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수소

수소는 우주를 구성하는 원소 중 90%를 차지할 만큼 무궁무진한 자원이다. 지구 면적의 2/3를 덮고 있는 물 역시 수소원자를 포함하고 있어 부산물 없이 깨끗하게 쓸 수 있는 지속가능한 에너지인 셈이다. 수소와 산소의 화학반응을 이용해 에너지를 생산하며, 이 과정에서 오직 물만 배출하기 때문에 환경오염물질이 발생하지 않는다. 수소는 생산부터 소비에 이르는 전 과정을 고려해도 다른 에너지원에 비해 이산화탄소와 미세먼지 발생량이 훨씬 적다.

수소 (2021년 기준)

수소승용차 누적보급량 : 19,404대 (출처 : 국토교통부, Marklines)
연료전지 발전설비 : 767,5MW (출처 : 한국에너지공단)
수소충전소 : 170기 설치 (출처 : 환경부)

수소를 이용하는 다양한 방법 중 대표적인 것이 연료전지다. 연료전지는 연료의 화학에너지를 전기화학반응을 통해 전기에너지로 직접 변환하는 장치다. 발전효율이 높으며 대형·가정·건물용 발전, 수송용, 휴대용 등 활용도가 다양하기 때문에 미활용 에너지나 재생에너지 등 값싼 자원으로부터 수소를 만들어 대체 에너지로 이용하면 에너지 비용을 낮추면서 에너지 조달처를 다변화하는 효과를 거둘 수 있다.

현재 전 세계 수소에너지의 50% 이상은 천연가스를 고온·고압에서 분해해서 얻는 ‘그레이 수소’이며, ‘블루수소’는 이러한 그레이수소를 만드는 과정에서 발생한 이산화탄소를 포집·저장하여 탄소 배출을 줄인 수소를 말한다. 반면 ‘그린수소’는 태양광이나 풍력 등 재생에너지로 생산한 전기로 물을 분해하여 생산하는 방식으로 탄소배출이 없어 탄소중립 달성을 위한 미래 에너지원으로 각광받고 있다.

동화로 만나보는 수소의 탄생 - 에너지는 어디서 오는 걸까? 수소편 (1)

사람의 눈에는 보이지 않는 아주 작은 세상,

우리 곁에는 아주 작은 원소들이 있어요.

수소(H)는 이 작은 세상 어디서나 흔하게 볼 수 있는 원소입니다.

하지만 자신감이 없어 혼자서는 남들 앞에 나서지 못했답니다.

오직 단짝친구인 산소(O)와 함께 다녔어요. 늘 산소 뒤에 숨어있으려 했죠.

이런 수소의 모습을 보다 못한 산소가 말했어요.

"수소야, 너는 왜 그렇게 부끄럼이 많으니?"

"나는 잘난 것 하나 없는 원소니까..."

"아니야, 그렇지 않아!"

"나는 특별하지 않고 색깔도 맛도 향기도 없으니, 모두 내가 있는지도 몰라."

"우리가 함께 이루는 물(H2O)은 세상에서 아주 중요하잖아!"

"하지만 물속에 내가 함께 있는지 관심도 없을걸..."

그때였어요. 아주 인기 많은 원소인 탄소가 나타난 것이지요.

탄소는 다양한 부탁을 받고 수많은 물질이 될 수 있었어요.

수소는 재주 많은 탄소가 정말 부러웠어요.

"나도 탄소처럼 재주 많고 인기가 많았으면..."

이때 탄소가 산소에게 인사하러 왔다가 산소 뒤에 숨은 수소를 발견했어요.

"오! 산소야, 안녕. 잘 지냈..응? 이 녀석은 뭐야?"

"탄소야, 얘는 내 친구 수소야, 인사해."

"흥! 산소 너처럼 잘난 원소가 왜 이런 보잘 것 없는 녀석이랑 친구냐?"

"내 친구를 무시하지마!"

"내가 틀린 말 했냐? 산소 네가 없으면 쓸모없는 녀석이잖아."

탄소의 비아냥에도 수소는 아무런 화도 내지 못했어요.

"수소야, 혼자 잘난척하는 탄소의 말에 너무 신경 쓰지마."

"아냐, 탄소의 말이 모두 맞아..."

시무룩한 표정의 친구를 보고 산소는 안타까웠어요.

그래서 하늘나라 신들의 궁전에 사는 '화학의 신'을 찾아갔어요.

"신님, 제 친구 수소의 자신감을 높여줄 방법이 없을까요?"

"일단 수소가 어떻게 생겼는지 보자꾸나. 숨어있지 말고 나오렴."

지금은 수소가 산소를 끌어안은 물(H2O)의 모습이라서 수소가 보이지 않았거든요.

하지만 화학의 신의 부탁에도 수소는 산소 뒤에 숨어 나오지 않았어요.

