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화석연료 지정학에 갇힌 ‘을’, 탄소세로 수소생태계 모색…“내일은 내가 ‘갑’!”

— 수소에너지 생태계 구축되면 화석연료 패권 위협…새 외교・통상・안보 질서 구축
—  최악 생존조건인 우주선에서 물만으로 전기・열・산소 얻고 연료전지용 수소까지
— 한국이 발전용 연료전지 분야 세계 최고 기술 축적…새 에너지 패권구도의 중추
— 새정부, 화석연료구도에서 에너지 포트폴리오 강조…수소생태계 지원의지 강해   

 

(조세금융신문=이상현 기자)  지구촌 전역이 발달된 미디어의 영향권에 들면서, 일부 저개발국가를 제외한 대부분의 국가들에서 국내 정치권력의 투명성 이슈나 사회정의에 대한 민중들의 눈높이가 급격하게 높아졌다.

 

반면 나라와 나라, 그 나라와 또 다른 나라 등 여러 나라들 사이에 얽히고 설킨 수많은 이해관계는 자국 국민들에게  빠르고 투명하게 공유되기가 어전히 어려운 게 현실이다.

 

국내 문제의 경우 무력을 쓰지 않는 비교적 평화적 방법으로 해결점을 찾을 수 있는 반면, 외교 문제는 판이하게 다르다. 강대국이 겉으로 독립된 나라로 예우하는듯 해도 실제로는 야만적 힘의 관계를 밑바닥에 깔고 상상을 초월하는 불평등한 계약을 강요하는 외교・통상・안보 관계가 상당기간 지속되고 고착화 되기도 한다.

 

이런 불평등을 감추거나 희석화시키면서 정당성을 부여받고자 군사안보적 지정학(Geopolitics)을 활용하는 수법을 쓴다. 말하자면, 원래는 싸울 이유가 없었는데 누가 봐도 파렴치한 배타적 이익을 얻기 위해 누군가와 싸울 이유를 만들어 다른 국가들로부터 정당성을 부여 받으려는 수법이 바로 지정학인 셈이다. 지정학은 곧잘 국가간 불평등 의 그럴듯한 명분이 되기도 한다.

 

에너지 패권이 지구촌 외교・패권 기초

국가간 불평등의 유형과 증거는 많지만, 대표적인 것이 바로 에너지다. 천연가스를 비롯한 산유국들은 선진국 자본을 유치해 지구촌을 가동시키는 화석연료를 공급해 왔다. 이에 따라 경제 주도권(나아가 권력)은 선진국과 산유국들에 집중됐고, 수십년동안 이런 지구촌 패권구도가 당연시 돼 왔다.

 

여기에 제3국끼리 석유나 천연가스를 거래해도 당연히 달러(USD)로 결제를 해야하는 기축통화(Reserve Currency) 제도와 맞물려, 최고 산유국이자 기축통화국인 미국은 선진국의 선진국인 최고 권력을 구가해왔다.

 

반면 제국주의적 패권을 쫓다가 패전한 뒤 ‘절치부심(切齒腐心)’으로 기술개발과 국가 단위 자본축적에 성공한 독일과 일본은 엄청난 국부 축적에도 불구하고 미국과 산유국들이 주도하는 에너지 질서를 제약조건(Constraint Condition)으로 받아들일 수 밖에 없었다.

 

한국 역시 세계 10위권 안에 드는 경제규모에도 불구하고 ‘에너지’ 게임은 도전조차 엄두를 내지 못했다. 한국은 세계대전 승전을 주도한 미국의 가장 돈독한 동맹국으로, 특히 미국이 주도한 ‘반(anti)사회주의’ 프레임을 충실하게 따를 수 밖에 없었다.

 

경제성장을 보장받는 조건으로 미국의 이익을 수호하는 데 가장 적극적인 역할을 해왔다. 미국이라는 가두리에서 주어진 제한적 자율성을 기초로 독일과 일본의 국가 재건 모델을 벤치마킹, 빠른 경제성장을 이룬 셈이지만 여전히 높은 에너지 비용을 감수하고 있다.

 

미러의 기싸움, 그걸 지켜보는 유럽…그 속내는?

우크라이나 분쟁 이후 모든 나라에서 안정적 에너지 공급망 확보와 에너지안보 강화 필요성이 급증했다. 이런 상황에서 지구촌 가스산업계는 3년에 한번씩 만나서 업계 현안을 숙의하고 새로운 기술을 공유하는 ‘세계가스총회(WGC)’를 올해 한국의 대구광역시 대구엑스포에서 열었다.

