화이트 수소 개발 현황 및 과제

화이트 수소 개발 현황 및 과제

화이트 수소(White Hydrogen)는 지구에 매장되어 있는 천연 수소를 말합니다. 현재 연료 등으로 사용되는 수소의 약 96%는 그레이 수소(Gray Hydrogen)로 화석연료를 통해 생산되며, 수소 1kg 생산시 이산화탄소가 10kg 배출되어 기후문제를 해결할 수 없습니다. 때문에 기후문제를 해결하는 수소 생산 방식은 지구에 매장되어 있는 천연 수소인 화이트 수소를 개발하거나, 신재생에너지로 발전된 전기로 물을 전기 분해하여 생산하는 그린 수소(Green Hydrogen)를 생산하여야 합니다.

 

목차

화이트 수소에 대한 관심 증가

생산방식에 따른 수소의 구분

세계 화이트수소 개발 현황

화이트수소 개발 관련 과제

 

수소

 

화이트 수소에 대한 관심 증가

화이트수소는 지구에 매장되어 있는 천연수소를 말하며 매장되어 있을 가능성은 문헌 등으로 확인하였지만, 얼마나 매장되어 있는지 등은 최근까지 알려진 바가 거의 없었습니다. 그러나 기후문제로 인해 화이트수소에 대한 관심이 급격히 높아졌고, 최근 프랑스에서 상당량의 천연수소가 매장되어 있음이 확인되었습니다. 이에 따라 세계 각국은 천연수소가 매장되어 있을 가능성이 높은 지질에 대한 본격적인 천연수소 탐사가 진행되고 있습니다.

 

 

 

 

 

 

 

생산방식에 따른 수소의 구분

수소는 생산과정과 기술에 따라 색깔 구분하여 이름을 붙이고 있습니다.

그레이수소(Gray Hydrogen)는 화석연료를 통해 생산합니다. 현재 생산량의 약 96%는 그레이수소입니다. 천연가스 주성분 메탄과 고온 수증기의 촉매 화학반응으로 수소와 이산화탄소를 만들어내며 약 1kg 수소 생산시 이산화탄소 10kg이 배출됩니다.

블루수소(Blue Hydrogen)는 그레이수소 생산 생산 과정에서 발생하는 이산화탄소를 포집 및 저장하여 이산화탄소를 따로 저장합니다. 그레이수소 대비 이산화탄소 배출을 하지 않는 가장 현실적인 대안입니다. 다만, 이산화탄소를 완전히 제거하지 못하는 한계도 있습니다.

그린수소(Green Hydrogen)는 태양광 및 풍력 등 신재생에너지로 생산된 전기로 물을 전기분해하여 수소와 산소를 생산합니다. 생산 과정에서 이산화탄소가 발생하지 않아 궁극적인 친환경 수소라고 할수 있습니다.

화이트수소(White Hydrogen) 또는 골드수소(Gold Hydrogen)는 석유처럼 지하에서 채굴하여 획득합니다.

이 밖에 석탄을 가스화하여 추출하는 산소를 브라운수소(Brown Hydrogen), 원자력발전을 통한 전기로 물을 전기분해하여 생산하는 수소는 핑크수소(Pink Hydrogen), 원자력 발전 발생 열로 물을 열화학분해하여 생산하는 수소는 레드수소(Red Hydrogen), 원자력 발전의 열과 전기로 복합하여 생산하는 퍼플수소(Purple Hydrogen) 등이 있습니다.

 

 

세계 화이트수소 탐사 및 개발 현황

호주

호주는 2021년 천연수소 개발관련 규제를 완화하였습니다. 정부관련 규제 완화후 골드 하이드로젠(Gold Hydrojen)은 캥거루 아일랜드 및 요크반도 등 약 9,000KM2의 수소 개발을 위한 허가를 요청하였고, 천연수소 채굴을 위해 개발하고 있습니다. 해당지역은 약 130만톤의 천연수소가 있을 것으로 추정하고 있습니다. 이 매장량은 100만 가구가 40년 동안 전력을 사용할 수 있는 규모입니다.

 

스페인

스페인 북동부 아라곤 지역 몬존 1 유정에 수소 및 헬륨 등이 매장되어 있으며 스페인 천연수소 개발업체 헬리오스 아라곤은 2020년 주정부로부터 900KM2의 부지에 6년간 천연수소 탐사에 대한 허가를 받아 개발을 진행중입니다. 이 곳의 매장량은 약 118만톤으로 추정되고 있습니다.

 

미국

호주 HyTerra와 Natural Hydrogen Energy는 미국 중부 네브래스카주 제네바 근처에서 천연수소 탐사를 진행중입니다. 스타트업 Cemvita Factory는 저탄소 미생물로 폐유정에서 천연수소를 추출하는 기술을 개발하고 있고, 2022년 텍사스 폐유정에서 시범생산을 진행했습니다.

빌게이츠는 미국 콜로라도 수소 탐사 업체 코로마에 9,000만 달러를 투자한 것으로 알려졌습니다. 이 밖에 오대호 주변, 동해안 지역에서도 수소 탐사를 진행하고 있습니다.

 

프랑스

2023년 프랑스 동부 로렌지방 탐사 결과 지하 1.2KM 지점에 순도 20%의 수소가 발견되었고, 시뮬레이션 결과 지하 3KM지점에 순도 90%의 수소가 매장되어 있을 것이라고 예상되며, 최대 4,600만톤의 수소가 매장되어 있을 것이라고 추정됩니다.

 

프랑스에 대규모 수소 매장 가능성이 알려지자 프랑스와 지질 구조가 유사한 미국, 호주, 스페인, 독일 등 서방 주요국은 지속적으로 수소에 대한 탐사를 진행하고 있습니다.

 

화이트수소 개발 관련 과제

인류가 당면한 기후문제로 인해 최근 화이트수소에 대한 관심이 급격히 높아지고 있습니다. 그러나 해결할 과제는 많이 있습니다.

일단 수소 채굴을 위해서는 지하를 수천M 이상 파고 내려 가야 합니다. 미국은 셰일 가스를 위해 지하 3,000M 까지 굴착하고 있지만 이러한 방식이 수소 채굴에 동일하게 사용될 것인지는 검증되지 않았습니다. 또, 천연가스에 비해 매우 가벼운 수소를 어떤 방식으로 포집할 것인지도 확인해야 합니다.

가장 큰 문제는 현재 기술로는 경제성을 충족시키는 정확한 수소 매장량의 측정 시간이 길어질 수 있다는 것입니다.