"하하하! 일단 수소의 자립심부터 키워주는 게 먼저겠구나."

"어떻게 하면 될까요?"

"산소야 이제부터 수소와 따로 지내거라."

"아...꼭 그래야 하나요?"

"수소가 너에게 너무 의존해서 자신의 장점을 깨닫지 못한단다."

"알았어요, 그게 수소를 위한 일이라면..."

하지만 수소는 산소를 더욱 끌어안고 떼를 썼어요.

"싫어! 난 항상 산소와 함께 있을거야."

화학의 신은 수소의 이런 모습에 난감했지만, 곧 방법을 떠올렸어요.

"옳지! 전류를 이용해보자."

화학의 신은 '전해질'인 수산화나트륨을 가져와 산소와 수소에게 먹였어요.

전류가 흐르지 않는 순수한 물에는 전류를 흐르게 하는 전해질이 필요하거든요.

"우웻~ 맛이 이상해요!"

"하하하! 미안하구나. 얘들아 이 전극도 손으로 잡아보렴."

화학의 신은 전극을 주면서 산소는 양(+)극을, 수소는 음(-)극을 쥐게 했어요.

그리고 전극에 전류를 흘리자...

찌릿~!!

"아앗!" "깜짝이야!"

수소는 산소로부터 떨어져나와 화학의 신에게 모습을 드러냈어요.

화학의 신은 부끄러워하며 다시 숨으려는 수소를 붙잡으며 외쳤어요.

"산소야, 어서 가거라! 수소의 자립심이 생길 때까지 만나지 마라."

"수소야 미안해, 나 먼저 갈게."

"산소야 가지 마! 흑흑흑!"

화학의 신은 떠난 친구를 보며 슬퍼하는 수소를 달래주었어요.

"너무 슬퍼하지 말거라. 이제 너의 좋은 점이 있는지 알아볼까."

화학의 신은 수소의 이모저모를 살펴보더니 불씨를 가까이 가져다 대었어요.

그러자 폭발하듯 불이 활활 타올랐지요.

"오! 수소 너는 가연성과 화력이 정말 대단하구나!"

"흑흑...어?! 정말요?"

"너는 화학 에너지를 직접 전환시켜서 에너지 효율이 매우 높아!"

"와아! 믿기지 않아요."

"특히 가장 뛰어난 점은 에너지를 만들 때 오염물질을 뿜어내지 않아 깨끗하구나!"

칭찬받은 수소는 놀라움에 불이 더욱 활활 타올랐어요.

"이제 넌 혼자서도 훌륭한 일을 할 수 있고, 많은 사랑을 받을 거란다."

"하지만 제가 에너지로 사랑받으려면 더 이상 산소와 함께 지내지 못하나요?"

"그것은...하하하! 나중에 알려주마."

화학의 신은 대답을 피하며 마음속으로 생각했어요.

'다시 산소와 만날 때도 에너지가 생기지만,

아직은 수소가 홀로서야 할 때니까 당분간 숨겨두자'

신들의 궁전을 나와 혼자서 집으로 돌아오던 수소는 쓸쓸했어요.

다시 한번 불을 활활 태워보며 중얼거렸어요.

"나의 뛰어난 재능을 알게 된 건 좋지만, 친구를 잃어서 너무 슬퍼."

그때였어요.

"호오~정말 뜻밖인걸. 수소 너도 쓸모있는 녀석이었구나!"

"어?탄소야!"

"수소 너도 내 친구가 될 자격이 있으니 이제부터 친하게 지내자."

"정말?!"

탄소는 언제 수소를 무시했냐는 듯이 태도를 바꾸어 친한척 다가왔어요.

참으로 뻔뻔한 태도였지만, 수소는 그동안 부러워하던 탄소의 인정을 받아 기뻤어요.

"수소 네가 날 도와주면 우리는 더 많은 일을 할수 있어."

"고마워, 탄소야"

오랜 친구 산소와 헤어져 슬펐던 수소는 새로 생긴 친구 탄소의 손을 잡았어요.

그러자 탄소와 수소가 하나 되어 유기화합물인 '탄화수소'가 만들어졌어요.

탄화수소에선 인간 세상에서 쓸모있는 다양한 물질들이 잔뜩 나왔는데요.

특히 석유나 천연가스는 에너지로 아주 귀한 대접을 받았어요.

그래서 수소도 탄소 곁에서 함께 큰 사랑을 받았답니다.

곧 수소의 이야기 2편이 돌아옵니다!

출처 한국에너지정보문화재단

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정책

제1차 수소경제이행기본계획

정부는 「수소선도국가 비전」의 실현을 위해, “청정 수소경제 선도국가(First Mover)”로의 도약을 목표로, 「제1차 수소경제 이행 기본계획」을 수립하였습니다.