 

지난 23일부터 27일까지 한국가스공사(KOGAS) 본사가 위치한 대구에서 열린 이번 WGC에서는 특별히 수소경제 시범단지를 자처하고 활발한 수소산업 생태계를 개발, 실증하고 있는 울산광역시에 지구촌의 이목이 쏠렸다. WGC가 결성이래 처음으로 수소(Hydrogen)의 역할과 발전 가능성에 대해 머리를 맞대고 진지하게 논의를 시작했기 때문이다.

 

WGC 개막식이 열린 24일은 우크라이나 지역에서 러시아의 특별군사작전이 시작된 2월4일로부터 꼭 석달째 되는 날이었다. 유럽은 우크라이나에서 시작된 북대서양조약기구(NATO) 가입 문제가 스웨덴과 핀란드로 번진 ‘지정학’적 이슈로 시끌벅적 하지만 실제 미국과 러시아, 유럽의 경제적 이해관계가 밑바탕이 된 지경학(Geoeconomics)이 저변에 깔려있다.

 

러시아의 군사행동 이후 유럽연합 회원국을 대상으로 셰일가스 판촉전에 나선 미국이 대표적이다. 물론 독일과 맺은 천연가스파이프라인(PNG) 노르트스트림2 사업이 개통을 앞두고 중단된 러시아의 속내는 복잡하다.

 

유럽 선진국들은 지구촌의 노회한 최고 고수들의 화석연료 이해관계 때문에 단기적인 타격을 받고 있지만, 장차 미러 양국을 동시에 당황하게 만들 준비를 해왔다. 바로 ‘수소에너지 순환경제’로의 전환이다.

 

물→산소+수소→열+전기+물→산소+수소…무한반복 재생에너지

독일과 일본, 한국 등 지구촌에서 화석연료를 가장 많이 수입하는 나라들은 화석연료에 휘둘리지 않는 수소(Hydrogen) 에너지로 확실히 에너지 자립을 이루고자 ‘절치부심’해 왔다.

 

사실 수소에너지 기술은 미국 유인우주선 아폴로 11호가 달착륙에 성공하던 시절 이미 상용화 단계에 이르렀다. 인간 생존에 필수적인 공기(산소)와 물, 열, 전기가 없는 우주공간에서 이들을 모두 해결할 기술이 바로 수소였던 것.

 

우주공간에 수개월, 수년간 쓸 물과 산소, 발전기, 연료를 로켓에 싣고 갈 수 없다. 이런 우주공간에서 수소에너지순환을 통한 생존을 실증, 상용화시켜 수소에너지 생태계(ecosystem)를 구축했다. 이 기술로 수년동안 우주에 머물며 과학연구를 수행한다.

 

우주선에 수소와 소형 연료전지장치만 싣고 가면 된다. 일단 선체내 전기배터리로 물을 전기분해(수전해) 하면 산소와 수소로 분해된다. 산소는 호흡용 기체로 쓴다.

 

나머지 산소와 전기분해로 생성된 생성된 수소를 융합반응시키면 전기와 열, 물을 동시에 얻는다. 수소, 산소 융합으로 만든 전기로 우주선의 전기장치들을 구동시키고, 열은 우주선 내부를 따뜻하게 데우는 데 이용된다.

 

물은 마시고 씻고 청소하는 용도는 물론 다시 전기분해 돼 수소와 산소를 생성시키는 데도 재활용된다. 한마디로 버릴 게 하나도 없는, 모든 에너지가 재생에너지인 동시에 꼬리에 꼬리를 물고 재활용 되는 시스템이다. 무게와의 싸움인 우주여행에서 원소기호 1번 수소가 가장 가벼운 기체인 점도 절묘하다.

 

인류는 그렇게 조물주의 노하우를 터득해 점차 효율을 높여왔다.

 

우주에서 상용화된 수소 기술, 지구에 안착하다

화석연료를 대거 사다 써야 하는 독일과 일본, 한국은 우주에서 이미 실증과 상용화를 마친 수소에너지 생태계를 지상에서 구현하는데 관심이 많았다. 소형 수소연료전지를 가정과 전기이동수단 충전, 나아가 산업용 전기로 만들어 공장을 돌릴 꿈을 꾼 것이다.

