수소 생산 기술 - 그린수소, 블루수소, 그레이수소, 타키오스수소

수소 생산 기술 - 그린수소, 블루수소, 그레이수소

수소의 생산 방식과 다양한 형태

탄소 중립과 기후변화 대응이 전 지구적 이슈로 자리 잡으면서, 재생에너지에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있습니다. 태양광과 풍력 등 여러 신재생에너지가 주목받는 가운데, 수소(H₂)는 매력적인 청정에너지원으로 부각되고 있습니다. 왜냐하면 수소를 태울 때(연소 시) 온실가스 대신 물만 배출하기 때문입니다. 이러한 특성으로 인해 국제기구, 각국 정부, 대기업 등 다양한 주체들이 “수소 경제”로의 전환에 박차를 가하며 관련 기술개발에 매진하고 있습니다.

 

수소는 어떤 원료와 공정을 쓰느냐에 따라 다양한 방식으로 생산될 수 있습니다. 그래서 생산 과정의 친환경성 정도에 따라 그린수소, 블루수소, 그레이수소, 그리고 비교적 최근 떠오르는 타키오스(터콰이즈) 수소처럼 여러 이름이 붙곤 합니다. 이름의 차이는 단순 호칭 이상의 의미를 가집니다. 이를테면 생산 과정에서 발생하는 이산화탄소를 어떻게 처리하는지, 재생에너지를 얼마나 활용하는지에 따라 해당 수소가 ‘친환경적’인지, ‘탄소 저감 효과’가 큰지 등이 달라지기 때문입니다.

 

국내외 주요 기업들은 수소 생태계에서 선발주자가 되기 위해 활발한 투자와 연구개발을 진행하고 있습니다. 우리나라 역시 정부 차원에서 수소 경제 로드맵을 공개해 수소차, 연료전지, 수소 관련 인프라를 확충하고 있으며, 유럽과 미국도 그린수소 등 청정수소를 확대해 에너지 자립도와 안전성을 높이려는 움직임이 두드러집니다.

 

그린수소: 재생에너지 활용으로 탄소 배출을 최소화

• 주요 특징
  그린수소는 태양광, 풍력, 수력 등으로부터 전기를 얻어 물(H₂O)을 전기분해해 생산하는 방식입니다. 이 과정에서 이산화탄소가 사실상 발생하지 않아 “가장 친환경적인 수소”로 손꼽힙니다.
• 기술과 정책 동향
  핵심은 전해조(電解槽)의 효율을 높이고, 이를 대규모로 적용해 경제성을 확보하는 데 있습니다. 유럽연합(EU)은 2030년까지 대규모 그린수소 설비를 갖추겠다는 계획을 갖고 있으며, 미국은 IRA(인플레이션 감축법)를 통해 세액공제 등의 유인책을 제시, 그린수소 분야 투자를 끌어들이고 있습니다.
• 생산 단가 전망
  초기에는 재생에너지 기반 전력 비용과 전해조 관련 설비비가 높게 책정되지만, 경험곡선과 규모의 경제가 쌓이면 향후 생산 단가가 점차 하락할 것으로 예측됩니다.

블루수소와 그레이수소: 천연가스 개질에서 포집 여부가 관건

• 그레이수소(Grey Hydrogen)
  천연가스를 고온에서 화학 반응시키며 수소를 얻는 ‘개질(SMR, Steam Methane Reforming)’ 방식이 대표적입니다. 현재 가장 보편적인 수소 생산법이지만, 이 과정에서 배출되는 CO₂를 별도로 처리하지 않습니다. 결과적으로 온실가스를 상당량 내뿜게 되므로, 탄소중립 시대에는 지속 가능성이 낮다는 평가를 받습니다.
• 블루수소(Blue Hydrogen)
  생산 방식 자체는 그레이수소와 유사하나, 반응 중 발생하는 이산화탄소를 포집·저장(CCS)하거나 다른 형태로 활용해 온실가스 배출을 크게 줄입니다. 이미 있는 화석연료 인프라를 활용하면서 탄소 배출량을 줄일 수 있다는 장점 때문에 ‘과도기적’인 수소 생산으로 주목받지만, 포집·저장에 드는 비용이나 포집 효율, 인프라 구축의 복잡성 등 해결 과제도 남아 있습니다.
• 해외 사례
  탄소 포집 기술을 선도하는 노르웨이, 캐나다, 영국 등이 블루수소 프로젝트에 뛰어들었습니다. 노르웨이는 북해(北海) 해저 저장시설을 보유하여 대규모 CCS 환경을 갖췄고, 영국은 Hynet North West 같은 대형 프로젝트를 통해 생산부터 저장까지 일괄 운영하는 클러스터를 조성 중입니다.

