그린수소시대 핵심은 '물'...막대한 수요 불구 관심은 떨어져

그린수소 1톤 생산에 물 9톤 필요

정제과정 고려시 18톤 달해

수소생산 우선순휘 포함해야

▲사진=연합

[에너지경제신문 신유미 기자] 그린수소의 성장을 위한 주요 요인 중 하나인 ‘물’이 재생에너지에 비해 관심이 부족하다는 지적이 나왔다. 그린수소는 재생에너지를 연계한 수전해(물 전기분해) 수소인 만큼 전해조와 연결되는 태양광, 풍력발전 등의 가격하락이 수소 성장을 견인시키는 요인으로 거론되고 있다.

이 중 그린수소 생산에 들어가는 물과 관련 비용 또한 가격경쟁력을 결정지을 수 있는 또 다른 요소지만 재생에너지와 비교하면 다소 관심이 부족하다는 평가를 받고 있다. 전문가들은 특히 전기로 분해되는 물을 확보하기 위해 막대한 비용이 요구된다고 경고했다.

석유매체 오일프라이스닷컴은 "그린수소 지지자들이 해당 산업에 대해 긍정적인 전망을 제시할 때 초점을 전기분해에 필요한 전력비용에 맞춘다"며 "그러나 수전해에는 전력 뿐만 아니라 막대한 양의 물이 필요하다"고 지난달 말 밝혔다.

주목할 점은 세계 모든 물이 그린수소 생산에 사용되지 않는다는 것이다. 업계에 따르면 불순물이 제거된 정제수만이 그린수소를 만들어내는데 활용되며 해수는 전해조를 부식시킬 위험이 있다.

오일프라이스닷컴은 업계 관계자를 인용해 "수전해 수소 1톤을 생산하기 위해 평균 9톤의 물이 필요하다"며 "9톤의 물은 단순 강물을 우회해서 얻는 게 아닌, 정제된 상태여야 한다"고 밝혔다. 그러나 1톤의 정제수를 얻으려면 2톤의 물이 요구되는 것으로 전해졌다. 이에 1톤의 수소가 생산되기 위해선 사실상 18톤의 물이 필요할 것으로 계산되는데 정제 과정에서 손실을 고려하면 요구량이 20톤까지 올라간다.

불순물을 제거하는 과정 또한 또 다른 난제로 거론된다. 전문가들은 물을 정제시키는 가장 간단한 방법으로 ‘증류법’을 꼽았다. 증류는 전기만 있으면 되기 때문에 비용이 기타 수단에 비해 저렴하다는 이유에서다. 물 1리터를 증류하는데 평균 2.58메가줄(MJ)의 에너지가 소요하며 이는 약 0.717 키로와트시(KWh)에 해당된다.

언뜻 미미한 수치로 보이지만 규모가 커지면 이야기가 달라진다. 범국가적인 수소경제 전략을 수립한 독일을 기준으로, 유럽통계청(유로스태트)에 따르면 작년 비(非)가정용 전력요금이 kWh당 평균 0.19달러(약 215원)로 집계됐다. 물 1리터 증류에 들어가는 0.717kWh를 적용하면 비용이 0.14달러(약 158원)로 산출되고 1톤일 경우 135.14달러(약 15만2600원)까지 오른다.

전기분해로 1톤의 수소를 생산하기 위해 18톤의 물이 필요하다는 점을 고려하면 그린수소 1톤을 생산할 때 요구되는 정제비용이 2432달러(약 274만4512원)인 셈이다. 오일프라이스닷컴은 "이는 가장 저렴한 정제수단을 적용했을 때 산출된 비용"이라며 "이온교환수지, 분자 체 등 기타 방법은 증류법보다 정제속도가 훨씬 빠르지만 그만큼 비싸다"고 설명했다.

유럽연합(EU)은 기후변화 대응을 위해 ‘유럽 그린딜’을 중장기 경제성장 전략으로 삼았다. 이같은 전략의 일환으로 전해조 설치규모를 확대해 2024년과 2030년까지 수소 생산량을 각각 100만 톤, 1000만 톤까지 끌어올릴 계획이다. 그린수소 1000만 톤을 얻기 위해 물을 증류하는 데만 비용이 243억 2000만 달러(27조 5910억원)인 셈이다.


◇ 전해조 위치, 태양·바람·물 고루 갖추지 않으면 ‘운송비용’ 막대해

그러나 문제는 물과 관련된 비용이 정제 과정에만 그치지 않는다는 점에 있다. 오일프라이스닷컴은 "전해조로 투입될 정제수는 운송되어야 하는데 수 톤의 물이 이동되기 위해 많은 비용이 든다"고 지적했다.

운송비용을 줄이기 위해 강이나 바다 등 물이 풍부한 곳이나 수처리시설과 가까운 것에 전해조를 설치하는 것이 가장 적합할 것으로 예상된다. 동시에 전해조는 재생에너지로부터 전력을 공급받아야 하기 때문에 태양광이나 풍력발전 단지와도 근접해야 한다. 이에 따라 전해조를 대규모로 설치할 적합한 위치를 선택하는데 한계가 있다는 설명이다.

특히 태양광과 육상풍력은 햇빛이 잘 들거나 바람이 잘 부는 곳에 설치되어야 하는데 이는 수로와 거리가 멀다. 이를 고려했을 때 해상풍력이 그린수소를 생산하는데 가장 적절한 수단으로 꼽힐 수 있다.

하지만 태양광과 육상풍력에 비해 해상풍력을 통한 그린수소 생산비용이 가장 높은 것으로 조사됐다. 실제 에너지 리서치 업체 리스태드 에너지가 지난달 초 발표한 보고서에 따르면 해상풍력과 연계된 그린수소 생산 자본비용이 육상풍력과 태양광이 비해 각각 2배, 4배 높은 것으로 집계됐다. 리스태드 에너지는 "대다수의 전해조 프로젝트가 태양광과 육상풍력에 기반됐고 해상풍력과 관련된 프로젝트는 극소수에 달한다"고 설명했다.

이를 고려했을 때 그린수소의 생산과 관련된 모든 비용이 재생에너지에만 국한되지 않는다는 지적이 나온다. 오일프라이스닷컴은 "(그린수소) 생산과정에서 필수격인 원자재가 바로 물이지만 EU 집행위원회 그린뉴딜 팀을 포함해 아무도 물과 관련된 비용에 대해 논의하지 않는 점이 다소 이상하다"고 꼬집었다.

매체는 이어 "물의 공급, 저장과 정제비용은 재생에너지처럼 우선순위가 높은 분야에 비해 의미가 작을 수도 있을 것이다"며 "그럼에도 이는 재생에너지에서 수소를 생산하는 기술이 어디까지 발전했고 얼마나 실용화됐는지 추정할 때 포함되어야 하는 비용임은 분명하다"고 덧붙였다.