 

그 중 가장 과감했던 것이 바로 한국의 두산그룹이었다. 발전용 연료전지(Fuel Cell)를 주력으로 하는 두산그룹 계열 두산퓨얼셀(Doosan Fuel Cell)은 미국 기업으로부터 아폴로11호에 적용됐던 수소에너지 순환기술을 비교적 싼값에 사들였다.

 

우주에서 쓰는 소형 수소에너지 발전시스템이 지상에서는 컨테이너 크기의 발전용 연료전지로 강화됐다. 800~1000가구가 풍족하게 전기를 쓸 수 있는 독보적 발전용 연료전지 기술을 갖추게 됐다. 이 회사 관계자는 “한국 정부의 열정과 지원이 없었으면 불가능 했던 신화”라며 정부, 구체적으로 ‘심모원려(깊이 꾀하고 멀리 생각함)’한 산업통상자원부에 공을 돌렸다.

 

한국 정부가 수소경제생태계 조성을 위해 진흥기관으로 선정한 비영리법인 H2Korea 관계자는 “수소연료전지는 전기배터리보다 가성비가 월등히 높고 안전하며, 무엇보다 지구촌 탄소중립 의제에 성큼 다가서 있다”면서 “5월 현재 우주공간에서 사용화된 수소에너지 순환시스템보다 훨씬 큰 발전용 연료전지를 통해 몇가지 유형의 수소가 생산되고 있고, 그 수소를 이용해 발전과 운송 등을 실증하고 있다”고 설명했다.

 

수소는 가성비와 친환경성, 부가적 효과 등 몇가지 판단 기준에 따라 크게 3가지, 좀 더 세밀하게는 8가지 색깔로 표현된다. 그린수소, 블루수소, 그레이수소 등이 큰 분류인데, 정확한 의미를 몰라도 누구나 한번쯤 들어는 본 용어다.

 

무지개빛 수소의 조합이 지구촌의 새 청정연료

먼저 태양광이나 풍력 등 신재생에너지를 물 전기분해 동력으로 삼아 수소를 추출하는 이른 바 ‘녹색 수소(Green Hydrogen)’가 귀에 익었다. 하지만 태양광, 풍력 등 발전효율이 높지 않은 한국은 각종 신재생에너지 투자에도 불구하고 석탄화력발전부터 천연가스발전, 원자력발전 등 온작 수단을 다 동원해야 간신히 국민들이 쓸 전기를 만들어 낸다.

 

두 번째 ‘회색’ 수소(Grey Hydrogen)는 천연가스를 고온·고압 수증기와 반응시켜 물에 함유된 수소를 추출하는 ‘개질(reforming, 改質)’ 방식이다. 천연가스인 메탄(CH4)이나 암모니아(NH3)에서 각각 탄소(C)와 질소(N)를 떼어내 H4, H3 등 가성비 높은 수소를 추출하는 개념으로 이해할 수 있다.

 

세번째 ‘파란’ 수소(Blue Hydrogen)는 회색수소와 거의 같은데, 추출공정에서 발생하는 이산화탄소를 포집・저장(Carbon Capture・Storage)해 이를 탄소섬유나 유정 압력개선 등에 활용하는 게 조금 다르다. 수소에너지순환시스템의 완전한 정착으로 100% 그린수소 생태계로 가기 위해 에너지와 탄소중립이라는 두마리 토끼를 동시에 잡을 현실성 있는 해법으로 평가되고 있다.

 

최근에는 신재생에너지로 가동되는 전기로를 이용해 메탄에 고열을 가해 수소를 탄소로부터 분리하는 기술도 나왔다고 한다. 이처럼 끊임 없는 기술개발로 3가지 색깔로 대분류 되던 수소는 8가지 색깔로 늘어났다. 기술과 기술의 경합이 이뤄지고, 같은 기술 내에서도 효율성을 높이는 연구개발 경쟁이 본격화 됐다.

 

신재생에너지 여건 불리하지만 최고 기술 선점한 한국

수소, 특히 발전용 연료전지 분야에서 지구촌의 최전선에 선 한국의 경우 유럽이나 미국에 견줘 출발점도 늦고, 최고급 제품인 그린수소 여건도 좋지 않아 불가피하게 녹색보다 파랑이나 회색 수소에서 시작할 수 밖에 없었다. 태양광발전이나 풍력발전, 지열발전, 조력발전 등 어느 것 하나 유럽이나 중동, 아프리카, 미국보다 나은 게 없었다. 이처럼 순수한 신재생에너지로 께끗하게 걸러진 물을 전기분해하는 것에서 시작해야 최고급 수소인 그린수소를 많이 만들 수 있는데, 자연조건 등에서부터 경쟁력이 떨어진다.