타키오스(터콰이즈) 수소: 고체 탄소로 분리하는 차세대 방식

• 생산 메커니즘
  ‘타키오스(터콰이즈) 수소’는 천연가스를 고온에서 열분해하여 수소와 탄소를 분리합니다. 중요한 점은 여기서 발생하는 탄소가 기체 이산화탄소(CO₂)가 아닌 고체 탄소(카본 블랙) 형태로 나온다는 것입니다. 따라서 탄소를 대기 중에 방출하지 않아 온실가스가 거의 발생하지 않습니다.
• 장점 및 가능성
  탄소를 고체로 분리하면 CCS와 같은 추가적인 포집·저장 시설이 필요 없어 인프라 부담이 줄어듭니다. 또한 이 고체 탄소는 산업용 소재로 활용될 수 있으므로, 오히려 새로운 부가가치가 창출될 가능성도 있습니다.
• 상용화 단계
  아직 초기 기술이므로 대규모 생산체계를 갖추는 데에는 기술적·경제적 과제를 해결해야 합니다. 특히 고체 탄소가 배출되는 만큼, 이 탄소를 안정적으로 공급·활용할 산업이 준비되어 있어야 전 과정이 경제적으로 돌아갑니다.

수소 경제가 의미하는 변화

수소가 단순히 “배출가스가 깨끗한 연료”로 끝나지 않고, 에너지와 산업 전반을 혁신할 기회로 평가받는 이유는 다음과 같습니다.

• 다양한 부문에 적용 가능
  수소는 전력 생산(연료전지), 운송(수소차, 선박, 항공), 산업용 공정(제철, 화학) 등 폭넓게 쓰일 수 있습니다. 탄소 중립 목표 달성을 위해서는 기존 화석연료를 여러 영역에서 대체할 수 있는 에너지원이 필수인데, 수소가 그 역할을 수행할 가능성이 높습니다.
• 에너지 안보 및 자립
  재생에너지를 통해 그린수소를 대량 생산할 수 있게 되면, 수소를 저장·이송하여 안정적인 에너지 공급을 유지할 수 있습니다. 재생에너지 특유의 간헐성 문제도, 수소를 매개로 보완할 수 있다는 점에서 주목받고 있습니다.
• 정책과 투자 확대
  일본, 독일, 한국 등 여러 나라들이 자국만의 수소 로드맵을 세워 인프라 구축, 기술개발, 인력 양성에 나서고 있습니다. 또한 민간 분야에서도 수소차, 수소 충전소, 연료전지, 수소 운송 등 전후방 산업이 태동 중이어서, 향후 수십 년간 거대한 산업 생태계가 형성될 것으로 기대됩니다.

맺음말

수소 경제는 기후위기에 대응하는 하나의 유력한 경로이자, 에너지 혁신을 이끌어갈 차세대 산업으로 부상했습니다. 그린수소, 블루수소, 그레이수소, 타키오스 수소 등 생산 기술이나 방식은 다양하지만, 모두가 ‘탄소 중립’이라는 같은 지향점을 바라보고 있습니다.

 

앞으로 시장과 기술이 어떻게 발전하느냐에 따라, 수소가 일상 곳곳에서 큰 역할을 할 수도 있고, 그 과정에서 새로운 산업과 부가가치가 창출될 수도 있습니다. 실제로 재생에너지발전소나 연료전지 설비를 직접 둘러보면, 수소가 단순히 지나가는 열풍이 아닌 미래를 견인할 혁신 동력임을 실감할 수 있습니다.

 

물론 이 길에는 여전히 많은 도전과제를 안고 있지만, 기술과 정책, 시장, 그리고 사람들의 의지가 교차하는 지점에서 새로운 에너지 패러다임이 형성되는 모습은 분명 매력적입니다. 앞으로도 수소가 보여줄 가능성과, 그로 인한 사회적·경제적 변화를 지켜보는 일은 충분히 가치 있는 일이 될 것 같습니다.

 

 

수소의 특성과 수소 에너지의 역사