색으로 구분하는 탄소와 수소

친환경적 관점에서 탄소와 수소는 서로 상반되는 원소입니다. 탄소는 줄여야 하고 수소는 탄소를 줄이는 도구입니다. 하지만 탄소 중에는 나쁜 탄소와 좋은 탄소가 있고 무색무취인 수소 역시 나쁜 수소와 좋은 수소가 있습니다. 탄소는 발생방식에 따라 블랙, 그린, 블루로 수소는 생산방식에 따라 그레이, 블루, 그린으로 나눌 수 있는데 색으로 구분하는 탄소와 수소에 대해 알아보도록 하겠습니다.

색으로 구분하는 탄소

블랙탄소(블랙카본)

석유, 석탄 등의 화석연료나 나무 등이 불완전연소 시, 자동차의 매연으로 생기는 검은색 그을음으로 배출되는 탄소로 블랙카본으로 불려집니다. 블랙탄소를 장시간 흡입 시 폐기능과 인지능력 저하가 올 수 있으며 열을 함께 배출시켜 지구온난화의 주범으로 지목되고 있습니다. 석유연료에 함유되어 있는 탄소이기 때문에 대기 중에 머무르게 되면 태양열을 복사해 기후 변화에 큰 영향을 미치는 나쁜 탄소입니다. 지구온난화와 기후변화를 막기 위한 감축체제인 온실가스 배출권 거래제(ETS)가 국내에서 시행 중인데 이는 정부가 온실가스 배출 사업장을 대상으로 연단 위 배출권을 할당해 진행하는 제도로 실제 배출량을 평가해 남거나 부족한 만큼의 배출권을 거래할 수 있습니다.

그린탄소(그린카본)

나무, 숲, 열대우림 같은 육상생태계가 흡수한 탄소로 광합성 작용을 통해 화석연료의 사용으로 발생된 이산화탄소를 흡수하고, 생명체가 생명을 유지하는데 필수적인 산소를 배출함으로써 대기를 정화합니다. 지구에서 가장 대표적인 그린카본은 아마존 열대 우림인데 일명 지구의 허파로 불립니다. 아마존은 지구 열대우림의 절반 이상을 차지하고, 지구 산소의 20%를 배출합니다 하지만 무분별한 벌채와 기후 위기에 따른 토양 황폐화 등으로 아마존 열대우림의 파괴가 빨라지고 숲의 파괴로 생물종의 다양성이 위협받아 그 기능이 점점 사라지고 있습니다.

블루탄소(블루카본)-남해안 갯벌과 습지

블루탄소(블루카본)

바닷가에 서식하는 생물, 바닷가 근처 숲 등의 해안생태계와 해양생태계가 흡수하는 탄소로 그린탄소보다 탄소 흡수 속도가 50배 이상 빠르며 공기 중으로 탄소를 방출하지 않고 장기간 탄소를 저장할 수 있습니다.

유엔환경계획에 따르면 바다 면적의 0.5%밖에 되지 않는 해안생태계가 바다의 70%에 해당하는 뛰어난 이산화탄소 흡수 능력을 보유하고 있다고 합니다.

블루카본은 숲과 달리 생태계가 물에 잠겨 있어 산소가 부족한 물속에서 박테리아는 호흡하지 못해 분해 작용을 제한받아 이산화탄소가 대기 중으로 배출되지 못하고 그대로 갯벌이나 바닷속 토양에 저장되는 것입니다.

대표적인 것이 열대와 아열대 지역 바닷가에 분포하는 맹그로브숲과 우리나라 서해안과 남해안의 갯벌이 있습니다. 국내의 갯벌은 승용차 20만 대가 방출하는 분량의 온실가스를 흡수하고 저장할 수 있다는 연구 결과가 있으며 맹그로브숲은 이산화탄소의 흡수와 저장 외에도 지구온난화로 인한 해수면 상승 시 이를 저지할 수 있으며 최근에는 미세플라스틱을 걸러내는 천연필터역할을 한다는 연구결과도 있어 해양생태계 정화기능까지 갖추고 있다고 할 수 있습니다.

색으로 구분하는 수소

그레이수소

석유화학 생산 과정에서 부산물로 나오는 부생 수소나 천연가스의 주성분인 메탄을 고온고압의 수증기와 반응시켜 생산하는 추출수소로 가장 경제적이고 대량 생산이 가능하지만 수소 1kg당 10kg의 이산화탄소가 발생하는 큰 단점이 있어 탄소 배출의 문제로 인해 덜 친환경적이며 미래를 위한 에너지로 활용하기에는 적합하지 않습니다.

블루수소

그레이 수소에서 발생하는 이산화탄소 문제에 대한 대안책으로 만들어진 수소로 그레이 수소와 같이 화석연료에서 수소를 추출하지만 탄소 포집 기술을 활용해 수소 생산 과정에서 발생하는 이산화탄소의 배출량을 줄인 것입니다. 탄소 배출이 적고 생산 단가의 경우 그레이 수소에 비해 높지만 그린 수소에 비해 낮기 때문에 수소 생태계의 정착을 가능하도록 하는 청정 수소의 현실적인 대안으로 현재 수소 생산에 있어 가장 많이 사용되고 있습니다.

그린수소

태양광이나 풍력 등 재생에너지에서 나온 전기로 물을 전기분해하여 생산한 것으로 전기 분해 과정에서 수소와 산소만 발생하기 때문에 오염 물질이 배출되지 않으며 재생에너지의 불안정한 수급을 수소로 변환해서 저장할 수 있습니다. 탄소중립 시대에 가장 필요한 미래형 에너지 기술로 평가받고 있지만 만드는 비용의 약 80%는 신재생에너지에서의 전기 생산비용이기 때문에 생산단가가 높습니다.

생산단가가 높음에도 그린수소를 만들어야 하는 것은 신재생에너지 생산의 날씨의 영향을 많이 받아 생산량의 안정성 확보가 어려운데 수소에너지로 전환을 하면 안정적인 에너지생산이 가능하기 때문입니다.

그린수소를 사용하게 되면 나무 약 50그루가 1년 동안 흡수하는 탄소량과 동일한 약 7.8t 정도의 탄소가 감축 가능하지만 생산단가가 높아 아직은 상용화가 쉽지 않습니다..

 

우리나라는 수소에너지자동차를 최초로 상용화한 후 그린수소 생산기술을 위해 정부와 기업이 많은 노력을 하고 있습니다. 정부는 2030년까지 연간 500만 t의 그린 수소 생산을 계획하고 세계적인 산업용 가스기업인 에어프로덕츠사의 투자를 유치하여 경기도 평택에 청정 그린 수소 생산 공장을 짓기 시작하였고 이를 시작으로 그린수소 생산기술을 100% 국산화하는 것을 목표로 수소경제 선도국으로의 도약을 준비하고 있습니다. 그린수소의 상용화 시기가 빨라져서 미세먼지와 초미세먼지에 대한 걱정이 줄어들기를 바라봅니다.