기준으로 ‘1메가와트의 전기’를 생산하는데 들어가는 원료 단위별 단가는 다음과 같다. ( )안은 달러이다. 석유(글로벌, 38), 천연가스(유럽, 22), 천연가스(미국, 10), 석탄(유럽, 14), 그레이 수소(50), 그린 수소(100-140), 블루 수소(유럽, 60). 전기 생산에 천연가스가 가장 저렴하고, 석탄과 석유가 그 뒤를 따른다. 수소는 생산 기술 발달이 더딘 관계로 다소 비싼 것이 현실이다

우리가 처음 수소를 접하게 된 것은 16세기 Theophrastus Bombastic von Hohenheim 의 실험이었다. 우리가 자주 쓰는 ‘폭발적 Bombastic’이란 단어도 그의 이름에서 유래했다.

1781년 Henry Cavendish는 물이 두 가지 기체가 합쳐진 것이라는 사실을 증명해냈다. 프랑스 혁명 중에 목숨을 잃었던 천재적인 프랑스 귀족 앙투안 라주아지에 Antoine Lavoisier는 이 기체들에 수소(물을 합성한다는 의미이다)와 산소라는 현대적 이름을 붙임으로서 근대 화학시대를 열었다.