 

다만, 제주도 등 일부 신재생에너지 발전 전력이 남아도는 지역에서는 녹색 수소 생산이 가능해 한국의 대기업들이 예의주시 하고 있다. 유럽에서는 흔한 일이지만, 제주도 지역에서도 종종 신재생에너지로 만든 전력이 남아도는 경우가 발생한다. 전기는 저장할 방법이 마땅히 없다. 만들어서 그때그때 써야 하는데, 이처럼 전력이 남아돌면 낭패다.

 

이런 경우에 꾀를 내어 수소발전용 연료전지를 가동해 전기 대신 수소로 ‘에너지를 저장하는 시스템(ESS)’을 도입하는 방안이 추진돼 왔다. 전기 사용이 뜸한 시간대에 남아서 사라질 전기로 물을 전기분해해 수소를 잔뜩 생산, 액체 형태로 저장해 놓았다가 나중에 언제든 꺼내 산소와 융합해 다시 전기를 생산할 수 있다.

 

이렇게 하면 단순 신재생에너지 시스템과 달리 전기가 부족한 지역에 수소를 싣고 가서 그곳에 있는 발전용 연료전지를 돌려 전기를 생산, 전천후로 사용할 수 있게 되는 것이다. H2Korea 관계자는 “가성비가 낮은 전기배터리보다 수소로 저장하는 게 훨씬 편하고 가성비가 높다”고 설명했다.

 

윤석열 정부, 에너지 포트폴리오 너머 수소 생태계 본궤도 올린다

이 관계자는 “배터리나 송전선을 통해서만 다른 지역으로 이동할 수 있는 전기와 달리 수소는 화석연료처럼 중장기 저장도 가능하고 파이프를 이용하거나 전용 물류수단을 활용해 이동할 수 있다”고 설명했다.

 

그러면서 “수소자동차도 전기로 구동되지만, 그 전기가 수소연료전지이기 때문에 주행거리, 환경성 모두가 전기차보다 월등히 우세한 것”이라고 덧붙였다.   

 

한국은 앞서 수소생산과 유통, 활용 등 모든 주기에서 수소 생태계를 균형있게 조성해왔으며 특히 ‘수소경제 실행과 확산 단계’를 맞은 윤석열 정부는 청정수소인증제를 비롯해 수소경제 발전을 본격화 할 전망이다. 국회도 ‘수소법 개정안’ 입법을 조만간 마무리 하고 필요한 후속 입법을 이어갈 예정이다.

 

윤석열 정부는 '수소경제 실행과 확산 단계'로 △청정수소 인증제 시행 △재생에너지, 원전 등을 연계한 청정수소 생산 실증 확대 △유통 인프라 구축 △수소차 상용차의 보급 활성화 △수소 발전 본격화 등을 추진할 예정이다.

 

윤석열 대통령은 지난 24일 오전 10시 대구 엑스포에서 열린 2022년 세계가스총회(WGC) 개막 연설에서 “탄소중립을 달성을 위해 원전과 재생에너지, 천연가스 등을 합리적으로 믹스해 나가야 한다”며 에너지 포트폴리오 정책 방향을 밝혔다.

 

윤대통령의 에너지 포트폴리오 구상은 한국도 일본, 독일 등 세계 최상위 에너지 수입국들과 마찬가지로 최근 우크라이나 사태 같은 돌발 상황이 심각한 에너지 위기로 이어지지 않도록 하기 위함이다. 국제사회의 탄소중립 합의를 최대한 준수하면서도 다양한 에너지대책을 골고루 준비해 각각의 에너지원에 차질이 생겼을 때 즉각 우발계획(contingency plan)을 가동한다는 개념의 정책방향이다.

 

“에너지가 외교・안보・통상 개념과 역관계 바꿀 것”

화석연료 생태계에서 막대한 이익을 볼 수 있는 한, 기축통화국인 미국과 산유국들은 어떻게든 화석연료 비즈니스를 유지하려고 할 것이다. 하지만 화석연료 매장량과 무관한 신개념 청정에너지인 수소는 지구촌의 지경학(geoeconomics)을 넘어 지정학(geopolitics)도 변화시킬 잠재력을 지닌 강력한 에너지원이다.