의의 및 비전

금번 계획은 올해 2월 수소법 시행 이후 첫 법정 기본계획으로써, 「수소선도국가 비전」에서 제시한 △국내‧외 청정수소 생산 주도, △빈틈없는 인프라 구축, △모든 일상에서 수소활용, △생태계 기반 강화 등 4대 추진전략을 바탕으로 15개 과제*를 추진합니다.
* △그린‧블루수소 생산‧도입, △수소 유통인프라 확충, △수소발전‧모빌리티‧수소산업공정 확산, △수소 클러스터·도시·규제특구 육성, △수소안전‧기술개발‧국제협력 등
특히, 2050년 연간 2,790만톤의 수소를 100% 청정수소(그린‧블루수소)로 공급하고, 국내 생산은 물론 우리 기술·자본으로 생산한 해외 청정수소 도입으로 청정수소 자급률도 60% 이상 확대할 계획입니다.
* 청정수소 비중 / 자급률 목표 : (’20년) 0% / 0% → (‘30년) 75% / 34% → (’50년) 100% / 60%

주요 추진과제

1 국내·외 수소 생산을 ”청정수소 공급체계“로 전환합니다.
- 재생에너지와 연계한 수전해 실증을 통해 그린수소의 대규모 생산기반을 구축하고, 생산단가를 감축하겠습니다.
  * 그린수소 생산확대 / 단가 : (‘30년) 25만톤 / 3,500원/kg → (’50년) 300만톤 / 2,500원/kg
- 동해가스전 실증 등 탄소포집저장기술(CCS) 상용화 일정에 맞추어 탄소저장소를 ‘30년까지 9억톤 이상 확보하여, 이산화탄소 없는 청정 블루수소를 ’30년 75만톤, ‘50년까지 200만톤 생산하겠습니다.
  * ’25년 국내 블루수소 최초 생산(25만톤급, 보령)
- 아울러, 국내 자본·기술을 활용한 해외 재생에너지-수소 생산 프로젝트를 추진하여 ‘50년 40개의 수소공급망을 확보하겠습니다.
  * 블루 암모니아 해외 생산 개시(’25), 블루 암모니아 해외 도입 개시(‘27)
- 특히, 안정적인 수소 수급을 위해 비축기지 건설(’30) 및 국제거래소를 설립하고, 수소 생산국들과 협의하여 국제적으로 통용될 수 있는 청정수소 인증제 및 원산지 검증체계를 구축하겠습니다.
2 청정수소를 어디서나 편리하게 사용할 수 있는 인프라를 마련하겠습니다.
- 석탄·LNG발전소, 산단 인근에 수소항만을 구축하고, 항만시설 사용료‧임대료 감면 등 인센티브 부여를 통해 항만 내 선박·차량·장비 등을 수소 기반으로 전환해갈 계획입니다.
- 또한, 수소생산·도입 주요 거점을 중심으로 수소 배관망을 구축하고, 기존 천연가스망을 활용한 수소혼입도 검토(‘22~)하겠습니다.
- 주유소·LPG 충전소에 수소충전기를 설치하는 융복합 충전소 확대 등을 통해 수소충전소를 ‘50년까지 2,000기 이상 확보할 계획입니다.
  * 수소충전기 보급목표(기): (’22) 310 → (‘25) 450 → (’30) 660 → (‘40) 1,200 → (’50) 2,000 이상
3 발전‧모빌리티‧산업 등 모든 일상에서 수소를 활용할 수 있도록 하겠습니다.
- 수소연료전지에 더하여 석탄에 암모니아 혼소발전(‘27~), LNG 수소 혼소 등 수소발전을 상용화하고, 청정수소 발전의무화 제도(CHPS) 도입, 환경급전 강화 등으로 이를 뒷받침 하겠습니다.
  * 수소발전량 : (‘20) 3.5TWh → (’30) 48.2TWh → (‘50) 287.9TWh ('20년 대비 82배↑)
- 수소차 생산능력의 대폭 확충(’50년 526만대)과 함께 ‘30년까지 내연기관차 수준으로 성능을 제고하고 선박‧드론‧트램 등 다양한 모빌리티로 수소 적용을 확대하겠습니다.
4 수소산업 육성 저변 강화를 위한 제도 기반을 마련하겠습니다.
- 수소 관련 기술개발의 시너지 효과 제고를 위해 각 부처별로 개발 기술 규모를 상향, 범부처 통합실증을 실시하겠습니다.
- 아울러, 선제적 안전기준 수립, 국제표준 선점 지원 등을 통해 수소 산업 경쟁력을 강화하고, ’글로벌 수소 연합회‘를 출범하여 수소생태계 구축을 위한 국내·외 기업간 협력을 더욱 강화하겠습니다.