 

수소 에너지 개발의 선도주자인 한국과 일본, 독일은 그동안 화석연료 생태계에서 이른 바 ‘을’이었다. 해상풍력의 최강자로 나라 크기가 한국의 경상북도 정도 되는 네덜란드가 세계 최고 수준의 수소에너지 생태계를 실증 및 상용화 역량을 갖춘 것도 이 나라 역시 화석연료생태계의 ‘을’이었기에 가능했다.

 

정부 관계자는 이런 나라들이 만약 화석연료 매장량이 많았거나 쉽게 개발사업에 참여할 수 있었다면, 신재생에너지와 이를 통해 그린수소를 생산하는 수소에너지 생태계 구축 기술을 개발하지 못했을 것이라고 본다. 그럴 필요와 의지, 능력을 절대 갖출 수 없었다는 것이다.

 

지구촌 구석구석 이런 화석연료 생테계의 ‘을’들이 적지 않다. 액화석유가스(LPG) 값이 두 배 올라 폭동이 일어났던 것으로 알려진 카자흐스탄이 수소경제를 도입하면 완전히 새로운 지평이 열린다. LPG는 에너지효율이나 환경 문제는 물론이고 공기보다 무거워 대형사고 가능성도 높다. 국토가 넓은 이 나라가 신재생에너지로 시동을 건 그린수소의 강국이 될 가능성도 배제할 수 없다.

 

아랍에미리트공화국(UAE)은 산유국이면서도 포스트 화석연료 시대에 대비해 막강한 태양광 자원으로 신재생에너지 강국이 됐고, 이후 수소에너지 생태계 분야에도 공을 들여왔다. 장차 그린수소 최강국으로 부상할 전망이다.

 

일본은 이번 ‘2022 WGC’에 최대 관영방송사 <NHK> 취재팀이 대거 출동했다. 일본은 지진 등 잦은 재난으로 고립된 이재민들이 전기와 난방용 도시가스가 차단되기 일쑤인 나라다. 가정용 수소 발전 연료전지가 일찌감치 부터 발달돼 온 이유다. 일본 사례는 수소경제가 화석연료 생태계 중심의 국제 경제, 외교・통상・안보 질서로부터도 자립할 가능성과 아울러 국내에서도 중앙집권적 에너지 시스템에 종언을 고하는 새로운 ‘탈중앙 경제’ 가능성도 동시에 보여주고 있다.

 

“화석연료에 중과세…걷은 세금으로 수소 생태계 구축 지원해야”

국회 에너지 관련 상임위인 산업통상자원중소벤처기업위원회에서 ‘청정수소 등급별 인증제’와 ‘수소발전 입찰제도 도입’ 등의 내용을 포함한 '수소법 개정안'이 통과됐다. 이를 계기로 우선 국내 기업들의 수소에너지개발 투자가 본격화 될 전망이다.

 

전문가들은 수소에너지 경제생태계 구축을 앞당기려면 현행 에너지환경세제를 고쳐야 한다고 조언한다. 수소에너지 업계 관계자는 “화석연료 기반 시설과 운송수단에 지금보다 훨씬 더 고율의 세금을 물리는 등 화석연료에 대한 획기적 차별을 통해 걷은 세금을 재원으로 수소 경제를 지원해야 탄소중립을 위한 에너지전환이 가속화 될 수 있다”고 귀띔했다.

 

다른 관계자는 “우리나라의 에너지정책은 사실상 강대국들의 관계에 따라 바뀌는 측면이 매우 강하다”면서 “발전용 수소 연료전지 분야에서 미국과 엇비슷한 기술 수준을 갖춘 한국이 수소 에너지 생태계 실증과 상용화를 다른 나라보다 뻘리 이룬다면 더 이상 미중전략이나 지정학적 이유로 급등한 국제유가 등에 따른 경제적 충격을 걱정할 필요가 없다”고 주장했다.

 

이번 2022 WGC에서 한국의 에너지전문기업 SK E&S는 액화수소 1킬로그램 탱크가 장착된 수소 연료전지 드론으로 최장 13시간을 비행할 수 있는 기술을 선보였다. 이 회사 관계자는 “동일한 전기를 공급하는 배터리로 30분을 날 수 있었다면, 수소 연료전지 드론은 최대 4배 이상 비행할 수 있다”고 밝혔다. 이 관계자는 “액체수소의 양이 줄어들수록 무게가 가벼워져 사용 전기량이 줄어들고, 이에 따라 드론 비행시간이 가파르게 증가하는 승수효과가 있다”고 설명했다.

 

현명한 정부와 기업이라면 수소 생태계로 가는 지름길을 서둘러 '수소문' 해야 할 시점이다. 

 

 

 

 

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